在乘用车、轻型商用车以及低速工程作业车辆的行走系统设计中,钢制轮辋始终是兼顾成本、强度与维护便利性的核心部件,这款14英寸规格的钢制车轮,针对4x100孔距的安装匹配场景做了全参数化的结构还原,可直接用于整车总布置的干涉校核、行走系统的载荷仿真以及配套零部件的适配设计。从实际应用场景来看,这类钢制轮辋广泛适配小排量家用轿车、微型货运车辆、场地内低速作业电瓶车以及部分改装越野车辆的非铺装路面使用需求,相比同尺寸的铸造铝合金轮辋,钢制结构在受到硬物冲击时更易产生塑性变形而非直接碎裂,在复杂路况下的失效冗余度更高,维修时也可通过钣金工艺校正形变,后期使用成本更低。
从结构设计思路来看,这款轮辋采用分体滚压成型后焊接的工艺结构,轮缘部分做了加厚卷边处理,能够在轮胎充气后提供足够的径向支撑力,避免轮胎在低气压状态下脱圈;轮辐部分采用等距分布的圆形减重孔设计,10个沿圆周均匀排布的圆孔并非单纯为了减重,每个孔的边缘都做了冲压翻边处理,相当于在平面轮辐上增加了一圈径向加强筋,在降低整体自重的同时,不会削弱轮辐的抗扭转与抗弯曲载荷能力,同时这些孔洞也为制动系统提供了足够的散热通风通道,车辆连续制动时,轮辐随车轮转动形成的气流可以直接带走制动盘、制动片表面堆积的热量,降低制动系统的热衰退风险。
安装边界方面,这款轮辋的安装孔采用4孔均布设计,孔位中心所在的分度圆直径为100mm,匹配市面上绝大多数小尺寸车型的轮毂轴承安装法兰,中心定位孔的尺寸按照对应车型的轴头直径做了公差匹配,安装时可通过中心孔实现轮辋与轴头的同轴定位,避免安装后出现车轮径向跳动的问题;轮辋的名义宽度为5.5英寸,适配胎宽175mm到195mm之间的子午线轮胎,轮辋的偏距参数经过校核,安装后轮胎的外端面不会超出翼子板的边界,同时转向时轮胎内侧也不会与减震器、下摆臂等悬架部件发生运动干涉。在细节设计上,轮辐与轮辋本体的焊接位置采用满焊工艺处理,焊缝位置做了平滑打磨,避免应力集中导致的焊缝开裂,安装孔的端面做了铣平处理,保证车轮螺栓紧固时端面完全贴合,不会出现螺栓松动的问题;轮辋的气门嘴孔位置设置在两个安装孔之间的轮辐间隙处,安装气门嘴后不会与制动分泵、平衡块等部件产生干涉,后期做轮胎动平衡时,平衡块可以贴附在轮辋的内侧边缘,不会影响车轮的外观与气流通过性。
从载荷传递路径来看,车辆行驶时地面产生的纵向、侧向冲击力会通过轮胎传递到轮辋的轮缘位置,再通过轮辋筒体传递到轮辐与轮辋的焊接连接处,最终通过轮辐上的四个安装螺栓传递到车桥轴头,整个结构的壁厚经过载荷仿真校核,在额定载荷下的形变量控制在0.2mm以内,完全满足日常公路行驶以及轻度非铺装路面行驶的强度要求;轮辋表面采用电泳防锈处理,可抵御日常行驶中泥水、融雪盐的腐蚀,延长部件的使用寿命。在三维建模过程中,所有的圆角、倒角、冲压斜度都按照实际生产工艺做了还原,没有出现无法落地的理想化结构,轮辋的滚压成型曲面与实际量产产品的曲面曲率完全一致,可直接用于后续的有限元分析、工艺工装设计以及虚拟装配验证,设计人员在做整车开发时,可直接调用该模型完成总布置的间隙校核,不需要再从零开始绘制轮辋结构,能够大幅缩短行走系统的设计周期。
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