车轮的设计/开发/仿真/选型方法

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车轮的设计、开发方法及流程

汽车车轮是汽车的重要部件,既是一个外观装饰件，又是一个安全件。车轮的设计既要安全、轻量化，又要美观，与整车风格相配，符合时代发展潮流，同时还要满足个性化需求。



一

车轮系统

01

定义

车轮系统是汽车的行走部件，汽车工作时，车轮将汽车发出的作用力传给路面，同时将地面给予的反作用力传回汽车，汽车依据车轮传递的力和力矩实现约定的承载和完成规范的运动。



02

基本功能

1）支撑汽车，承受汽车的重力，使汽车能够承载，支承垂直载荷；

2）传递驱动力、转向力和制动力，使驾驶人员能够对汽车的的运用进行操控（提供加速和制动所需的纵向力和转弯所需侧向力）；

3）减小行驶阻力和能量消耗，提高运输效率；

4）缓和行驶冲击，改善行驶条件，同时保护汽车和路面。



03

车轮系统的组成



二

车轮总成



01

车轮

车轮一般由轮辋、轮辐、轮毂等构成。可分为辐板式车轮和辐条式车轮。

1）轮辋：车轮上安装和支撑轮胎的部件。

2）轮辐：车轮上车轴和轮辋之间的支撑部件。

3）轮毂：轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。



02

轮胎

1）结构

轮胎主要由内胎、外胎和垫带等组成。







2）轮胎规格表示方法



3）轮胎的分类



普通斜交车轮的帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎面中心线呈小于90°角排列。子午线车轮的帘布层与胎面中心线呈90°角或接近90°角排列。



4）轮胎花纹









三

车轮的设计开发

01

市场调研、收集顾客需求和设计输入等信息；

02

综合各种信息，绘制轮毂方案设计的草图并讨论研究；

03

方案初步确定后，利用CATIA软件将轮毂由方案草图转变为3D数字模型，对设计进行评审，并与顾客交流；



04

3D设计完成后，利用ANSYS软件进行轮毂的应力分析，根据分析的受力情况进行结构和轻量化的优化设计，并与顾客交流；

05

优化设计完成后，采用快速原型制造技术,制作出轮毂的实物模型，与顾客共同对实物进行评审；



















四





















04

轮胎强度

试验室温度应保持在18℃～36℃；其他试验条件、试验方法按照GB/T4053-1996中相应规定执行，试验后轮胎的强度试验破坏能应不低于下表中规定。











05









06

高速性能（转鼓法）





具体试验如下：









07

耐久性能

（转鼓法检查轮胎高负荷连续运行能力）







08

车轮整车匹配试验



五

轮胎的制造工艺流程



六





轮胎设计理论与方法的历史沿革与国内外发展动态






















































































































































































轮胎选型方法和注意事项！

一

轮胎的标识
先来看看轮胎的规格标识。
1轮胎的规格标识
以某轿车轮胎为例解释其规格的意义，其轮胎的规格标识是：185/60R1485H，其含义分别是：

185——表示轮胎断面宽度为185mm。

60——表示扁平率为60％。扁平率越低，轮胎操控性越好，但舒适性差。

R——表示该轮胎为子午线轮胎。这种轮胎行驶噪音低、寿命长、舒适度高且抓地性强等特点。

14——表示轮辋直径为14英寸（inch）。

85——指荷重指数，即最大载荷质量。例如：荷重指数为85，则表示该轮胎的最大载荷质量为515kg（见表1所示）。

H——指速度等级，表示轮胎能行驶的最高车速。如：速度等级为H的轮胎，其所能行驶的最高车速为210km/h（见表2所示）。

2胎侧其它标识

在轮胎规格前加“P”：表示该轮胎为轿车轮胎;

REINFORCED：表示经强化处理;

RADIAL：表示改轮胎为子午线胎;

TUBELESS（或TL）：表示无内胎（真空胎）;

