论文部分内容阅读
轮毂是摩托车的重要安全性能构件,影响着摩托车行驶的安全性及舒适性。由于受原创技术能力限制,国产摩托车轮毂设计迄今仍主要依赖逆向设计。本文以某款摩托车铝合金轮毂为研究对象,以《摩托车和轻便摩托车轻合金车轮》国家强制检测标准为依据,利用CATIA软件建立轮毂的三维模型;利用ANSYS WORKBENCH软件对轮毂进行径向载荷、旋转弯曲疲劳和扭转载荷的模拟仿真,并对轮毂进行结构优化;利用ANSYS/LS-DYNA软件对轮毂进行径向冲击有限元分析;对这款轮毂进行径向冲击试验,得到如下结论:①径向载荷检测条件下,轮辋表面施加0.28 MPa的胎压,轮胎和轮毂接触的胎圈座部位施加3420 N的径向载荷,固定轮毂的安装面,得出轮毂结构危险点的最大应力为73 MPa,安全系数为2.0,大于材料的许用安全系数1.5,满足轮毂的结构强度要求。②旋转弯曲疲劳检测条件下,在284 mm的载荷臂末端施加211 N·m的弯曲力矩,固定轮辋一侧边缘,得出轮毂结构危险点的最大应力为93 MPa。用名义应力法预测出轮毂的旋转弯曲疲劳寿命为423万次循环,远大于标准所规定的10万次循环,满足轮毂的结构强度要求。③扭转载荷检测条件下,在284mm的载荷臂末端施加431.7 N·m的扭转力矩,固定轮辋一侧边缘,得出轮毂结构危险点的最大应力为85MPa,安全系数为2.1,大于材料的许用安全系数1.5,满足轮毂的结构强度要求。④轮毂结构优化后,得到轮毂结构危险点在径向载荷作用下的最大应力为90MPa,安全系数为1.6;在旋转弯曲载荷作用下的最大应力为138MPa,安全系数为1.3;在扭转载荷作用下的最大应力为97MPa,安全系数为1.8,满足材料的许用安全系数。用名义应力法预测轮毂的旋转弯曲疲劳寿命为77万次循环,满足弯曲疲劳寿命为10万次的设计要求。轮毂质量减轻了1.5Kg,降低了5.4%。⑤径向冲击检测条件下,当1520N的冲击块在距离轮胎最高点1mm时,以-1.709m/s的速度冲击轮毂,产生的最大冲击应力为199MPa,低于材料的屈服强度225 MPa,轮毂在冲击过程中不会断裂。⑥对轮毂样品进行径向冲击试验,得出冲击块的位移、速度、加速度和动能变化曲线,冲击块的最大位移为31.5mm,下降时的最大速度为-1.279m/s,反弹时的最大速度为0.247m/s,各曲线的变化趋势和冲击模拟所得结果基本保持一致。