新材料与工艺手册

[底盘系统轻量化] 轻量化铝轮毂的设计与制造

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发表于 2012-4-19 06:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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随着能源价格的不断攀升,为了降低油耗,汽车的轻量化成为大家讨论的话题。轮毂作为车辆承载最重要的安全部件,其轻量化设计更是引起了足够重视。
轻量化铝轮毂的结构设计
为了更大限度地减轻铝轮毂的质量,可采取的设计方法有:优化产品结构,在安装面处设计减重腔,适当减薄轮缘、轮辋和轮辐等部位的厚度。除此之外,结合造型设计最有效的设计方法是:在上述优化设计的基础上,采用窄轮辐式新设计,减少轮辐或将铝轮毂的轮辐及内外轮缘凸肩处设计成空腔结构。据此,人们设计开发出了一系列窄轮辐铝轮毂和一种全新概念的轻量化轮毂——内置空气铝轮毂。内置空气铝轮毂有轮辐和内外轮缘凸肩处都中空的整体式、内外轮缘凸肩处中空的两件组合式两种结构设计。
轻量化铝轮毂的设计优点
1. 窄轮辐铝轮毂的设计优点
(1)每一件铝轮毂减轻质量约2~3kg(减重约10%~15%),每辆汽车5个铝轮毂共减重约10~15kg,提高了车辆的使用经济性;
(2)运动学理论及实践证明,轮辐质量的减轻可改善轮毂的加速性能及制动性能,并可降低轮毂在运行时的噪声;
(3)窄轮辐使得辐窗加大,因而加大了散热面积,降低了行驶中轮毂及轮胎侧面的温度,因此提高了车辆行驶的安全性;
(4)颇具动感的十字交叉造型窄轮辐外观设计与长条而柔和的成对的辐条形成衬托,外观上显得高雅而轻巧。
2. 内置空气铝轮毂的设计优点
对于直径为22in(1in=25.4mm)、宽10.5in的整体式内置空气铝轮毂,与同尺寸普通铝轮毂相比,优点如下:
(1)每一件铝轮毂减轻质量约5.3kg(减重约25%),每辆汽车配备5个铝轮毂共减重约26.5kg;
(2)试验证明,轮缘内外角抵抗冲击变形的能力提高了60%,提高了车辆行驶的安全性能;
(3)轮辐及外轮辋凸肩内的空腔结构相应地增加了轮胎内的空气容量,可抵消采用扁平型轮胎时,轮胎内空气容量少的缺点;
(4)由于空气容量的增加,当轮胎亏气时,轮辐及外轮辋凸肩内的空腔所容纳的空气可以对轮胎补充安全压力;
(5)空腔结构可提高轮毂的减震性能,使得车辆行驶的舒适性得到提高;
(6)轮毂外圈部位质量的减轻可改善轮毂的加速性能及制动性能,降低轮毂在运行时的噪声;
(7)空腔结构加大了散热面积和速度,降低了轮毂及轮胎侧面的温度,提高了车辆行驶的安全性。
另外,两件组合式内置空气铝轮毂技术将铝轮毂内角凸肩抵抗冲击变形的能力提高了80%,每辆车配备的5个铝轮毂质量可减轻约5kg(减重约5%)。
以上这些优点对于提高车辆的安全性、可靠性、舒适性及经济性贡献巨大。
轻量化铝轮毂的制造技术
1. 整体式窄轮辐铝轮毂制造技术
整体式窄轮辐铝轮毂的简要生产流程是:低压铸造毛坯→热处理→加工→涂装。
2. 组合式窄轮辐铝轮毂制造技术
组合式窄轮辐铝轮毂的简要生产流程是:低压铸造轮辐、轮辋→热处理→局部加工→旋压→加工→涂装→用螺栓组装轮毂。
3. 整体式内置空气铝轮毂制造技术
整体式内置空气铝轮毂的简要生产流程是:低压铸造→热处理→局部加工→旋压形成空腔→激光焊接→加工→涂装。
4. 两件组合式内置空气铝轮毂制造技术
两件组合式内置空气铝轮毂的简要生产流程是:低压铸造→热处理→局部加工→旋压形成空腔→激光焊接→加工→涂装→用螺栓组装轮毂。
两件组合式“内置空气铝轮毂”空腔制造技术的特点是:利用低压铸造工艺技术,采用特殊结构的铸造模具,将轮毂内轮辋凸肩部铸造出可用来形成空腔的部分,利用旋压成形技术,使轮毂内轮辋凸肩内部形成空腔的形状,随后用激光焊接,将轮毂内轮辋凸肩内部变成封闭的空腔。
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