[发明专利]一种汽车车轮变厚度轮辋的优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车车轮变截面轮辋的尺寸优化设计方法，尤其涉及一种汽车车轮变厚度轮辋的优化设计方法，属于汽车及机械工程技术领域。

背景技术

无内胎钢制车轮中的轮辐和轮辋两部分分别制造，然后焊接在一起。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。此种轮辋设计方法有以下不足之处：1、轮辋的截面厚度是按最危险载荷截面设计的，载荷小和载荷大的部位采取相同的厚度。这样，不仅浪费了钢材，也增加了车轮的质量；2、对轮辋尺寸设计的依据主要靠经验，CAE仅用来检验设计结果，而不是用来驱动产品设计，无法得到最优的产品结构，严重增加了设计时间和开发成本。

发明内容

本发明的目的，是为了解决上述问题，提供一种汽车车轮变厚度轮辋的优化设计方法。该方法不但提高了验证校核的准确性，而且设计优化过程“设计—计算—修改”可以自动运行，大大缩短产品开发时间。

本发明所提供的是一种变截面轮辋设计方法，它是集成优化方法，即将优化算法和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。

本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一种汽车车轮变厚度轮辋的优化设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：建立等截面轮辋有限元模型，计算其在径向载荷作用下的应力；在径向载荷作用下轮辋与轮胎接触部位的应力分布近似服从余弦波状，波形中心夹角对称于压力方向，载荷作用的最大偏转角θ₀的范围为30度至40度之间，θ₀的含义见图2，它是径向载荷作用的最大偏转角。在进行仿真计算时，设应力分布为余弦波状且θ₀为36度，将钢圈平均划分为10等份。作用力的间隔恰好为36度，依次施加该径向作用力，共计进行分析10次完成一完整作用力周期。

车轮径向分布力与最大径向分布力间的关系：

Wr=W0cos(π2θθ0)]]>（公式1）

公式1中W_r为角度为θ时，对应的等效车轮径向分布力；

W₀为等效的最大径向分布力；

对公式1进行积分得：

W=b∫-θ0θ0Wrrbdθ]]>

W=4brbθ0W0π]]>