重型越野車輛對開式車輪開發

席文進

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重型越野車輛對開式車輪開發

席文進

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章根據重型越野汽車的設計需求和對開式車輪的結構特點，設計了帶有淺槽和內置氣道對開式車輪。并對越野汽車車輪進行強度分析。結果顯示該重型越野汽車輕量化車輪產品設計的合理性，解決了車輛維修性等的問題。

車輪；對開式；淺槽

引言

車輪總成是整車行駛過程中唯一接觸地面的總成部件，支撐整車重量，為整車提供驅動力和制動力，通過控制車輪的轉動實現車輛的轉向，車輪系統的性能直接關系到整車的性能。

車輪要有足夠的剛度和強度，也要具備良好的耐疲勞性能和使用壽命，在滿足性能的前提下還應有較小質量，精確的幾何尺寸、較小的靜不平衡量和動不平衡量。在重型越野汽車使用中車輪還應具備良好的維修保障性，軍用車輛則要求車輪系統具備輪胎充放氣功能和泄氣可行駛的功能。為了滿足這一要求本文介紹一種低成本對開式車輪的設計開發。

1 車輪偏置距確定

偏置距是車輪重要的尺寸參數，對保證車輛的輪距起了很大作用。車輪偏置距指車輪輻板的安裝面距車輪中心的距離，車輪偏置距主要由整車的參數決定，影響因素是整車的輪距、車橋的輪輻安裝面之間的距離。確定了整車這兩個主要參數后車輪偏置距就能確定。根據整車輪距L1和橋輪胎安裝面之間的距離L2確定輪輞偏置距為：

2 材料選擇

目前，輪輞使用的材料有兩大類：一種是鋼制，另一種是鋁鎂合金。鋼制是利用鋼板材料通過沖壓制成輪輞、輪輻的胚料，再經焊接、熱壓處理等工序裝配組合而成，這類輪輞適宜大批生產，性價比高。

鋼制輪輞的有以下幾點優勢：

a）易焊接，鋼輪輞制造工藝較簡單，鋼輪輞的輪輻、輪輞通過沖壓或滾卷加工成型，最終通過焊接完成總成。

b）耐疲勞性、剛度較強，抗沖擊性能高，不易變形。對于鋼制輪輞來說，強度和剛度都很高。

c）鋼材相對鋁鎂合金材料屈服強度與抗拉強度高。

d）價格上，鋁合金材料價格較高，用于制造輪輞時，制造工藝復雜，需專用設備加工，成本高。鋼輪輞制造工藝較簡單，制造設備通用性好，成本低，性價比較高。

鋼輪輞和鋁輪輞相比存在的缺點：鋼材的密度大，比同等承載力的鋁輪輞重量重，對車輪的輕量化起不到貢獻作用。

因此綜上所述，對于軍用戰術車輛來說鋼制材料輪輞是較好的選擇。

綜合以上分析，對車輪所用的鋼材也提出了嚴格要求。車輪用鋼必須具有高強度、良好的抗疲勞性能、可塑性高與良好的焊接性能。因此，選用寶鋼生產的汽車用高強度熱連軋結構鋼系列的汽車車輪用高強鋼，型號：B500CL。B500CL高強鋼機械性能良好。輪輻材料選用Q235B，組合構成新型車輪的形式，整體車輪具有高強度特性，良好的加工性能，以及耐疲勞性等特點。

綜合分析輪輞采用高強鋼材料加工。表1為輪輞體主要參數。

表1 輪輞主要材料參數

3 車輪加工工藝

輪輞制造工藝可分為輪輻和輪輞兩個流程過程，如圖1所示。

圖1 輪輞加工工藝過程

圖1為鋼材輪的制造流程，先選擇鋼材分別制造成輪輻和輪輞，然后對其進行焊接、涂裝，最后將制造好的成品進行檢測。

4 車輪結構設計

重型越野車輛要求其車輪具有大承載能力、能裝配中央充放氣系統、能裝配泄氣可行駛裝置，采用對開式輪輞裝配以上系統和裝置，不需要專用工具，使用通過工具就能進行裝配，具有拆裝簡單、維修方便等特點。

通過以上分析輪輞首選結構為對開式鋼制無內胎車輪。具體設計工程圖結構如圖2所示。

1.內輪輞體 2.螺栓 3.“O”形密封圈 4 .球面墊圈 5.螺母 6.外輪輞體

在輪輞結構設計過程中將內外輪輞體密封用的“O”形密封圈的安裝槽設計在內輪輞體的棱角處，這樣既保證了車輪氣密性同時也避免了在內輪輞體的輻板安裝面上加工“O”形密封圈安裝槽，這種結構的設計使得輪輞強度不因密封問題而降低。

為保證車輪的同軸度、車輪動平衡和靜平衡，解決以往內輪輞體與外輪輞體的定位方式為螺栓螺母鎖緊定位的問題，將外輪輞體的螺栓孔外端處設計了弧面配合安裝球面墊圈，這樣通過球面墊圈的定心作用提高了提高內、外輪輞的定位精度，提高車輪的裝配尺寸與動平衡和靜平衡。

圖3 輪輞結構特點

此輪輞結構在普通的5°平底輪輞上加工了淺槽，這樣便于軍用車輛的輪胎泄氣可行駛裝置的安裝，加之對開式結構，輪胎泄氣可行駛裝置維修保障型更好。車輪輻板內部設計了內置氣道，和傳統的氣門嘴式相比氣門嘴安裝方便，可在不拆除輪胎的情況下更換氣門嘴。

5 車輪強度分析

5.1 彎曲強度分析

從分析的結果來看最大主應力達到378.88 MPa，最大位移0.49mm，小于材料的許用應力，輪輞處最低壽命105720循環次數，均滿足設計要求。

圖4 應力分布云圖

圖5 位移矢量圖

5.2 徑向強度分析

圖6 應力分布圖

圖7 位移矢量圖

從分析的結果來看最大主應力達到240.77 MPa，最大位移0.37mm，小于材料的許用應力，輪輞強度滿足設計要求。

6 結論

本文對重型越野對開式車輪的材料工藝、結構設計、強度分析、試驗驗證等方面進行分析研究，驗證了產品設計的合理性、可靠性，滿足車輛在各種環境下行駛的通過性和安全性，對開式車輪符合設計要求。

[1] 劉惟信.汽車設計.清華大學出版社,2001.

[2] GB/T5090-2009商用車輛車輪性能要求和試驗方法.

[3]余志生.汽車理論.機械工業出版社,2004.

[4]譚俊良.重型越野汽車輕量化車輪設計開發.汽車實用技術.2004第06期.

Design and Development of Divided Wheels of Heavy Off-road Vehicle

Xi Wenjin

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

According to the design requirements of heavy-duty off-road vehicles and the structural features of divided wheels,this paper designs the wheels with shallow well and built-in air passages.The strength analysis of off-road vehicle wheels is also carried out.The results show that the product design of the wheels of the heavy-duty off-road vehicle is reasonable,and improves the vehicle maintainability.

wheel; divided; shallow well

U469.3

A

1671-7988(2019)09-57-03

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1671-7988(2019)09-57-03

席文進（1986-），男，中級工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，從事車輛設計研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.017