乘用车钢制轮辋剖面结构三维设计

　　日常做底盘行走部件设计时，轮辋是容易被忽略但直接关联行驶安全的核心零件，不少刚入行的工程师做轮辋建模时，容易只做外观曲面，忽略和轮胎、制动总成、轮毂轴的配合边界，最后出工程图时才发现安装位干涉、密封面尺寸不对的问题。这个轮辋的剖面结构模型，把轮辋本体、轮缘、胎圈座、气门嘴安装位、和轮毂配合的中心孔定位面、螺栓过孔的沉台结构都做了拆分展示，能清晰看到各部位的壁厚变化和过渡圆角设计。

　　从实际装车场景来看，这类钢制轮辋多用于经济型乘用车、商用轻卡的非驱动轮位置，相比同尺寸铝合金轮辋，钢制件的抗冲击韧性更强，在非铺装路面行驶遇到石块冲击、坑洼颠簸时，不容易出现脆性开裂，缺点是重量偏大，高速行驶的动平衡调校要求更高。设计时首先要匹配对应规格的轮胎，胎圈座的直径、锥度必须严格符合轮胎安装标准，锥度一般取5度，这个角度是为了轮胎充气后胎圈能紧密贴合在轮辋上，避免高速行驶时轮胎脱圈，轮缘的高度和圆角半径也要对应轮胎的胎圈厚度，防止转向时胎侧和轮缘发生剐蹭破损。

　　轮辋的中心定位孔是和轮毂轴头配合的关键基准，建模时这个面的圆柱度公差要求很高，一般要控制在0.05mm以内，否则车轮装上去后会出现径向跳动，高速行驶时方向盘抖动。螺栓过孔的分布圆直径、孔位角度必须和轮毂的螺栓柱完全匹配，沉台深度要考虑螺栓头的压紧面，不能出现螺栓拧紧后还有间隙、或者螺栓头突出轮辋装饰盖安装位的问题。轮辋的壁厚不是均匀分布的，和轮毂贴合的安装盘位置壁厚最大，因为要传递整车的驱动力、制动力，还要承受过弯时的侧向载荷，轮辋筒体部分的壁厚相对薄一些，但在气门嘴安装位周围要做局部加厚，防止安装气门嘴时出现应力集中，长期行驶后出现开裂漏气。

　　做剖面展示的结构里，还能看到轮辋内部的挡圈结构，这类深槽轮辋的挡圈是可拆卸的，方便安装硬胎侧的载重轮胎，挡圈和轮辋本体的配合槽要做圆角过渡，避免轮胎充气时挡圈弹出造成安全隐患。设计时还要考虑轮辋的偏距，也就是安装面到轮辋中心面的距离，这个参数直接影响车轮的轮距，偏距不对会导致轮胎蹭翼子板内衬、或者蹭制动卡钳，建模时要把偏距的基准面明确标注，方便后续和悬架、转向系统做装配干涉检查。另外轮辋的通风缺口虽然在这个剖面模型里没完全展示，但设计时要考虑制动盘的散热需求，缺口的大小和角度不能让制动粉尘大量堆积在轮辋内侧，同时还要保证轮辋的整体强度，不能因为开通风槽导致轮辋的径向、侧向刚度不足，在过坑洼时出现变形。

　　很多工程师做轮辋建模时容易忽略平衡块的安装位，现在钢制轮辋的平衡块一般是卡在轮缘上的，轮缘的厚度要均匀，否则平衡块卡紧力不足，高速行驶时平衡块飞脱会造成动平衡失效。还有轮辋和轮胎接触的所有表面，粗糙度要求不能过高，否则会出现慢漏气的问题，建模时这些配合面的表面质量要求也要在工程图里明确标注。从结构强度仿真的角度，轮辋需要通过径向疲劳试验、弯曲疲劳试验、13度冲击试验的要求，建模时的壁厚分配、圆角过渡都是为了满足这些试验标准，比如在轮辐和轮辋筒体焊接的位置，要做圆滑过渡，减少焊接应力集中，避免长期交变载荷下焊缝开裂。