本發(fā)明涉及一種車(chē)輪，尤其是涉及一種輕量化鋼制車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于無(wú)內(nèi)胎鋼制車(chē)輪，通常是輪輻和輪輞兩部分分別制造然后焊接在一起的結(jié)構(gòu)；由于目前無(wú)內(nèi)胎鋼制車(chē)輪的輪輻普遍采用的等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，而無(wú)內(nèi)胎鋼制車(chē)輪的輪輞則還是按照等厚度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流程是通過(guò)反復(fù)的“設(shè)計(jì)—計(jì)算(或?qū)嶒?yàn))—修改”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存在耗費(fèi)材料、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)效率不足的缺陷，因此有發(fā)明人提出了各自改進(jìn)，例如名為“一種汽車(chē)車(chē)輪變厚度輪輞的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法”(授權(quán)公布號(hào)：CN102855359B)的改進(jìn)技術(shù)，該改進(jìn)技術(shù)將優(yōu)化算法和CAD建模、CAE分析集成，首先建立CAD參數(shù)化模型、CAE分析模型，選擇具有代表性的截面設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行建模分析，優(yōu)化器對(duì)這些模型進(jìn)行優(yōu)化，尋找最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)取值；從而形成輪輞等強(qiáng)度變截面結(jié)構(gòu)，降低了質(zhì)量又保證了強(qiáng)度；尤其是縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間。但上述改進(jìn)技術(shù)仍然存在一些不足，在實(shí)際生產(chǎn)中，企業(yè)常需要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)多種不同規(guī)格的車(chē)輪，以滿(mǎn)足不同的需要，例如不同的路況，車(chē)輪并非僅僅根據(jù)輪輞的變厚度結(jié)構(gòu)可以解決的，且對(duì)車(chē)輪整體的輕量化貢獻(xiàn)不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的是提供一種可快速完成車(chē)輪整體輕量化設(shè)計(jì)、輕量化效果好、設(shè)計(jì)效率高的輕量化鋼制車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：一種輕量化鋼制車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一，建立車(chē)輪的3D數(shù)模；選擇輪輻與輪輞的材料；

步驟二，在軟件UG中進(jìn)行有限元分析的前處理過(guò)程，包括網(wǎng)格劃分、邊界條件的設(shè)定，導(dǎo)出仿真模型；在WheelStrength軟件中打開(kāi)仿真模型，施加載荷，設(shè)定車(chē)輪疲勞壽命要求，進(jìn)行求解分析，得到輪輻和輪輞的最大RFS值；

步驟三，對(duì)輪輻材料和輪輞材料進(jìn)行檢測(cè)，得出輪輻和輪輞的實(shí)際屈服強(qiáng)度，計(jì)算相應(yīng)的S_K值；輪輻S_K值計(jì)算公式：

$S_{k,R=-1}=\frac{(0.436\·{\mathrm{\σ}}_{yield}+77MPa)}{1.32}$

輪輞S_K值計(jì)算公式：

$S_{k,R=-1}=\frac{(0.436\·{\mathrm{\σ}}_{yield}+77MPa)}{1.65};$

其中，σ_yield指的是材料的實(shí)際屈服強(qiáng)度；

步驟四，將輪輻輪輞材料的的S_K值，與RFS值對(duì)比，進(jìn)行如下選擇：

a，當(dāng)S_K＜RFS時(shí)，如果S_K值遠(yuǎn)小于RFS值，則選擇屈服強(qiáng)度更高的材料并轉(zhuǎn)入步驟三重新確定S_K值后再進(jìn)入步驟四，否則修改車(chē)輪的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)入步驟二重新得到輪輻和輪輞的最大RFS值后再進(jìn)入步驟四；

b，當(dāng)SK≥RFS時(shí)，如果S_K值遠(yuǎn)大于RFS值，則選擇屈服強(qiáng)度更低的材料并轉(zhuǎn)入步驟三重新確定S_K值后再進(jìn)入步驟四，否則確定為輕量化車(chē)輪的設(shè)計(jì)方案。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：通過(guò)對(duì)輪輻輪輞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，并同時(shí)修正輪輻輪輞材料的屈服強(qiáng)度，快速完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；在滿(mǎn)足車(chē)輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輪整體結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，輕量化效果好、設(shè)計(jì)效率高。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明一種輕量化鋼制車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例：本發(fā)明一種輕量化鋼制車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法，如附圖1所示，其包括以下步驟：

步驟一，建立車(chē)輪的3D數(shù)模；選擇輪輻與輪輞的材料；

步驟二，在軟件UG中進(jìn)行有限元分析的前處理過(guò)程，包括網(wǎng)格劃分、邊界條件的設(shè)定，導(dǎo)出仿真模型；在WheelStrength軟件中打開(kāi)仿真模型，施加載荷，設(shè)定車(chē)輪疲勞壽命要求，進(jìn)行求解分析，得到輪輻和輪輞的最大RFS值；

步驟三，對(duì)輪輻材料和輪輞材料進(jìn)行檢測(cè)，得出輪輻和輪輞的實(shí)際屈服強(qiáng)度，計(jì)算相應(yīng)的S_K值；輪輻S_K值計(jì)算公式：

$S_{k,R=-1}=\frac{(0.436\·{\mathrm{\σ}}_{yield}+77MPa)}{1.32}$

輪輞S_K值計(jì)算公式：

$S_{k,R=-1}=\frac{(0.436\·{\mathrm{\σ}}_{yield}+77MPa)}{1.65};$

其中，σ_yield指的是材料的實(shí)際屈服強(qiáng)度；

步驟四，將輪輻輪輞材料的的S_K值，與RFS值對(duì)比，進(jìn)行如下選擇：

a，當(dāng)S_K＜RFS時(shí)，如果S_K值遠(yuǎn)小于RFS值，則選擇屈服強(qiáng)度更高的材料并轉(zhuǎn)入步驟三重新確定Sk值后再進(jìn)入步驟四，否則修改車(chē)輪的結(jié)構(gòu)即修改車(chē)輪的3D數(shù)模，轉(zhuǎn)入步驟二重新得到輪輻和輪輞的最大RFS值后再進(jìn)入步驟四；所述的S_K值遠(yuǎn)小于RFS，例如二分之一。

b，當(dāng)S_K≥RFS時(shí)，如果SK值遠(yuǎn)大于RFS值，則選擇屈服強(qiáng)度更低的材料并轉(zhuǎn)入步驟三重新確定Sk值后再進(jìn)入步驟四，否則確定為輕量化車(chē)輪的設(shè)計(jì)方案。所述的S_K值遠(yuǎn)大于RFS，例如兩倍。

例如，產(chǎn)品規(guī)格22.5×9.00的車(chē)輪，確定輪輻和輪輞的S_K和Wheelstrength軟件分析RFS值的結(jié)果：