谈汽车轮毂造型设计与结构

摘要：轮毂作为汽车行驶系统的重要组成部分，起着支撑、转向、行驶和制动的作用，其性能直接影响行驶安全性、操纵稳定性和行驶舒适性等。随着私家车购买市场的扩大和对定制化的追求，越来越多的中国消费者开始关注轮毂样式的选择，从而使铝合金轮毂结合了多种风格，大方美观，安全舒适性等诸多特征，成为汽车轮毂发展的主要方向。

关键词：汽车；轮毂；设计；结构分析

1铝合金轮毂的应用

根据市场的需要，研究中国传统文化和中国人民的美学特征，并讨论如何开发汽车轮毂，同时兼顾本地特色的工业设计美学和虚拟三维软件。该方法有效地提高了轮毂设计系统的效率和质量，从而使设计过程更加专业化和质量更高。实用的能源和环境保护的理由对轻型汽车技术的研究在全世界引起了广泛的兴趣，除了使用成品法来改进汽车部件的结构以获得最佳设计之外，该研究还包括：提高汽车部件中轻质合金材料的比例是实现汽车轻质化的主要途径之一。40多年前，主要工业化国家在石油危机之后，看到了在机械工业特别是汽车工业广泛使用轻合金的可能性。他们生产和大量使用了轻质合金部件，以减少燃烧量、净化排放气体、延长车辆寿命和改善车辆安全。为了使轻质合金成为现代汽车制造中使用最多和最先进的材料。

2铝合金轮毂的优势

作为汽车的一个重要部分，轮毂对节能、环境保护、汽车安全和控制具有重大影响，而将铝合金材料用于轮毂制造是汽车体重下降的最典型表现。而中国拥有丰富的铝资源，几乎完全可以回收和再循环，并在环境保护方面具有绝对的优势。①使用铝合金轮毂可以节省燃料。同样大小的铝合金轮毂比钢铁轮毂轻2公斤，如果一辆汽车使用4公斤，就会减少8公斤。每当汽车重量减少1公斤时，每年节省约20升汽油。虽然铝合金轮圈比钢轮圈贵，但其节省的燃料足以支付每辆车长达20000公里的费用。由于铝合金轮毂质量低，发动机负荷降低，从而降低发动机的故障率并延长发动机的寿命。②铝合金轮毂具有良好的散热性，并且整个汽车的安全性很高。铝合金的热传导系数是钢的三倍，在车辆的高速驾驶中，热效应良好。地面摩擦产生的热量可以快速分散，轮毂保持在适当的温度，制动鼓和轮胎不能衰老，从而降低了在相同条件下通过高速驾驶线在长距离上断裂汽车地风险。提高轮胎寿命，保证车辆的正常驾驶，并大大提高汽车高速驾驶的安全性能。③铝合金轮毂真圆，尺寸精度高，整个汽车的驾驶和操作平衡良好。通常，常规钢轮辋的径向和轴向振动值为±1，普通铝合金轮辋±0.5和高档铝合金轮辋±0.3。高精度轮毂可以提高车辆的起动和传动灵敏度，消除车辆体长度和方向盘变动的问题，任意控制方向盘，并且车辆的转弯更轻和更灵活。④坚固耐用铝合金轮毂高电压、冲击和高温强度使得它在汽车工业、航空工业和国防工业中发挥了重要作用。⑤铝合金轮毂的形状良好，易于加工，形状优美。由于钢铁轮毂的生产工艺有限，形状是单调的，刚性的，形状没有变化。该低压铸造方法允许制造具有任意空间表面和形状的铝合金轮毂，以及光泽和颜色效果的组合，该轮毂可以适应不同的型号以提高汽车本身的价值和美丽，满足汽车本身的需要。不同用户的身份和适应现代汽车形状的要求。

