前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的汽车轮辋轻量化与刚度关系设计探析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：本文主要介绍轮辋刚度对整车NVH的影响，通过竞品数据对轮辋尺寸大小、重量及刚度关系进行分析，并对多组轮辋设计方案进行有限元分析，总结出有效提升车轮设计刚度并实现最大程度轻量化的设计方法。
关键词：轮辋;噪音;轻量化;刚度;轮辋尺寸
1前言
随着汽车工业的发展，尤其是纯电动汽车的大力推广，各车企也加快了纯电动汽车的开发进程。纯电汽车将给顾客带来全新的驾乘体验，尤其是汽车高速行驶过程驾驶室内的静谧感受，而这种舒适性声音的追求必将是顾客选择爱车的一种重要指标。汽车NVH性能与每个汽车部件息息相关，是整个零件系统的集中体现，造型、材料选型、料厚、断面结构、零件制造工艺、喷涂工艺、焊接工艺等均对NVH有所影响。但同时随着能源短缺、环境污染等问题的不断加剧，以汽车行业为切入点，全球进入绿色、环保新技术新材料的发展新阶段。为降低汽车油耗，提高汽车动力经济型，汽车行业不断将汽车轻量化水平的提升作为重要手段。故在汽车开发过程中，还要考虑到轻量化设计，而本文分析的是车轮轮辋轻量化与刚度的关系，以及车轮刚度与NVH的关系，为车轮最优设计提供设计参考。
2车轮横向刚度对NVH影响
汽车车轮横向刚度指侧向力静态加载时，轮心处单位位移对应的横向力，而车轮横向刚度大小将影响整车行驶过程噪音水平。为探测车轮横向刚度对噪音的影响，对一竞品车选择不同刚度的轮辋进行测试，测试条件如下：轮辋刚度：测试胎压：前后胎压各2.4bar测试路面：大粒径粗糙路测试速度：粗糙路40kph&60kph测试温度：10±3摄氏度；麦克风位置：主驾外耳，右后外耳；乘员：2人：驾驶员位置，右后位置；油量：1/2左右由图2及图3测试数据形成的折线图可以看出：整车前后排噪声与轮辋刚度大致呈反比形式，刚度提升后噪音水平会降低。车轮横向刚度的理论计算公式为：tMfffK−=2122车轮2(2π)1f1：车轮共振频率，单位Hz；f2：车轮反共振频率，单位Hz；Mt为车轮重量，单位kg；其中f1、f2与轮辋造型、结构相关，由公式看出刚度与重量成正比关系，与试验结果吻合。
3轮辋刚度与轮辋尺寸关系
对竞品车不同轮辋尺寸的重量及刚度关系测试由车轮刚度及重量统计数据形成的折线图可以看出：车轮重量随尺寸增加而加大，但是车轮刚度随之下降；刚度与重量比值随着车轮尺寸的增加而降低。故大尺寸车轮刚度提升比较困难，除非牺牲成本因素大幅增加车轮重量。
4轮辋刚度与轻量化设计
针对同一尺寸轮辋，对轮辋区分7个不同位置实施轻量化方案探究对刚度的影响，如图6所示：从表3分析测试结果可以看出轮辋的1、2、3、4区域重量的增减对轮辋刚度的影响比重偏大，而轮缘区域重量增加并未明显提升轮辋刚度。
5结论
通过实际测试及理论分析结果可以看出提高车轮横向刚度可改善车内噪音水平，刚度不达标时，建议优先在轮辐中心处增加重量：如增加法兰厚度、轮辐截面厚度。轮缘处厚度减薄对横向刚度影响较小，在保证疲劳耐久及强度的前提下可适当减薄以达到轻量化设计目的。
参考文献：
[1]GB／T23663-2009汽车轮胎纵向和横向刚性试验方法.
[2]李波，车轮结构对车轮刚性影响的研究，内燃机与配件，2020（3）：58-60.
[3]徐彦福，铝合金车轮设计及结构分析，建筑工程技术与设计，2018（34）：4021.
作者:张铭洁 李文中 赵胜涛 单位:吉利汽车研究院（宁波）有限公司
