汽车车轮轻量化设计

发布时间：2022-07-12 16:17

　　汽车车轮作为汽车行驶系中一个重要的安全部件,它的结构以及性能对车辆在高速运行时的安全性和可靠性影响巨大。在车轮的轻量化设计中计算机辅助工程技术（CAE）发挥了重要作用,为汽车车轮的强度分析的动态特性提供了支持。本文以汽车车轮作为研究对象,对车轮进行轻量化设计,设计以碳纤维-环氧树脂为复合材料层的车轮,首先建立车轮的三维参数模型,基于对有限元模型的网格的选择、边界条件的确定以及载荷的施加等多方面的考虑,获取了有限元分析模型,并利用COMSOL对构建的参数化模型进行结构的拓扑优化设计,最终得到了结构较为合理的车轮模型。然后对现有成熟车型的车轮进行模态计算并与设计车轮进行比较。通过对复合材料的实用性进行分析研究,通过仿真软件验证了车轮设计的合理性。本文研究成果可为复合材料车轮的结构强度有限元分析及其轻量化研究提供参考依据。 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的提出及意义
    1.2 车轮轻量化国内外研究现状与发展趋势
    1.3 本文主要研究内容
第二章 车轮的参数化建模
    2.1 引言
    2.2 复合材料的力学特性
        2.2.1 复合材料特点
        2.2.2 复合材料力学特性
        2.2.3 复合材料强度失效准则
    2.3 层合板的基本理论
        2.3.1 层合板的铺层设计原则
    2.4 车轮参数化模型的建立
        2.4.1 车轮基本知识与设计标准
    2.5 本章小结
第三章 汽车车轮结构有限元建模
    3.1 引言
    3.2 有限元分析的基本过程
        3.2.1 有限元方法的基本概述
        3.2.2 有限元分析过程
        3.2.3 COMSOL软件介绍
    3.3 车轮的拓扑优化
        3.3.1 拓扑优化介绍
        3.3.2 车轮拓扑优化的有限元计算
    3.4 汽车车轮有限元模型的建立
        3.4.1 车轮模型网格的划分
        3.4.2 材料属性
        3.4.3 载荷与边界条件的施加
    3.5 本章小结
第四章 车轮的结构强度及模态分析
    4.1 引言
    4.2 车轮结构强度计算
    4.3 车轮的模态分析
        4.3.1 模态分析理论
        4.3.2 模态计算
        4.3.3 模态评估分析
    4.4 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 全文工作总结
    5.2 存在问题及工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]重卡车桥轮毂轻量化设计及强度分析[J]. 隋景玉,刘均伟,王国元,尚国瑞.  中国汽车. 2019(09)
[2]注塑成型长玻纤/尼龙复合材料车轮纤维分布规律研究[J]. 朱涵睿,顾轶卓,孟庆宇,张佐光.  玻璃钢/复合材料. 2018(11)
[3]基于Hyperworks车轮辐板轻量化设计[J]. 杨情操,张开,陆明,邹亮,徐长倩.  汽车科技. 2018(03)
[4]轻型载货汽车轮毂轻量化设计[J]. 王龙,高辉,雷红亮,韩丹,郑燕冬.  汽车工艺与材料. 2017(11)
[5]某轻型卡车车轮轻量化设计分析[J]. 何学云,汪谟清,王亮.  轻型汽车技术. 2016 (Z4)
[6]复合材料汽车轮毂的成型工艺及性能研究[J]. 李丙鹏,孙泽玉,陶雷,丁小马,朱姝,余木火.  材料开发与应用. 2016(02)
[7]长玻纤增强热塑性复合材料车轮径向载荷下的强度仿真[J]. 潘越,刘献栋,单颖春,汪小银,王杰功.  计算机辅助工程. 2015(05)
[8]碳纤维麦弗逊悬架控制臂轻量化设计[J]. 蔡茂,高群,宗志坚.  机械设计与制造. 2015(07)
[9]碳纤维在汽车轻量化中的应用[J]. 王俊峰,马祥林,张兴龙,李超,齐苏杰,刘小利,于浩.  新材料产业. 2015(02)
[10]先进复合材料在汽车工业中的应用[J]. 贺光玉,向宇.  汽车零部件. 2013(05)

博士论文
[1]承载夹层复合材料的轻量化设计方法及其应用研究[D]. 李响.武汉理工大学 2011

硕士论文
[1]基于拓扑优化的轮毂轻量化造型设计[D]. 闫龙龙.燕山大学 2019
[2]某轿车车轮的有限元分析及优化设计[D]. 张玉美.吉林大学 2011
[3]重型卡车驾驶室数值模态分析与结构优化[D]. 戴禹.吉林大学 2008



本文编号：3659444