3汽车轮毂造型设计方法分析

根据形状，现代产品建模方法的内容可分为四种以功能为基础的产品形状设计方法、文化符号、品牌形象和艺术美学。轮毂是汽车的安全元件和时装装饰元件，同时必须具有本地特性，因此，轮毂必须采用基于功能、文化符号和艺术美学的形状设计方法。主要功能是实现功能、基于结构的设计、追求视觉风格简单、清晰、精美，主要是几何形状。文化符号可以通过其外形的文化视觉传输符号从语义角度表达其形式的意义。艺术美学在艺术语言中塑造产品形态，通过生物设计在产品中寻求突破和创新。

3.1功能主导几何造型法

从产品形状转化为平面形状的角度来看，这是一种新的几何形状，其产生的效果来自基体形状之间的分离、接触、复叠、透叠、结合、加减等。是产品形状平面显示的来源。然而，该产品以三维形式出现，即几何形状的形状，例如球体、脊柱、盒、旋转体等，以通过添加、减法、重建、转换来完成基于另一种产品的形状的创建。同时，几何形状可以通过侧重于主部分和简化形状和颜色而达到诸如简单性和均匀性等全局形状跟踪的效果。产品以功能为导向，追求新的理念，简洁，新颖的先进风格。它继续简单的几何形状，去除不必要的装饰，正直、平静、合理的直线线路，主要是中性颜色或灰色，并继续进行高质量的设计美学。其目的是在功能性、人机工程学、人文化和时尚感之间取得极佳的平衡，同时确保产品的功能结构，以反映现代魅力。

3.2语意造型法的表现

文化象征是通过设计产品的语义符号传递文化内涵和遗产。产品形状的含义，除以指示性和象征性的含义，指示性的含义是与产品的物质功能密切相关的广义语义内容，包括使用目标、操作方式、结构和功能等理性领域。人类尺度和机器；象征性语言则指产品的精神功能，包括反映心理、社会和文化象征性价值观的情感、经验和非理性内涵。它通过产品本身的形状间接表达产品本身的内容，因此产品作为视觉图像的形状不仅具有表面形式的意义，而且具有深刻的文化意义，使产品成为人类文化和文明的象征和载体。语言的含义主要通过在我们的文化中代表历史、民族、习俗、地区等的符号来传递。每种文化都有超越实际功能和特性的文化内涵和内涵。为了使现代设计反映出产品的文化象征，人们必须理解传统，并通过这些特定的文化象征感受到记忆的历史根源。除了提取传统文化的典型语义符号来设计产品形态之外，设计还可以从文化图像的表达开始，也就是说，形状以某种意识形态来传递某种精神意义。使用语义符号可以清楚地表达作者希望表达的思想和情感，而使用文化符号则是表达一个国家本地产品的重要手段。因此，必须使用象征性的语义技巧将中国传统文化结合起来，并利用文化魅力确保文化魅力和轮毂形状的内涵。文化象征性语义基本上是对传统符号的适当模仿，因此两者之间有某种联系。

4汽车轮毂结构分析

轮毂结构是形状设计的先决条件，轮毂结构是明确的，形状设计是有针对性的。因此，必须确保轮毂结构的大小、力、刚性、形状、加工技术等要素准确、有效和优化。高水平的设备，采用先进的真空和高压铸造工艺，加工工艺简陋，质量轻，耐腐蚀，耐久，易于维护，高强度，稳定性均衡，耐冲击和疲劳，尽管其价格几乎是两倍。从多个组合方式来看，它总是非常受广大用户的欢迎，市场前景尤其广阔。轮毂由三个部分组成：轮辋、芯和半径。轮辋主要用于安装、支撑和紧固轮胎，用轮胎支撑轮毂上的负荷，在高速驾驶期间在轮胎上产生的热量，以及确保轮毂的适当的截面宽度和横向刚性；车轮芯安装在桥上。或旋转滚筒轴承旋转滚筒；半径的主要作用是将轮辋连接到车轮的核心，以确保两者的正常运行。一方面，轮毂通过轮辋与轮胎调节，另一方面，轮毂通过连接汽车的半径、芯和桥梁发挥支撑、驾驶、转向、驱动和制动作用。整体轮辋和半径永久连接，半径简单且均匀，组合为两个或多个部件相对复杂。简而言之，根据原始轮毂，本发明是用于长城SUVLAND型HAFH6对应轮毂的，该轮毂的形状可以是一个简单的整体形状，使用深沟轮辋和半径形状来设计。设计最终以“确保轮毂在大气中的形状，美丽，合理的结构，与整个汽车的外观和谐，最佳匹配”为基础。如图1所示。