M＋S（MudandSnow）：表示适于泥地和雪地；

→：表示轮胎旋向，不可装反，以保证行驶中轮胎的抓地力和排水性能;

△：是轮胎的磨损极限标识，当轮胎磨损到这个标识的时候就要更换轮胎，不然容易在行驶中爆胎。

二

轮胎的选型
下面来看看轮胎的选型有哪些需要注意的。

1优先选用子午线轮胎

在不十分注重经济性的情况下，尽量选用子午线轮胎，尤其是轿车或常在高速公路上行驶的车辆（宜选用无内胎轮胎）。



2注意轮胎的负荷能力
轮胎的负荷能力一般有三种表示方法：层级，负荷指数和负荷级别。

1）层级有时并不代表实际的帘线层数，它代表近似于棉帘线层数的载质量，层级数与轮胎载质量相对应。



2）负荷指数是目前国际上普遍采用的子午线轮胎表示方法，以阿拉伯数字标记在轮胎侧。如原来14层级的子午线轮胎900R20，现可在轮胎胎侧标为900R20140137，表示单胎负荷指数为140（相当于载质量2500kg）、双胎负荷指数为137（相当于载质量为2300kg）。



3）负荷级别是美国为了避免“层级”这种表示方法与实际帘线层数混淆而采用的替代方法，以拉丁字母表示，应根据汽车实际使用时所需的负荷能力选择轮胎。
3注意轮胎速度级别
由于现代汽车的行驶速度越来越快，不仅轿车而且货车都对轮胎的速度性能有一定的要求。国际标准化组织（ISO）制定了一系列速度代号，其中：

对于轿车轮胎（P～S级），是指不许超过的最高速度；

对于货车轮胎（F～N级），是指在额定负荷下允许用的最高速度，也作为负荷降低时可以超过的参考速度。

选用轮胎时一定要注意轮胎的速度等级，尤其是在高速公路上行驶的车辆。



3注意轮胎的花纹
轮胎花纹按方向可分为横向花纹和纵向花纹。

1）横向花纹耐磨性高，防纵向滑移性能好，不易夹石，但散热性能和防横向滑移性能较差，滚动阻力也较大。

2）纵向花纹散热性能好，滚动阻力小，防横向滑移性能好，而且操纵性能好、噪声小，但防纵向滑移性能差，在泥泞路面上和雨天行驶时，排水性能差，并且易夹石，适用于高速行驶的车辆。



越野花纹粗而深，附着力大，适于在松软和坏路面上行驶，如果在正常路面上行驶，反而会造成胎面过早磨损。因此，应根据具体的使用条件和要求选用，对不同用途的车辆、不同车速及路况选用不同花纹的轮胎。



4注意轮胎的磨耗、牵引、温度标志
美国交通运输部规定，轿车轮胎必须标明“3T”指标（Treadwear磨耗、Traction牵引、Temperature温度）。

1）磨耗指标衡量轮胎胎面耐磨性能和使用寿命，其级别用数字表示；

2）牵引指标衡量轮胎的附着性能，分为A、B、C三级，A级最高；

3）温度指标衡量轮胎在行驶中升温的程度，也分为A、B、C三级，A级最佳。

如与上海桑塔纳2000配套的回力轮胎，其“3T”指标分别为磨耗440、牵引A、温度A，级别较高。



5注意区别轿车和轻型载货车轮胎
相同规格的轿车和轻型载货车轮胎，其标志仅“C”字母之差（载货车有），但轮胎的性能、负荷相差很大，故不能混用或代用。



三、结语

综上所述，了解汽车轮胎的结构特点，正确选型、合理使用轮胎，不仅对延长轮胎的使用寿命、降低汽车的运行消耗有利，而且对降低汽车的功率消耗、改善轮胎与路面间的附着性能，使汽车具有良好的安全性和操纵稳定性等有着十分重要的意义。

轮胎性能仿真CAE与结构优化设计方法





























































































































































































来源汽车大漫谈，博睿汽车技术，