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重载车低压铸造铝合金轮毂疲劳寿命分析研究
| 论文题名： | 重载车低压铸造铝合金轮毂疲劳寿命分析研究 |
| 关键词： | 重载车;铝合金轮毂;低压铸造;疲劳寿命;有限元分析 |
| 摘要： | 车轮作为车辆重要的部件，其可靠性直接关系到整车的安全性。低压铸造铝合金轮毂以其优异的性能，在乘用车上已经广泛代替钢制车轮，但在重载车上的应用还是刚刚开始，不过未来有广阔的应用前景。目前，对铝合金轮毂的研究主要集中于乘用车用小尺寸轮毂或钢制轮毂，重载车用大尺寸低压铸造铝合金轮毂在服役状态下疲劳寿命研究较少。 为了探究重载车用大尺寸低压铸造铝合金轮毂的疲劳特性，结合有限元法和疲劳分析法，参照相关疲劳性能试验要求，建立轮毂动态弯曲和动态径向疲劳试验模拟有限元模型，利用静态分析法来预测动态过程中的最大应力位置以及疲劳破坏位置。通过将模拟结果与实际进行对比，结果表明： 在动态弯曲疲劳过程中，轮毂通风口之间对数寿命相对较低，但满足国标规定最低循环次数。大尺寸低压铸造铝合金轮毂，由于其本身结构的特殊性，弯曲疲劳不会发生疲劳破坏；在径向疲劳过程中，内轮缘变形量相对较大；与小尺寸铝合金轮毂、大尺寸钢制轮毂相比，外轮辋连接内胎圈座圆角处应力值相对较高，轮毂通风口之间没有出现应力集中；轮毂破坏位置在外轮辋连接内胎圈座的圆角处，预测位置与实际轮毂破坏位置相符合。 准确的疲劳寿命需要将危险部位的应力与载荷历程相对应。同时，轮毂不同部位材料的不均匀性，使其疲劳性能从轮辋到轮盘顺序降低，在同一应力条件下的疲劳寿命亦遵循此规律。疲劳损伤参量的选择应能体现危险部位的应力状态。危险部位出现在轮盘螺栓孔附近或者外轮辋上，疲劳损伤参量应该选用主应力；危险部位出现在轮辐，疲劳损伤参量选用等效应力或主应力所得预测寿命相接近。 从影响零件疲劳寿命的两个方面（应力、材料疲劳性能）对轮毂进行结构改进及成型工艺优化。结果表明：外轮辋连接内轮缘的圆角半径应该在26mm～26.5mm之间；可以适当改进低压铸造成型工艺（冷却速率、冷却时间、冷却方式、模具温度、初始浇注温度等），从而，使得轮毂在疲劳试验中能够满足要求。 |
| 作者： | 边雷雷 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 岳峰丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 沈阳理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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