5轮毂参数标准

轮毂参数也要遵循一定的指标，通过以下六条详细说明：①轮辋轮廓的尺寸特征：主要有额定轮辋直径、检查周边、额定直径、操作宽度、轮辋基座的形状和大小、轮辋边缘的形状和大小、轮辋槽的深度和宽度以及孔口的大小。阀门轮辋轮廓大小的特征通常反映轮毂和轮胎的调整要求。各国有不同的标准，例如中国的GB、日本的JIS、美国的TRA和美国的ISO。确定轮辋外侧轮廓曲线的尺寸和形状以确保轮胎和轮胎的安装的适配性。②轮毂连接尺寸特性：包括板式轮辐的中心孔直径、最小安装平面直径、偏距、轮毂螺栓孔数目及轮毂螺栓孔分布圆直径、螺栓孔形状尺寸等。轮毂连接尺寸特性反映轮毂与车桥配合的要求，一般也有标准规定。③轮毂强度：包括疲劳强度、冲击强度以及焊接强度。轮毂强度体现轮毂的工作能力，通常有标准实验方法和不同级别性能要求。且轮毂强度指标必须和配套主机或配套轮胎对负荷和寿命的要求相对应。④轮毂精度：包括轮辋周长偏差、横向和径向跳动量、安装面平面度、气门嘴孔精度、定心精度及断面厚度公差。轮毂精度体现其工作质量，有标准的检测方法和不同水平的控制指标。轮毂精度要适应整车性能要求和保证装车后工作可靠。⑤平衡性：是轮毂相对本身定心基准的动不平衡或静不平衡量，有不同级别的标准。其平衡影响到车辆高速行驶的安全性和稳定性，应按整车的要求加以控制。⑥气密性：是轮毂材质及工艺过程能确保轮辋在一定压力下密封的能力。主要针对无内胎用轻合金轮毂提出，有标准规定。明确轮毂各个参数及指标可保证轮毂结构合理，造型美观，与整车相匹配。

6汽车轮毂结构设计要点

在确保全面设计的同时，轮毂结构应考虑到以下各点：车轮安装表面，包括支撑表面、中央孔、螺栓孔等，适于在这里提供合理的安装；半径边缘和通风孔设计成减小轮辋和半径的合成焊接负荷，以减小边缘部分的刚性；增强环形凸缘环。必须考虑提高辐射的抗弯曲刚性，以限制过度曲率变形。同时，车轮结构还必须根据具体情况考虑假期半径和遗体角。

7结语

根据市场需求，研究中国传统文化和中国人的审美特征，探讨如何结合工业设计与虚拟3D软件的美学，开发具有地方特色的汽车枢纽。该方法有效地提高了枢纽设计系统的效率和质量，使设计过程更加专业、实用。以便为轮毂设计师提供良好的参考。

参考文献：

[1]颜伟泽，郝艳华，张致建，等.车轮径向疲劳试验有限元仿真及寿命估算[J]．机械设计与制造，2011（6）：27－29．

[2]程国华.铝合金轮毂有什么好处[J].零配件专栏，2010，5：1.

[3]康淑贤，郝艳华，黄致建.汽车轮毂造型设计与结构分析[J].机械设计，2013，30（12）：32-36.

作者：韩超 单位：秦皇岛中秦渤海轮毂有限公司