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五辐式汽车基础轮辋结构设计方案

项目分类:汽车类 发布时间:2022-06-09 ID:655788
  • 五辐式汽车基础轮辋结构设计方案
  • 五辐式汽车基础轮辋结构设计方案

  轮辋作为车辆行走系统的核心承载部件,直接关联轮胎的装配固定、行驶载荷传递以及动态行驶稳定性,在乘用车、低速代步车、非道路作业车辆等多类行走设备上都有广泛应用场景。日常工程设计中,基础款轮辋的结构设计是车轮总成开发的核心环节,需要同时兼顾承载能力、装配兼容性、动平衡表现以及轻量化需求,很多定制化轮辋的开发也都是从这类基础结构迭代优化而来。

  这款五辐式基础轮辋的设计,首先围绕轮胎装配的核心需求展开,轮缘部分采用标准的深槽式轮辋轮廓,预留了足够的轮胎胎圈安装位,轮缘的凸起高度和圆角参数完全匹配常规民用车辆轮胎的装配公差要求,既能够保证轮胎充气后胎圈与轮辋紧密贴合,避免高速行驶下出现轮胎脱圈的风险,也能在轮胎拆装作业时预留足够的操作空间,降低维修拆装的难度。轮辋的筒体部分采用等壁厚设计,壁厚取值兼顾了径向承载能力和整体重量控制,在承受整车垂向载荷、路面冲击载荷以及转弯时的侧向载荷时,筒体不会出现超出许用范围的形变,保证轮胎始终保持正确的接地姿态,避免出现偏磨、行驶抖动等问题。

  轮辐部分采用五辐对称式布局,这种布局的优势首先在于动平衡性能优异,五个辐条沿周向均匀分布,质量分布均匀,后续做动平衡校正时需要添加的平衡块重量更小,高速旋转时的离心力更均衡,能够有效降低行驶过程中的车轮抖动,提升行驶平顺性。辐条的截面采用渐变式设计,靠近轮心安装座的位置截面厚度更大,因为这个区域是载荷传递的核心路径,整车的载荷从轮毂轴承传递到轮心安装座后,会通过辐条分散传递到整个轮辋筒体,靠近安装座的位置应力集中系数最高,加大截面厚度能够有效降低该区域的应力峰值,避免长期交变载荷下出现疲劳开裂的问题;辐条从轮心向轮缘延伸的过程中,截面厚度逐渐收窄,在保证结构强度足够的前提下,尽可能去除非必要的材料,实现轻量化设计,降低车轮的非簧载质量,对于提升车辆的悬挂响应速度、改善操控表现都有实际帮助。

  轮心位置的安装面采用平面加工基准设计,预留了标准的螺栓孔分布圆位置,安装面的平面度公差控制在合理范围内,能够保证轮辋安装到轮毂法兰上时贴合紧密,不会出现安装偏斜导致的车轮跳动问题。螺栓孔的周边做了局部加厚处理,因为螺栓紧固时会产生较大的压紧力,车辆行驶过程中螺栓孔位置也会承受扭矩传递带来的剪切力,局部加厚能够避免螺栓孔周边出现压溃、开裂的问题。轮心的中心孔尺寸按照常规乘用车的轮毂轴头尺寸做了适配设计,安装时中心孔与轴头配合能够起到定位作用,保证轮辋的旋转中心与轴头的旋转中心完全重合,进一步降低高速旋转时的跳动量。

  从安装边界来看,这款轮辋的偏距取值处于常规民用车辆的常用区间,安装后车轮的轮距变化量控制在合理范围内,不会与车辆的翼子板、悬挂摆臂、刹车卡钳等周边部件产生运动干涉,辐条背面预留了足够的刹车系统避让空间,能够兼容常规尺寸的浮动卡钳和通风刹车盘,不需要额外加装垫片调整轮距即可适配多数同尺寸规格的车型平台。轮辋的宽度尺寸匹配对应扁平比的轮胎,轮胎安装后胎侧的突出量与轮缘齐平,既能够在轻微刮蹭路沿时保护轮辋表面,也不会因为胎侧突出过多导致转向时蹭到翼子板内衬。

  在实际设计过程中,这类基础轮辋的结构可以根据不同的使用场景做针对性调整,比如用于越野场景时,可以适当加大筒体壁厚和辐条厚度,提升抗冲击能力,用于新能源乘用车时,可以进一步优化辐条的镂空结构,在保证强度的前提下进一步降低重量,提升续航表现。这款基础轮辋的结构参数完全可以作为同类型轮辋设计的基础模板,后续只需要调整尺寸参数、辐条造型、表面处理工艺,就可以快速衍生出适配不同车型、不同风格的轮辋产品,大幅缩短定制化轮辋的开发周期。

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