车轮设计

车轮技术讲座通力车轮技术中心车轮的分类按制造方法分类1.滚型车轮：轮辋形状是用滚型的方法制造的2.型钢车轮：轮辋形状是钢厂轧制的，出厂时带形状的3.旋压车轮：轮辐是采用旋压方法加工的，目前，国内已经有不少旋压轮辐配型钢轮辋的车轮，来降低材料消耗。4.铸造车轮：整个车轮是铸造出来的按使用用途分类1.乘用车车轮2.卡车车轮按材料分类1.钢车轮2.铝车轮按件数分类1.两件式2.多件式（三件式，四件式或更多）车轮的规格型号轿车车轮：14×5J型钢车轮：8.5-20旋压车轮：22.5×8.25也称为15度DC车轮一般两件式车轮用“×”号多件式车轮用“–”号轿车车轮轮辋直径都是整数，常见的有12、13、14、15、16寸轿车车轮轮辋的宽度都是0.5寸进位，常见的有4、4.5、5、5.5、6寸轿车车轮轮辋轮缘的形式常见的有B型，J型，JJ型。不同的轮缘形式，轮缘形状尺寸不同，配用不同规格型号的的轮胎型钢车轮轮辋直径都是整数，常见的有16、20寸型钢车轮轮辋宽度都是0.5寸进位，常见的有5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5寸型钢车轮轮辋轮缘的形式常见的有普通型和V型。不同的轮缘形式，轮缘形状尺寸不同，配用不同规格型号的的轮胎旋压车轮轮辋直径都是小数，常见的有17.5、19.5、22.5、24.5寸旋压车轮轮辋的宽度是0.75寸进位，常见的有6、.6.75、.7.5、.8.25、.9.00寸旋压车轮轮缘形式只有一种，即轮缘外半径是12.7毫米轮辋的直径和宽度也有一些特殊的规格车轮常用术语标定直径轮辋宽度中心孔直径螺栓孔分布圆直径螺栓孔数量、直径螺母座形式（直面、锥面、球面）螺栓孔位置度偏距轮辐辐底平面度径、侧向跳动静不平衡量（简称平衡）胎座角（型钢的轿车车轮胎座角都是5度，旋压车轮胎座角都是15度）性能指标：径向疲劳寿命、弯曲疲劳寿命、耐腐蚀性能、抗冲击性能、螺母座抗变形性能车轮的设计车轮的设计应符合整车设计的要求，首先满足装配需要。车轮的所有参数要满足整车装配和性能的需要。1.首先满足与轮毂配合的需要，根据轮毂和刹车盘形状考虑轮辐的形状。2.根据底盘空间考虑车轮的偏距。3.根据整车的自重和载荷考虑轮辐的材质、厚度、形状等，还要考虑轮辋的材质、尺寸规格等。4.满足安全性车轮的发展和演变早期的车轮是木制车轮，铸造车轮，后期发展到钢制车轮。钢制车轮的初期都是型钢车轮，后期发展到滚型车轮。目前已经有铝车轮，旋压车轮等。从轮胎看，早期的车轮都是有内胎车轮，目前发达国家已经完全取消内胎，全部采用无内胎车轮。也就是说完全取消了型钢车轮。发展中国家，有内胎车轮和无内胎车轮并用。采用什么样的车轮和一个国家的道路状况和法律法规有关。发达国家道路状况非常好，车速也非常高，高速行使时，车轮轮胎和车轴的发热将增加，高温传递到轮胎，使轮胎发热，使轮胎内气压上升。有内胎车轮容易引起轮胎爆裂，容易引起车毁人亡的事故。不正常情况如轮胎被扎破时也容易引起爆胎，产生车毁人亡的事故。所以发达国家从安全性考虑，从法规上规定不准使用有内胎车轮，不允许超载。超载也是轮胎过热的重要因素目前中国国情是，很多地段道路状况不是很好，超载现象严重，法规又得不到很好的落实。加上汽车行业，轮胎行业，车轮行业又去迎合不正常的市场需求，不断强化整车的承载能力、轮胎的承载能力、车轮的承载能力来满足用户超载的需求。因此，出现了所谓的加强型车轮、加强型轮胎等。整车对车轮的要求不同的车型对车轮的要求是不一样的。如轿车车轮。型钢车轮、旋压车轮，根据用途、整车性能、价位等因素考虑对车轮的性能指标要求。车轮的性能指标越高，车轮的制造成本也越高。所以，对车轮的性能指标要有一个合理的要求。在6-70年代，型钢车轮的跳动指标是3毫米，90年代随着制造工艺的进步和整车速度的提高，跳动指标降到2.0毫米。轿车车轮的跳动由80年代的1.2毫米，现在提高到0.8毫米左右。调动指标的提高必须由制造技术和先进的设备、工艺装备来保证。除了跳动指标，平衡量的指标，抗疲劳寿命、承载能力等指标都是越来越高。这些指标的提高，除了对设备、工装外，对钢材的要求也越来越高。特别是轿车的速度越来越高对车轮的性能指标要求更高。除跳动外还要求重量、平衡等各方面的高指标。为满足高指标出现了铝车轮。铝车轮特点是：重量轻，美观、散热性好，跳动指标可达到0.4毫米。目前车轮在向扁平化，轻量化发展，特别是轿车车轮。就是轮辋宽度越来越宽，材料越来越薄，材料的强度越来越高。想减轻重量又能保证性能要求，就要采用高强度钢材。对钢材提出越来越高的要求。轿车滚型车轮的材料厚度越来越薄，材料的抗拉强度越来越高。如轮辋材料由过去的08Ai到330、380，420发展到目前的600.。轮辐材料也是一样，由330、380、420发展到目前的600左右。强度要求虽然高了，对延伸率指标并没有降低多少。这样才能满足减轻重量的同时满足制造工艺的需要。车轮的材料除机械性能、化学性能外也要求优良的焊接性能。型钢车轮轮辋的规格基本上是国家标准里的那么几种。轮辐的形状尺寸基本上也是几种。旋压车轮的轮辋基本上也是标准的那么几种，轮辐的安装尺寸基本上也是那么几种。轿车车轮轮辋的规格是标准的几种，但是性能指标，材料厚度，材质、形状是五花八门。轿车车轮的性能受到很多因素的影响。影响的因素有结构形状、材质、料厚、制造工艺、工艺装备等。其中结构形状的影响最大。车轮的设计应满足整车布置和性能要求，首先从结构设计上满足装配要求。其次根据整车性能要求选择合理的材质和料厚。轿车车轮而言，还要通过合理的结构设计来提高性能。车轮的设计应该通过几个阶段。第一阶段：轮廓尺寸设计，选择材质。选择料厚。第二阶段：进行有限元分析。第三阶段：根据有限元分析进行结构修改，材质和料厚的修改。第四阶段：再次进行有限元分析。第五阶段：在有限元分析通过的前提下进行样件的制造。第五阶段：样件性能试验。第六阶段：根据样件试验结果，再次进行修改、优化。修改设计。第七阶段：进行有限元分析和样件制造。但是，目前中国国内尚无成熟的车轮有限元分析技术。目前一汽车轮公司购进了美国的有限元分析软件，但是，需要较长时间的研究和经验积累，目前国内轿车车轮设计，一般来讲都是根据经验，采用类比法进行结构设计，选择材质和料厚。所以开发周期比较长。走的弯路也较多。相信，不久的将来我国的车轮设计水平，制造技术水平能够赶上国外的先进水平。