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基于强制检测标准的摩托车铝轮毂设计
| 论文题名： | 基于强制检测标准的摩托车铝轮毂设计 |
| 关键词： | 摩托车;径向载荷;旋转弯曲疲劳;径向冲击;铝轮毂 |
| 摘要： | 轮毂是摩托车的重要安全性能构件，影响着摩托车行驶的安全性及舒适性。由于受原创技术能力限制，国产摩托车轮毂设计迄今仍主要依赖逆向设计。 本文以某款摩托车铝合金轮毂为研究对象，以《摩托车和轻便摩托车轻合金车轮》国家强制检测标准为依据，利用 CATIA软件建立轮毂的三维模型；利用ANSYS WORKBENCH软件对轮毂进行径向载荷、旋转弯曲疲劳和扭转载荷的模拟仿真，并对轮毂进行结构优化；利用ANSYS/LS-DYNA软件对轮毂进行径向冲击有限元分析；对这款轮毂进行径向冲击试验，得到如下结论： ①径向载荷检测条件下，轮辋表面施加0.28 MPa的胎压，轮胎和轮毂接触的胎圈座部位施加3420 N的径向载荷，固定轮毂的安装面，得出轮毂结构危险点的最大应力为73 MPa，安全系数为2.0，大于材料的许用安全系数1.5，满足轮毂的结构强度要求。 ②旋转弯曲疲劳检测条件下，在284 mm的载荷臂末端施加211 N·m的弯曲力矩，固定轮辋一侧边缘，得出轮毂结构危险点的最大应力为93 MPa。用名义应力法预测出轮毂的旋转弯曲疲劳寿命为423万次循环，远大于标准所规定的10万次循环，满足轮毂的结构强度要求。 ③扭转载荷检测条件下，在284mm的载荷臂末端施加431.7 N·m的扭转力矩，固定轮辋一侧边缘，得出轮毂结构危险点的最大应力为85MPa，安全系数为2.1，大于材料的许用安全系数1.5，满足轮毂的结构强度要求。 ④轮毂结构优化后，得到轮毂结构危险点在径向载荷作用下的最大应力为90MPa，安全系数为1.6；在旋转弯曲载荷作用下的最大应力为138MPa，安全系数为1.3；在扭转载荷作用下的最大应力为97MPa，安全系数为1.8，满足材料的许用安全系数。用名义应力法预测轮毂的旋转弯曲疲劳寿命为77万次循环，满足弯曲疲劳寿命为10万次的设计要求。轮毂质量减轻了1.5Kg，降低了5.4％。 ⑤径向冲击检测条件下，当1520N的冲击块在距离轮胎最高点1mm时，以-1.709m/s的速度冲击轮毂，产生的最大冲击应力为199MPa，低于材料的屈服强度225 MPa，轮毂在冲击过程中不会断裂。 ⑥对轮毂样品进行径向冲击试验，得出冲击块的位移、速度、加速度和动能变化曲线，冲击块的最大位移为31.5mm，下降时的最大速度为-1.279m/s，反弹时的最大速度为0.247m/s，各曲线的变化趋势和冲击模拟所得结果基本保持一致。 |
| 作者： | 王慧芳 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 龙思远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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