2021.02 Automobile Parts 040轮胎开发工作㊂E-mail:liuzhen@gacrnd㊂
使用Hypermesh开展数据前处理及网格划分，选择二阶四面体网格，通过Nastran求解器求解，获取车轮某一螺栓孔处原点频响函数的共振峰频率㊁反共振峰频率，代入公式(1)，求得车轮侧向刚度㊂
Automobile Parts 2021.02
041
K =2πf 2()2㊃m ㊃[1-(f 2/f 1)2]ː106
(1)
式中:K 为车轮侧向刚度,kN /mm ;
m 为车轮质量,kg ;f 1为共振频率,Hz ;f 2为反共振频率,Hz ㊂
1.1㊀轮心结构影响
1.1.1㊀轮心厚度
轮心厚度分别选择35㊁40㊁45㊁50mm 4个尺寸，车轮质量及刚度变化如图2所示㊂随着轮心厚度的增加，车轮刚度快速增加，车轮质量增加不大
㊂
图2㊀不同轮心厚度下的车轮刚度
1.1.2㊀轮心直径
轮心直径分别选择170㊁180㊁190㊁200mm 4个尺寸，车轮质量及刚度变化如图3所示㊂随着轮心直径的增加，车轮刚度快速增加，轮心直径增加至180mm 后，车轮刚度增加趋势变缓
㊂
图3㊀不同轮心直径下的车轮刚度
1.1.3㊀轮心减重窝深度
轮心减重窝深度分别选择20㊁15㊁10㊁5㊁0mm 5个尺寸，车轮质量及刚度变化如图4所示㊂随着轮心减重窝深度的减小，车轮侧偏刚度快速增加，车轮质量缓慢增加
㊂
图4㊀不同轮心减重窝深度下的车轮刚度
suv轮胎1.1.4㊀轮心根部圆角
轮心根部圆角分别选择R 10㊁R 15㊁R 20㊁R 25㊁R 30mm 5个尺寸，车轮质量及侧向刚度变化如图5所示㊂随着轮心根部圆角的增加，车轮刚度缓慢增加，车轮质量基本无变化
㊂
图5㊀不同轮心根部圆角下的车轮刚度
1.2㊀轮辐结构影响
1.2.1㊀轮辐减重窝深度
轮辐减重窝深度分别选择18.5㊁15㊁10㊁5㊁0mm 5个尺寸，车轮质量及刚度变化如图6所示㊂随着轮辐减重窝深度的减小，车轮刚度及质量均快速增加
㊂
图6㊀不同轮辐减重窝深度下的车轮刚度
1.2.2㊀轮辐宽度
初始车轮数据轮辐内外侧宽度分别为73㊁111mm ,
2021.02 Automobile Parts
042
在保持轮辐内侧宽度不变条件下，轮辐外侧宽度分别选择111㊁99㊁87㊁75㊁62.5㊁50mm 6个尺寸，在保持轮辐外侧宽度不变的条件下，轮辐内侧宽度分别选择73㊁64㊁52㊁40mm 4个尺寸，车轮质量及刚度变化如图7所示㊂随着轮辐宽度的增加，车轮刚度㊁质量均快速增加，轮辐外侧宽度增加，质量增加更为明显
㊂
图7㊀不同轮辐宽度下的车轮刚度
1.2.3㊀轮辐厚度
轮辐内侧厚度分别选择29㊁31㊁32.5㊁33.7mm 4个尺寸，车轮质量及侧向刚度变化如图8所示㊂随着轮辐根部厚度的增加，车轮刚度㊁质量均缓慢增加
㊂
图8㊀不同轮辐根部厚度下的车轮刚度
1.3㊀轮辋结构影响
轮辋结构如图9所示，轮辋厚度分为轮颈㊁中段㊁内段3个部分，分别对应轮辋厚度1㊁轮辋厚度2㊁轮辋厚度3
㊂
图9㊀轮辋结构 1.3.1㊀轮辋厚度
通过调整轮辋某段厚度，其他两段保持不变，随着
轮颈段厚度增加，车轮刚度增加极其缓慢，其他两段厚度增加，车轮刚度无变化㊂1.3.2㊀内轮缘结构
选择两种常用内轮缘结构，如图10所示㊂随着内轮
缘结构的加强，车轮刚度减小，如图11所示
㊂
图10㊀
两种不同内轮缘结构
图11㊀不同内轮缘结构下的车轮刚度
1.4㊀窗口结构影响
车轮窗口常见结构形式有普通结构和随型结构两
种，如图12所示，采用随型结构可使车轮质量大幅下降，刚度下降明显，如图13所示
㊂
图12㊀车轮窗口结构形式
Automobile Parts 2021.02
043
图13㊀不同窗口结构下的车轮刚度
2㊀车轮刚度影响因素敏感度分析
定义车轮结构变化引起的车轮刚度变化量与车轮质量变化量的比值为车轮刚度影响因素的敏感度系数(无量纲)，如图14所示，敏感度系数越大表明通过调整车轮某结构参数带来的单位质量刚度变化越明显㊂
图14㊀车轮刚度敏感度分析
图15㊀刚度改善前后车轮结构对比
表1㊀某车轮优化前后结构参数表
车轮结构轮心厚度/mm 轮心直径/mm 轮心减重窝深度/mm
轮心根部圆角轮辐减重窝深度/mm 轮辐外侧宽度/mm 轮辐内侧宽度/mm 轮辐内侧厚度/mm 窗口结构初始结构尺寸3517020R 18.51117329普通优化结构尺寸
50
180
5
R 8.5
100
80
32
随型
4㊀结束语
强化车轮中心能够大幅提升车轮刚度，且质量增加不多，在尺寸允许的条件下，轮心根部圆角越大越好建议优先使用㊂强化车轮中心后刚度仍无法达标时，可考虑通过强化轮辐，遵循先内后外原则㊂若质量增加较多，可适当考虑采用随型结构，以降低质量，最终做到
刚度与质量的平衡㊂
参考文献:
[1]夏洪兵.某SUV 车内低频路噪仿真分析及优化[D].长春：吉林
大学,2019.
[2]覃慧芳，唐吉国，柳振.铝合金车轮侧向刚度对路噪影响研究
[J].信息周刊,2019,31:1.
发布评论