多辐条轻量化乘用车铝合金轮毂结构设计

　　日常做底盘行走部件的结构设计时，轮毂这类承载件的建模往往要兼顾力学性能、装配边界和量产工艺的多重约束，这次完成的这款多辐条轮毂结构，核心面向民用紧凑型乘用车的改装与配套场景，适配17寸轮辋规格的家用轿车、小型SUV车型，在日常铺装路面行驶、轻度非铺装路面通行的工况下都能满足使用要求。从实际装车的用途来看，轮毂作为连接轮胎与车轴的核心承载部件，既要传递驱动、制动过程中的扭矩，也要承受车辆过弯、经过颠簸路面时的径向、轴向冲击载荷，同时还要兼顾制动系统的散热空间预留、整车外观的视觉协调性，很多初入行的设计者做轮毂建模时容易只关注外观曲面的流畅度，忽略实际装配的干涉问题，这款结构在设计阶段就提前把安装边界做了全维度校核。先从安装匹配的维度来说，这款轮毂的中心孔直径按照主流紧凑型乘用车的轴头尺寸做了适配，PCD节圆直径匹配五孔常规安装规格，螺栓孔的沉台深度做了公差预留，既可以适配原厂的球面螺栓，也能兼容改装场景下的锥面固定螺栓，避免装车后出现螺栓咬合长度不足、轮盘安装面贴合不严的问题。轮辋的J值设定为7J，适配胎宽205到225区间的民用子午线轮胎，轮辋的胎圈座位置做了标准的凸峰结构，防止车辆在低胎压行驶、快速过弯时出现轮胎脱圈的风险，气门嘴的安装孔位设置在辐条间隙的对应位置，既方便后期充气时的操作，也不会和平衡块的安装位置产生干涉。

　　设计思路上没有采用过于激进的全镂空辐条结构，而是用了十组分叉式的双辐条布局，每组主辐条从中心安装盘位置向外延伸到轮辋边缘的过程中做了等强度的变截面处理，靠近中心盘的位置截面厚度更大，用来承受集中的弯曲和扭转载荷，往轮辋方向延伸时逐步做厚度收窄，在保证整体结构强度的前提下尽可能降低旋转件的簧下质量——懂底盘调校的从业者都清楚，簧下质量每降低1kg，对整车操控响应的提升效果远高于簧上质量减重5kg，这款结构在做静力学仿真时，在1.2倍额定满载的冲击载荷下，辐条最大应力位置的数值远低于铸造铝合金的屈服强度，安全余量留得比较充足，不会出现日常行驶中辐条断裂的风险。

　　辐条之间的镂空间隙经过了尺寸核算，能够容纳直径280mm到320mm区间的常规通风刹车盘，以及对应的单活塞、双活塞浮动制动卡钳，不会出现装车后卡钳蹭辐条的问题，同时镂空的通道可以在车辆行驶时引导气流穿过，带走刹车盘和刹车片摩擦产生的热量，避免长距离下坡制动时出现热衰减。轮辋的轮缘位置做了加厚处理，应对路边停车时偶尔蹭到路肩的工况，不会因为轻微剐蹭就出现轮辋变形、漏气的问题，轮盘背面的安装面做了全平面的车削加工余量预留，实际生产时可以通过一次装夹就完成安装面、中心孔的精加工，保证安装后的端面跳动量控制在0.1mm以内，避免高速行驶时出现方向盘抖动的问题。

　　很多人做轮毂设计时容易忽略平衡块的安装空间，这款结构在轮辋的内外侧都预留了粘贴式平衡块的安装平面，同时也兼容传统的卡扣式平衡块，不管是轮胎店做动平衡时用哪种平衡块，都能找到合适的安装位置，不会因为辐条造型的凸起导致平衡块无法固定。从工艺适配的角度来说，整个结构的拔模斜度都按照低压铸造的工艺要求做了设定，辐条背面的加强筋没有出现倒扣结构，不需要额外做抽芯结构就能完成脱模，量产时的工艺难度比较低，成品的良品率更容易控制，表面的造型曲面做了顺滑的G2连续处理，后期做抛光、喷涂或者电镀表面处理时，不会出现曲面棱线错位、光影不顺的问题。另外在中心盖的安装位置，做了标准的卡扣式安装槽，适配直径60mm的通用轮毂中心盖，不需要单独开模做定制中心盖，后期配件更换的成本更低。实际装车验证的场景下，这款轮毂的偏距ET值设定为40，装车后轮胎和翼子板基本齐平，不会出现轮胎突出翼子板甩泥、或者偏距过小导致轮毂蹭避震筒身的问题，转向到最大角度时，轮胎和轮拱内衬、避震弹簧的间隙都保留了20mm以上的安全距离，即使在冬天加装防滑链，也不会出现运动干涉。