多辐条镂空轻量化乘用车轮毂结构设计

该轮毂结构在设计阶段优先匹配乘用车非铺装路面与城市铺装路面的复合行驶场景，轮辋部分采用等厚卷边成型思路，轮缘位置做了15度的倾角过渡，避免轮胎拆装过程中出现胎唇划伤，同时轮辋的胎圈座位置预留了0.3mm的环形凸台，能够在轮胎充气后形成可靠的密封压合面，防止高速行驶过程中出现轮胎脱圈风险。中心安装位采用阶梯孔结构，最内侧的定位止口与车桥轴头采用H7/h6的间隙配合，能够保证安装时的同轴度，避免车轮转动时出现径向跳动，中心孔周边均匀分布的螺栓孔做了沉头倒角处理，既可以避免螺栓安装时出现螺纹磕碰，也能让轮毂端面与轴头法兰面完全贴合，减少高速转动时的端面跳动量。

轮辐部分采用仿生涡旋式多辐条布局，每根辐条从中心轮毂座向外延伸时做了变截面处理，靠近中心位置的辐条截面厚度更大，能够承受起步、制动时传递的扭矩，靠近轮辋位置的辐条做了等宽减薄处理，在保证结构强度的前提下尽可能降低整体重量，辐条之间的镂空区域经过曲率优化，既能够为制动系统提供足够的通风散热空间，减少连续制动时的热衰减，也能避免应力集中导致的辐条断裂问题。辐条表面的过渡圆角全部采用R3以上的圆弧处理，在铸造或者锻造加工时能够减少金属液的流动阻力，降低成型缺陷出现的概率，同时也能减少后期表面处理的打磨工作量。

轮辋内侧的环形加强筋采用不等距分布，靠近轮缘位置的加强筋间距更小，能够提升轮辋抗侧向冲击的能力，在车辆过弯或者压过路面凸起时，避免轮辋出现塑性变形。整个轮毂的安装边界经过校核，中心孔直径、螺栓孔分布圆直径、轮辋偏距都匹配主流紧凑型乘用车的车桥参数，不需要额外加装转接法兰即可直接安装，轮辐的外伸量经过计算，不会在转向时与减震器、刹车卡钳发生运动干涉，即使升级大尺寸刹车卡钳也能预留足够的安装空间。

在结构强度校核阶段，针对径向载荷、弯曲载荷、冲击载荷三种典型工况做了模拟验证，径向加载1.8倍额定载荷时，辐条最大应力出现在中心连接位置，数值低于材料屈服强度的60%，满足长期使用的疲劳强度要求；弯曲疲劳测试模拟车辆连续过弯时的侧向载荷，循环加载10万次后结构无裂纹产生；13度冲击测试模拟车辆高速压过路面坑洼的工况，冲击后轮辋无裂纹、无明显变形，轮胎气压无泄漏。镂空结构的通风效率经过流场模拟，车辆以60km/h行驶时，轮辐间的空气流速能够达到12m/s，可以将制动盘表面的温度快速带走，相比同尺寸实心辐条轮毂，连续制动三次后的制动盘温度低18%左右，能够有效提升制动系统的稳定性。

设计过程中也兼顾了后期的加工工艺性，所有拔模方向统一朝向轮辋外侧，拔模斜度设置为1.5度，适合采用低压铸造工艺一次成型，不需要额外做侧抽芯结构，能够降低模具的复杂程度，减少加工工序。辐条背面的减重槽深度控制在5mm以内，不会因为壁厚过薄导致铸造时出现冷隔、浇不足的缺陷，整个轮毂的最小壁厚控制在3.5mm，在保证强度的前提下将重量控制在同尺寸铸铁轮毂的60%左右，能够有效降低簧下质量，提升车辆的操控响应性与燃油经济性。轮辋的气门嘴孔位置设置在两根辐条之间的镂空区域，安装气门嘴时不会与辐条发生干涉，同时也方便后期充气时的操作，气门嘴孔周边做了加厚处理，避免安装气门嘴时出现开裂问题。