乘用车五辐式铝合金轮毂结构设计

　　做底盘行走系统结构设计快十二年，经手的轮毂改型方案不下四十套，这类五辐式铝合金轮毂的设计逻辑，从来不是只看外观造型，所有曲面、壁厚、安装位的参数设定，全是围绕实际装车后的工况边界倒推出来的。先从安装边界说起，这类轮毂的中心孔是和车轴轴头过盈配合的部位，加工公差必须控制在H7级，孔端面的平面度要求不超过0.05mm，不然装车后很容易出现高速行驶的方向盘抖动问题；周围分布的螺栓孔是和轮毂轴承法兰对接的，孔位的位置度公差要控制在0.1mm以内，螺栓孔的沉台深度要和配套螺栓的球面/锥面匹配度达到90%以上，避免螺栓受力不均出现剪切断裂的风险。轮辐的设计是整个轮毂的核心受力结构，这套五辐式的布局，每根轮辐的截面是变厚度设计，

　　靠近中心安装盘的位置壁厚更大，往轮辋方向逐步过渡减薄，既保证了过颠簸路面、紧急制动时的抗弯抗扭强度，又能尽可能降低簧下质量——要知道簧下质量每减少1kg，对整车操控响应、悬挂滤震表现的提升，比簧上质量减少5kg还要明显。轮辐表面的曲面不是单纯做造型用的，每一处弧度都经过受力仿真优化，在承受侧向过弯的离心载荷、过减速带的垂直冲击时，应力会顺着曲面均匀分散到整个轮辐结构上，不会在转角位置出现应力集中点，避免长期交变载荷下出现疲劳裂纹。轮辋部分的设计要严格匹配对应规格的轮胎，胎圈座的角度、凸峰的高度都要符合行业通用标准，保证轮胎充气后能牢牢卡合在轮辋上，不会在高速行驶、急转向时出现轮胎脱圈的风险；轮辋的边缘做了圆弧过渡处理，

　　既可以减少拆装轮胎时对胎圈的损伤，也能在轮胎受到侧向挤压时分散应力，避免轮辋边缘出现变形。日常的应用场景里，这类轮毂主要适配家用中型乘用车，日常城市通勤、高速长途行驶、非铺装路面的轻度通行都能覆盖，设计时要考虑的工况非常杂：夏天高速连续行驶几小时后的制动热传导，要保证轮毂靠近制动盘的部位不会因为高温出现强度衰减；冬天低温环境下金属韧性下降，要保证过坑冲击时不会出现脆性断裂；甚至日常路边停车蹭到路肩的场景，轮辋边缘的加强结构也能减少变形概率。做三维建模的时候，这类结构不能只做外观曲面，所有的安装配合面、受力过渡圆角、壁厚均匀性都要反复校验，比如轮辐和轮辋的连接位置，圆角半径不能小于5mm，不然应力集中系数会陡增；

　　中心安装盘的背面要做减重凹槽，但凹槽的深度不能超过安装盘总厚度的三分之一，保证螺栓锁紧时的结构刚性。很多刚入行的设计师做轮毂模型，容易把精力全放在外观的炫酷造型上，忽略了实际安装的边界尺寸，比如中心孔的深度如果做的不够，轴头突出的部分会顶到轮毂中心盖，装车后会出现异响；螺栓孔的沉台如果角度不对，螺栓锁紧后接触面不足，长期行驶会出现螺栓松动的隐患。还有动平衡的考量，建模时就要尽可能保证整个轮毂的质量分布均匀，五辐对称的结构本身就比多辐不规则结构更容易实现动平衡，减少后期装车时需要粘贴的平衡块重量，也能避免高速行驶的抖动问题。气门嘴的安装位也要提前预留，位置要选在两根轮辐之间的轮辋部位，不能和轮辐、制动卡钳出现干涉，同时要保证充气时的操作空间。另外轮辐背面的刹车避让空间也要精准计算，要留出足够的间隙容纳对应车型的制动卡钳和刹车盘，不然装车后轮毂转动时会蹭到卡钳，出现严重的行驶故障。这类铝合金轮毂一般采用低压铸造工艺生产，建模时还要考虑工艺拔模角度，所有顺着脱模方向的面都要设置不小于1度的拔模斜度，避免生产时出现脱模卡滞、表面拉伤的问题，壁厚也要尽可能均匀，避免铸造时出现缩孔、疏松等内部缺陷，影响整体结构强度。