五辐镂空运动款乘用汽车轮辋结构

　　日常做整车底盘行走系统的结构匹配时，轮辋是连接轮胎与车轴的核心承载部件，这个五辐镂空的轮辋结构，主要适配民用运动款乘用车辆的使用场景，不管是家用轿车的日常铺装路面行驶，还是入门级性能车的激烈驾驶工况，这类结构的轮辋都能覆盖对应的使用需求。从实际装车的功能来看，轮辋首先要承担整车整备质量加上行驶动载荷的全部受力，包括过减速带时的垂直冲击、转向时的横向侧向力、急加速急制动时的扭矩传递，所以结构设计上的受力分布是核心考量点。这个轮辋采用的是五组双辐条的镂空布局，不是传统的等截面直辐条设计，每一组辐条都做了弧形过渡的曲面造型，一方面是为了分散轮心安装座到轮辋外圈的应力传递路径，避免应力集中在辐条与安装座的连接位置，另一方面镂空的大间隙结构，能给刹车系统留出足够的散热空间，日常连续制动或者山路长下坡工况下，刹车卡钳和刹车盘产生的热量可以通过辐条间隙快速流通散出，不会因为热量堆积导致制动热衰减，也能避免高温传递到轮胎导致胎压异常升高。设计过程中首先要确定的是安装边界尺寸，轮心位置的安装孔采用的是五孔常规乘用車布局，孔位的分度圆直径、中心定位孔的尺寸都要和对应车型的转向节、轮毂轴承的安装尺寸完全匹配，安装面的平面度公差要控制在0.1mm以内，避免装车后出现轮辋跳动的问题。轮辋的外圈轮缘部分，是和轮胎胎圈直接配合的位置，这里的截面尺寸完全符合乘用车轮胎的装配标准，胎圈座的角度、轮缘的高度都做了标准化设计，能保证轮胎充气后和轮辋紧密贴合，

　　不会在高速行驶或者转向时出现轮胎脱圈的风险。辐条的厚度设计是经过受力校核的，靠近轮心安装座的位置辐条截面更厚，因为这里是扭矩传递和载荷承载的核心区域，越靠近轮辋外圈辐条厚度逐渐收窄，在保证整体结构强度满足1.3倍额定载荷冲击要求的前提下，尽可能降低轮辋的整体重量，实现簧下质量的减重，要知道簧下质量每降低1kg，对整车操控响应和悬挂滤震表现的提升，效果相当于簧上质量降低5-8kg，所以这类镂空辐条的设计，本质上是在强度和重量之间找最优的平衡。另外轮辋的偏距参数也是设计时的核心边界，偏距的数值直接决定了装车后轮辋相对于翼子板和悬挂部件的位置，偏距过小会导致轮辋外凸蹭到翼子板，偏距过大则会让轮辋内缩，蹭到内侧的悬挂摆臂或者刹车卡钳，

　　这个结构的轮辋在设计时预留了足够的卡钳安装空间，能适配大部分原厂升级的多活塞刹车卡钳，不需要额外加装垫片调整位置。从实际使用的场景来看，这类轮辋除了日常道路行驶，也能满足偶尔的非铺装路面轻度行驶需求，辐条的弧形结构不容易在泥泞路段沾附大量泥块，行驶过程中离心力可以顺着辐条的曲面把附着的泥水甩出去，不会因为泥块堆积导致车轮动平衡失准。做三维建模的时候，轮辋的所有过渡圆角都做了平滑处理，没有尖锐的直角结构，一方面是避免应力集中导致的辐条断裂风险，另一方面光滑的曲面也更容易做表面处理，不管是烤漆、电镀还是抛光工艺，都能保证外观的一致性。轮辋的气门嘴安装位置也做了预留，在两个辐条之间的轮辋圈体上预留了标准的气门嘴安装孔，

　　位置避开了辐条的遮挡，充气的时候不需要调整角度就能直接对接充气嘴，日常维护更方便。很多人在做轮辋设计的时候容易忽略动平衡的要求，这个结构的五辐布局本身就是中心对称的，每一组辐条的重量差控制在5g以内，整个轮辋的动平衡余量不需要加太多平衡块就能满足高速行驶的要求，不会出现高速方向盘抖动的问题。另外轮辋和轮胎配合的胎圈座位置，做了一圈凸起的安全筋结构，当轮胎出现意外失压的时候，这个安全筋可以卡住轮胎的胎圈，避免轮胎从轮辋上脱落，保证车辆失压后还能保持一定的方向控制能力，提升行驶的安全性。从结构强度的仿真结果来看，这个轮辋在承受最大垂直冲击载荷的时候，最大应力出现在辐条与轮心连接的过渡位置，应力数值远低于常用铸造铝合金的屈服强度，安全系数能达到2.5以上，完全满足民用车辆的使用强度要求，同时整体重量比同尺寸的多辐条密辐轮辋轻15%左右，兼顾了强度、散热、重量和外观的多重需求。