艺术雕花轮毂配套橡胶轮胎总成结构设计

　　这套轮组总成的设计最初是面向改装车市场的定制化需求，区别于常规量产车的辐条式轮毂，轮辋部分采用了对称式镂空雕花结构，在做结构校核的时候首先要考虑的就是镂空区域的应力分布，毕竟轮辋不仅要承担整车的垂直载荷，还要传递驱动、制动过程中的扭矩，以及过弯时的侧向力，不能为了追求外观牺牲结构强度。建模的时候先从轮辋的安装基准面开始，也就是和轮毂轴承配合的中心孔位置，这个面的形位公差要求最高，端面跳动、径向跳动都要控制在量产件的公差范围内，中心孔周围的螺栓孔分布圆直径是按照常规乘用车的五孔安装规格做的，能适配多数家用轿车的转向节安装位，不用额外做转接法兰，降低改装的适配成本。

　　雕花部分的结构不是完全通透的，每一处镂空的边缘都做了3mm的圆角过渡，避免应力集中，在轮辐和轮辋外圈连接的位置，特意加厚了2.5mm的壁厚，这个位置是轮组受力最大的区域，过坑洼路面的时候冲击载荷会直接传递到这里，壁厚不足很容易出现开裂问题。轮胎部分采用的是常规民用轿车的子午线轮胎结构建模，胎面的花纹沟深度按照夏季胎的标准做了8mm，主排水沟宽度12mm，能保证湿滑路面的排水性能，胎侧的厚度做了5mm，兼顾缓冲性能和胎侧支撑性，避免低胎压状态下胎侧过度变形脱圈。

　　从实际应用场景来看，这类定制雕花轮毂主要用在民用轿车的外观改装、展示用车以及影视道具车上，日常城市道路行驶完全能满足强度要求，建模的时候特意把轮组的安装边界做了明确标注：轮辋的偏距是+35mm，这个数值能保证轮胎安装后不会超出翼子板边界，同时不会蹭到内侧的减震器和刹车卡钳，适配的刹车卡钳最大尺寸是大四活塞规格，卡钳外沿和轮辋内壁的预留间隙是8mm，避免转向或者颠簸的时候出现干涉。轮胎的外径是650mm，对应的扁平比是45，适配18英寸的轮辋，这个尺寸组合不会让车速表的误差超过3%，符合车辆改装的合规要求。

　　做三维建模的时候，轮胎和轮辋的配合面是按照过盈配合做的，轮辋的胎圈座直径比轮胎胎圈的内径小1.2mm，模拟实际装配时的压装过程，保证轮胎充气后不会出现滑转漏气的问题。轮辋表面的雕花结构做了抛光面的建模处理，对应实际生产中的抛光镀铬工艺，轮胎部分的橡胶材质做了哑光黑的质感区分，胎侧的字体标识也按照常规轮胎的标识位置做了凹陷处理，方便后期做渲染或者3D打印的时候还原细节。

　　在做结构验证的时候，特意模拟了三种工况的受力：第一种是垂直满载工况，给轮组施加相当于整车1.5倍满载的垂直载荷，查看轮辋雕花位置的应力分布，最大应力出现在轮辐和轮辋连接的位置，数值远低于铝合金材料的屈服强度；第二种是制动工况，施加最大制动力矩的时候，螺栓孔周围的应力分布均匀，没有出现应力集中的区域；第三种是侧向过弯工况，施加0.8g的侧向加速度时，轮辋的侧向变形量不到0.2mm，完全满足行驶的刚度要求。另外轮组的动平衡也做了初步的结构优化，雕花部分的镂空结构是完全中心对称的，重量分布均匀，实际生产的时候只需要在轮辋内侧加少量平衡块就能达到动平衡要求，不会因为不对称结构导致高速行驶的时候出现方向盘抖动的问题。

　　很多人做定制轮毂建模的时候容易忽略气门嘴的安装位置，这套模型里特意在两个雕花辐条之间预留了标准的气门嘴安装孔，孔径11.5mm，位置避开了受力的轮辐区域，不会影响轮辋的结构强度，同时充气的时候也方便操作。轮胎的胎面花纹块做了变节距设计，不是等距排列的，这个细节是为了降低行驶过程中的花纹共振噪音，和量产轮胎的设计逻辑一致，不会因为是定制外观件就忽略行驶的NVH性能。