乘用车五辐镀铬轮毂轮辋结构设计

　　日常做底盘行走系统部件建模时，轮辋是很容易被新手忽略细节的零件，很多人觉得就是个装轮胎的金属圈，真到匹配整车参数、做装配校核的时候才会发现，这个零件的每一处尺寸都和行驶安全、装配精度直接挂钩。这次做的这款五辐结构轮辋，首先要明确的核心应用场景是家用乘用车的非承载式行走单元，适配常规17寸子午线真空轮胎，日常行驶工况覆盖城市铺装路面、轻度非铺装路面，不需要适配越野场景的防脱圈结构，也不用做赛用的轻量化偷空设计，定位就是常规民用量产车型的配套部件。

　　先从安装边界说起，轮辋中心的定位孔是和车桥轮毂轴头过盈配合的基准，这个孔的同轴度公差必须控制在0.02mm以内，不然装车后高速行驶很容易出现方向盘抖动的问题。周围均匀分布的五个螺栓孔，是按照乘用车常规的5x114.3孔位参数设计的，每个螺栓孔的沉台深度都要和轮毂螺栓的球面弧度完全匹配，不能出现螺栓拧紧后贴合面虚接的情况，不然长期行驶会出现螺栓剪切断裂的风险。轮辋的轮缘部分，也就是和轮胎胎圈接触的位置，做了标准的15度倾斜角设计，这个角度是行业通用的真空胎密封基准，角度偏差超过1度就会出现轮胎慢漏气的问题，轮缘的边缘做了2mm的圆角过渡，既可以避免安装轮胎时割伤胎圈橡胶，也能减少日常行驶中路肩剐蹭对轮辋边缘的损伤。

　　设计思路上没有做太复杂的辐条造型，采用五辐对称的星型结构，一方面是五辐结构的力学性能均匀，每个辐条承受的路面冲击载荷可以均匀传递到整个轮辋本体，不会出现应力集中的薄弱点；另一方面这种对称结构做动平衡校正的时候更容易配平，减少平衡块的粘贴量。辐条的背面做了渐变的壁厚设计，靠近中心安装盘的位置壁厚做到8mm，往轮辋外圈延伸的过程中逐渐过渡到5mm，既保证了中心安装位置的结构强度，也能适当降低整体重量，减少簧下质量，提升整车的悬挂响应速度。表面的镀铬层设计，不是单纯为了外观装饰，铬层的硬度比铝合金基体高很多，日常行驶中带起的砂砾击打在轮辋表面，不会轻易留下凹坑或者划痕，同时镀铬层的耐腐蚀性能更好，在冬季撒融雪剂的路面行驶，也不会轻易出现基体腐蚀起皮的问题。

　　实际建模过程中，轮辋的气门嘴安装位是很容易遗漏的细节，这个位置设计在轮辋本体的凹槽侧方，距离轮缘的位置刚好适配常规的橡胶气门嘴安装尺寸，孔位做了翻边强化处理，避免安装气门嘴的时候出现孔边开裂，同时这个位置的密封面做了平面度处理，保证气门嘴安装后不会出现漏气。轮辋中部的下沉槽，是专门为轮胎安装预留的结构，拆装轮胎的时候可以把胎圈压进这个槽里，留出足够的空间让另一侧胎圈顺利卡进轮缘，没有这个槽的话，徒手或者用普通扒胎机根本没法顺利安装真空胎，这个槽的深度和宽度都是按照适配轮胎的胎圈厚度计算的，太浅会导致装胎困难，太深会降低轮辋整体的抗扭转强度。

　　从功能特性上来说，这款轮辋的额定载荷是按照单轮650kg设计的，完全满足常规紧凑型家用车的整备质量承载需求，辐条之间的镂空空间足够容纳常规的浮动刹车卡钳，不会出现装车后卡钳蹭辐条的问题，轮辋的偏距设计为40mm，装车后轮胎侧面和翼子板的齐平度刚好符合常规家用车的外观需求，不会出现轮胎突出翼子板或者凹进翼子板太多的情况。建模的时候所有的圆角过渡都做了应力仿真校核，在过减速带、过坑洼路面的冲击载荷下，最大应力值远低于铝合金材料的屈服强度，不会出现正常行驶下轮辋断裂的问题。另外轮辋和轮胎接触的所有密封面，都做了表面粗糙度控制，Ra值不超过1.6，保证橡胶胎圈和金属面贴合紧密，不会因为表面太粗糙出现微观缝隙导致慢漏气。

　　很多新手建模的时候只会做外观曲面，忽略了轮辋内部的安装避让空间，比如中心孔的深度要足够容纳轴头的突出长度，不然轮辋装上去会被轴头顶住，没法完全贴合轮毂安装面，哪怕螺栓拧得再紧，行驶的时候也会出现轮辋晃动的问题。还有轮辋的动平衡校正块安装位，在轮辋的内侧边缘预留了粘贴平衡块的平面，没有做凸起的造型，不然平衡块没法牢固粘贴，高速行驶时平衡块脱落会导致车轮动平衡失效。这些细节都是实际装车过程中很容易出问题的点，建模的时候如果没有考虑到，哪怕外观做的再好看，这个模型也没法用于实际的生产或者装配校核。