施玉东

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

车轮是车辆行驶系统的重要组成部件，且通常需要高速旋转作业，不仅承受整车整备质量，还要受来自路面的各种冲击载荷作用，受力情况复杂，因此必须在设计完成后考察其强度。当路面激励载荷的主频率[1]与车轮固有频率接近时，容易激发结构的机械共振，严重危害驾驶安全性，需要对其模态频率进行校核。在结构强度与模态频率满足设计要求的前提下，应尽量减轻车轮质量，提高整车燃油经济性，降低能耗。在轻量化发展的大背景下，诸多研究人员对车轮结构减重技术开展了一系列研究工作。张升超[2]研究了复合材料在车轮结构轻量化设计中的应用，借助三维建模与有限元分析工具完成了以碳纤维-环氧树脂为复合材料层的车轮结构的设计与优化；田崇[3]等从结构设计、材料、加工工艺三个角度出发对车轮模型进行轻量化设计，之后从仿真分析与台架试验两方面对优化结构进行可靠性验证；宫立强[4]以某特种车辆钢制车轮为对象，以轻量化设计为目标，结合有限元分析手段确定轻量化设计方案，并通过实验验证了优化方案的可行性。但是多数轻量化设计均基于现有车型的车轮结构开展，未建立初始模型，设计空间较小。本文基于HyperWorks 平台，研究了一套基于初始几何模型设计的车轮结构轻量化设计方案。首先参考现有某型农用车的车轮结构，设计车轮原始模型，使用有限元方法对原始模型进行离散化处理；……