一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法
2023-10-09 15:43:49 1
專利名稱：一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車車輪變截面輪輞的尺寸優化設計方法，尤其涉及一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，屬於汽車及機械工程技術領域。
背景技術：
無內胎鋼製車輪中的輪輻和輪輞兩部分分別製造，然後焊接在一起。目前，無內胎鋼製車輪的輪輻普遍採用的等強度結構，而無內胎鋼製車輪的輪輞則還是按照等厚度結構設計，設計流程是通過反覆的「設計一計算(或實驗)一修改」來實現的。此種輪輞設計方法有以下不足之處1、輪輞的截面厚度是按最危險載荷截面設計的，載荷小和載荷大的部位採取相同的厚度。這樣，不僅浪費了鋼材，也增加了車輪的質量；2、對輪輞尺寸設計的依據主要靠經驗，CAE僅用來檢驗設計結果，而不是用來驅動產品設計，無法得到最優的產品 結構，嚴重增加了設計時間和開發成本。
發明內容
本發明的目的，是為了解決上述問題，提供一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法。該方法不但提高了驗證校核的準確性，而且設計優化過程「設計一計算一修改」可以自動運行，大大縮短產品開發時間。本發明所提供的是一種變截面輪輞設計方法，它是集成優化方法，即將優化算法和CAD建模、CAE分析集成，首先建立CAD參數化模型、CAE分析模型，選擇具有代表性的截面設計參數進行建模分析，優化器對這些模型進行優化，尋找最優的設計參數取值。本發明通過以下技術方案予以實現本發明一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，其特徵在於，它包括以下步驟步驟一建立等截面輪輞有限元模型，計算其在徑向載荷作用下的應力；在徑向載荷作用下輪輞與輪胎接觸部位的應力分布近似服從餘弦波狀，波形中心夾角對稱於壓力方向，載荷作用的最大偏轉角0。的範圍為30度至40度之間，0。的含義見圖2，它是徑向載荷作用的最大偏轉角。在進行仿真計算時，設應力分布為餘弦波狀且Qtl為36度，將鋼圈平均劃分為10等份。作用力的間隔恰好為36度，依次施加該徑向作用力，共計進行分析10次完成一完整作用力周期。車輪徑向分布力與最大徑向分布力間的關係
權利要求
1.一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，其特徵在於它包括以下步驟 步驟一建立等截面輪輞有限元模型，計算其在徑向載荷作用下的應力；在徑向載荷作用下輪輞與輪胎接觸部位的應力分布近似服從餘弦波狀，波形中心夾角對稱於壓力方向，載荷作用的最大偏轉角Θ。的範圍為30度至40度之間，Θ。是徑向載荷作用的最大偏轉角，在進行仿真計算時，設應力分布為餘弦波狀且Θ ^為36度，將鋼圈平均劃分為10等份，作用力的間隔恰好為36度，依次施加該徑向作用力，共計進行分析10次完成一完整作用力周期； 車輪徑向分布力與最大徑向分布力間的關係
2.根據權利要求I所述的ー種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，其特徵在於步驟一所述的CAD軟體為SOLIDWORKS軟體。
3.根據權利要求I所述的ー種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，其特徵在於步驟一所述的CAE軟體為ABAQUS軟體。
4.根據權利要求I所述的ー種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，其特徵在於步驟四中的優化平臺軟體為ISIGHT軟體，優化算法為多島遺傳算法。
全文摘要
一種汽車車輪變厚度輪輞的優化設計方法，它有四大步驟一建立等截面輪輞有限元模型，計算其在徑向載荷作用下的應力，確定強度約束條件；二通過建立輪輞參數化CAD模型，設定輪輞典型尺寸，更新輪輞幾何；三將輪輻、輪輞CAD模型導入CAE軟體中,模擬其在徑向實驗下的應力水平，設定輪輻、輪輞的連接關係、邊界條件、載荷工況、劃分網格，進行求解分析，得到輪輞最大應力；四在優化平臺軟體中集成CAD軟體和CAE軟體，選擇輪輞典型設計尺寸為設計變量，輪輞最大應力為約束條件，輪輞質量最小為優化目標，選擇優化算法進行優化，直到得到最優結果。本發明提高了驗證校核的準確性，「設計—計算—修改」優化過程自動運行，縮短了產品開發時間。
文檔編號G06F17/50GK102855359SQ201210335709
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者單穎春, 王洪禹, 王傑功, 劉獻棟, 何田 申請人:北京航空航天大學, 山東興民鋼圈股份有限公司