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《哈尔滨工业大学》 2006年
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复合材料汽车车轮的强度分析及优化设计

刘国军  
【摘要】: 车轮是汽车的重要安全部件之一。车轮除承受垂直力作用外,还要承受着因车辆起动、制动和行驶过程中转弯以及路面冲击等产生的多向不规则作用力。作为高速旋转的车轮,其质量好坏将对车辆的平稳性、操纵性等性能产生重要影响。本文简述了国内外汽车产品的发展和现状,剖析了目前汽车车轮的发展状况,主要工作是复合材料在汽车车轮上的应用,并对车轮进行应力、应变分析,对其参数进行优化设计,从而达到减轻车轮质量、改善汽车的燃油经济性和排放、提高车轮的使用寿命的目的。 本文通过汽车车轮图纸对汽车车轮建模,利用有限元分析软件ANSYS,按照国家标准车轮弯曲疲劳试验对铝合金和复合材料汽车车轮强度进行分析,得出应力、应变、位移云图。比较两分析结果,在应力水平相当的情况下,复合材料车轮比铝合金车轮重量轻了40.74%。 通过有限元分析结果可以看出复合材料汽车车轮在强度方面还有很大的优化潜力。对复合材料汽车车轮的轮辋厚度、车轮安装凸缘厚度和车轮的轮廓尺寸进行结构优化设计,使车轮的重量最小化。对优化后复合材料车轮进行车轮弯曲疲劳试验,其应力、应变、位移值与优化前相近,但在重量上减轻了10.436%。 本文的主要工作:第一.对汽车车轮结构进行优化设计;第二.为进一步研究车轮结构的疲劳损伤机理和结构改进方法打下了一定基础,使设计者在车轮开发出来之前对车轮的应力和应变情况有较为准确的了解,这将大大缩短车轮的开发周期、提高设计效率、降低产品的开发成本。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U463.34

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