[发明专利]一种轻量化钢制车轮的设计方法

说明书

本发明涉及一种轻量化钢制车轮的设计方法，其包括以下步骤：步骤一，建立3D数模；选择材料；步骤二，在软件中进行有限元分析的前处理过程，在WheelStrength软件中打开仿真模型，施加载荷，得到轮辐和轮辋的最大RFS值；步骤三，对轮辐材料和轮辋材料进行检测，得出轮辐和轮辋的实际屈服强度，计算相应的S_K值；步骤四，将S_K值与RFS值对比，a，S_K＜RFS时，如S_K值远小于RFS值，则选择屈服强度更高的材料并转入步骤三重新确定S_K值后再进入步骤四，否则修改车轮的结构转入步骤二后再进入步骤四；b，SK≥RFS时，如S_K值远大于RFS值，则选择屈服强度更低的材料并转入步骤三后再进入步骤四，否则确定为轻量化车轮的设计方案。

技术领域

本发明涉及一种车轮，尤其是涉及一种轻量化钢制车轮的设计方法。

背景技术

对于无内胎钢制车轮，通常是轮辐和轮辋两部分分别制造然后焊接在一起的结构；由于目前无内胎钢制车轮的轮辐普遍采用的等强度结构，而无内胎钢制车轮的轮辋则还是按照等厚度结构设计，设计流程是通过反复的“设计—计算(或实验)—修改”来实现的，存在耗费材料、设计开发效率不足的缺陷，因此有发明人提出了各自改进，例如名为“一种汽车车轮变厚度轮辋的优化设计方法”(授权公布号：CN102855359B)的改进技术，该改进技术将优化算法和CAD建模、CAE分析集成，首先建立CAD参数化模型、CAE分析模型，选择具有代表性的截面设计参数进行建模分析，优化器对这些模型进行优化，寻找最优的设计参数取值；从而形成轮辋等强度变截面结构，降低了质量又保证了强度；尤其是缩短了产品开发时间。但上述改进技术仍然存在一些不足，在实际生产中，企业常需要设计开发多种不同规格的车轮，以满足不同的需要，例如不同的路况，车轮并非仅仅根据轮辋的变厚度结构可以解决的，且对车轮整体的轻量化贡献不足。

发明内容

本发明主要目的是提供一种可快速完成车轮整体轻量化设计、轻量化效果好、设计效率高的轻量化钢制车轮的设计方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种轻量化钢制车轮的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，建立车轮的3D数模；选择轮辐与轮辋的材料；

步骤二，在软件UG中进行有限元分析的前处理过程，包括网格划分、边界条件的设定，导出仿真模型；在WheelStrength软件中打开仿真模型，施加载荷，设定车轮疲劳寿命要求，进行求解分析，得到轮辐和轮辋的最大RFS值；

步骤三，对轮辐材料和轮辋材料进行检测，得出轮辐和轮辋的实际屈服强度，计算相应的S_K值；轮辐S_K值计算公式：

轮辋S_K值计算公式：

其中，σ_yield指的是材料的实际屈服强度；

步骤四，将轮辐轮辋材料的的S_K值，与RFS值对比，进行如下选择：

a，当S_K＜RFS时，如果S_K值远小于RFS值，则选择屈服强度更高的材料并转入步骤三重新确定S_K值后再进入步骤四，否则修改车轮的结构转入步骤二重新得到轮辐和轮辋的最大RFS值后再进入步骤四；

b，当SK≥RFS时，如果S_K值远大于RFS值，则选择屈服强度更低的材料并转入步骤三重新确定S_K值后再进入步骤四，否则确定为轻量化车轮的设计方案。