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红黑双色多辐条乘用汽车合金轮毂结构

项目分类:汽车 发布时间:2021-12-10 ID:453938
  • 红黑双色多辐条乘用汽车合金轮毂结构

  日常做乘用车底盘行走系统部件建模时,合金轮毂是绕不开的核心结构件,这类部件的设计从来不是只看外观造型,每一处曲面、每一个辐条角度都要兼顾性能、装配与实际使用场景。先从实际应用场景来说,这类铝合金材质的轮毂主要适配家用乘用轿车、城市SUV这类民用车型,替代传统钢制轮毂,在非铺装路面的轻度颠簸、城市道路的频繁加减速、高速行驶的持续载荷工况下都要保持结构稳定性,同时还要兼顾制动系统的散热需求——日常行驶中频繁制动会让刹车盘、卡钳产生大量热量,轮毂的辐条间隙就是核心的散热风道,设计时辐条的排布角度不能只追求视觉效果,要保证车辆前进时气流能顺着辐条间隙顺畅扫过制动部件,避免热量堆积导致制动热衰减。

  从设计思路上拆解这个轮毂结构,首先要确定安装边界的核心参数,轮毂中心的定位孔是和车桥轴头配合的核心基准,这个孔的尺寸公差必须控制在极小范围内,否则装车后会出现高速抖动的问题;围绕中心孔均匀分布的螺栓孔,数量和孔距要匹配对应车型的轴头法兰规格,螺栓孔的沉台深度也要严格计算,保证轮毂螺栓锁紧后端面贴合紧密,不会出现应力集中导致的螺栓断裂问题。轮辋部分的尺寸要匹配对应规格的真空轮胎,轮缘的凸起结构是用来卡住轮胎胎圈的,防止车辆转向或者胎压异常时轮胎脱圈,这部分的圆角设计不能过小,否则拆装轮胎时容易划伤胎圈橡胶,也不能过大,否则会导致胎圈卡紧力不足。

  再看辐条的设计,这款采用多辐条双色结构,红色的辐条主体是主要承力结构,辐条从中心安装盘向外延伸到轮辋的过程中,采用了变截面设计——靠近中心安装座的位置截面更厚,因为这里是载荷传递的核心区域,车辆的整备质量、行驶中的冲击载荷都要从这里从车桥传递到轮辋再到轮胎,靠近轮辋的位置辐条适当做薄,一方面可以降低整体重量,实现轻量化效果,减少簧下质量,提升悬挂系统的响应速度,另一方面也能留出更大的间隙给制动系统散热。辐条背面的减重槽不是随便挖的,要经过受力仿真验证,保证在最大冲击载荷(比如过减速带、碾过路面坑洼时的瞬时冲击)下,辐条的应力不会超过铝合金材料的屈服强度,避免出现辐条断裂的风险。

  实际选型适配时,还要注意轮毂的偏距参数,也就是安装面到轮毂中心线的距离,这个参数直接决定了轮毂装车后会不会和翼子板、悬挂拉杆、刹车卡钳发生干涉,如果偏距过小,轮毂会向外突出,容易蹭到翼子板内衬;偏距过大,轮毂向内缩进,辐条背面容易碰到刹车卡钳,尤其是改装大尺寸刹车卡钳的车型,在建模阶段就要做干涉检查,预留出足够的安装间隙。轮辋的宽度也要和轮胎宽度匹配,过窄的轮辋装宽胎会导致轮胎胎面无法完全展开,接地面积变小影响抓地力,过宽的轮辋装窄胎会导致轮胎过度拉伸,胎侧刚性异常,容易出现鼓包问题。

  从材料特性来说,铝合金材质相比传统钢材,导热性能更好,能更快把制动系统产生的热量传导出去,同时重量更轻,同等尺寸下重量比钢轮毂轻三分之一左右,簧下质量的降低能直接提升车辆的操控响应性,减少悬挂系统的惯性负荷,提升行驶平顺性。表面的双色处理不只是美观作用,红色的涂装层和黑色的基底处理都要做耐腐蚀验证,保证在冬季撒融雪剂的路面、沿海高盐雾环境下,不会出现涂层脱落、基体腐蚀的问题,毕竟轮毂长期暴露在车身外侧,要面对泥水、砂石冲击、化学腐蚀等多种复杂环境。

  建模过程中,轮辐和轮辋的连接位置是处理重点,这里是应力集中的高发区域,必须做足够大的过渡圆角,不能出现直角衔接,否则在交变载荷的长期作用下,容易从衔接位置产生疲劳裂纹,最终导致轮毂失效。轮辋上的气门嘴安装孔也要提前预留位置,孔位要避开辐条遮挡,方便后期充气、检测胎压时操作,同时孔位周边要做密封面处理,保证安装气门嘴后不会出现漏气问题。很多新手建模时容易忽略动平衡的需求,整个轮毂的质量分布要均匀,辐条的排布是中心对称的,避免出现质量偏心,否则装车后高速行驶会出现方向盘抖动的问题,后期需要加大量的动平衡块才能修正,影响使用体验。

  在实际维修更换场景中,这类合金轮毂的安装面要保证平整,不能有磕碰产生的凸起,否则装车后轮毂和轴头法兰之间存在间隙,行驶中会出现抖动,甚至导致螺栓松动。设计时还要考虑拆装的便利性,辐条之间的间隙要能放下轮胎拆装设备的卡爪,避免后期换胎时无法固定轮毂,造成拆装困难。整体来看,这款轮毂的结构设计兼顾了外观辨识度、结构强度、散热性能与装配适配性,是民用乘用车轮毂中比较典型的轻量化多辐条结构方案,建模时的每一处尺寸设定、曲面过渡都要围绕实际使用中的载荷、装配、维护需求展开,不能只追求视觉效果忽略工程实际要求。

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