談汽車輪轂造型設計與結構

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摘要：輪轂作為汽車行駛系統的重要組成部分，起著支撐、轉向、行駛和制動的作用，其性能直接影響行駛安全性、操縱穩定性和行駛舒適性等。隨著私家車購買市場的擴大和對定制化的追求，越來越多的中國消費者開始關注輪轂樣式的選擇，從而使鋁合金輪轂結合了多種風格，大方美觀，安全舒適性等諸多特征，成為汽車輪轂發展的主要方向。

關鍵詞：汽車；輪轂；設計；結構分析

1鋁合金輪轂的應用

根據市場的需要，研究中國傳統文化和中國人民的美學特征，并討論如何開發汽車輪轂，同時兼顧本地特色的工業設計美學和虛擬三維軟件。該方法有效地提高了輪轂設計系統的效率和質量，從而使設計過程更加專業化和質量更高。實用的能源和環境保護的理由對輕型汽車技術的研究在全世界引起了廣泛的興趣，除了使用成品法來改進汽車部件的結構以獲得最佳設計之外，該研究還包括：提高汽車部件中輕質合金材料的比例是實現汽車輕質化的主要途徑之一。40多年前，主要工業化國家在石油危機之后，看到了在機械工業特別是汽車工業廣泛使用輕合金的可能性。他們生產和大量使用了輕質合金部件，以減少燃燒量、凈化排放氣體、延長車輛壽命和改善車輛安全。為了使輕質合金成為現代汽車制造中使用最多和最先進的材料。

2鋁合金輪轂的優勢

作為汽車的一個重要部分，輪轂對節能、環境保護、汽車安全和控制具有重大影響，而將鋁合金材料用于輪轂制造是汽車體重下降的最典型表現。而中國擁有豐富的鋁資源，幾乎完全可以回收和再循環，并在環境保護方面具有絕對的優勢。①使用鋁合金輪轂可以節省燃料。同樣大小的鋁合金輪轂比鋼鐵輪轂輕2公斤，如果一輛汽車使用4公斤，就會減少8公斤。每當汽車重量減少1公斤時，每年節省約20升汽油。雖然鋁合金輪圈比鋼輪圈貴，但其節省的燃料足以支付每輛車長達20000公里的費用。由于鋁合金輪轂質量低，發動機負荷降低，從而降低發動機的故障率并延長發動機的壽命。②鋁合金輪轂具有良好的散熱性，并且整個汽車的安全性很高。鋁合金的熱傳導系數是鋼的三倍，在車輛的高速駕駛中，熱效應良好。地面摩擦產生的熱量可以快速分散，輪轂保持在適當的溫度，制動鼓和輪胎不能衰老，從而降低了在相同條件下通過高速駕駛線在長距離上斷裂汽車地風險。提高輪胎壽命，保證車輛的正常駕駛，并大大提高汽車高速駕駛的安全性能。③鋁合金輪轂真圓，尺寸精度高，整個汽車的駕駛和操作平衡良好。通常，常規鋼輪輞的徑向和軸向振動值為±1，普通鋁合金輪輞±0.5和高檔鋁合金輪輞±0.3。高精度輪轂可以提高車輛的起動和傳動靈敏度，消除車輛體長度和方向盤變動的問題，任意控制方向盤，并且車輛的轉彎更輕和更靈活。④堅固耐用鋁合金輪轂高電壓、沖擊和高溫強度使得它在汽車工業、航空工業和國防工業中發揮了重要作用。⑤鋁合金輪轂的形狀良好，易于加工，形狀優美。由于鋼鐵輪轂的生產工藝有限，形狀是單調的，剛性的，形狀沒有變化。該低壓鑄造方法允許制造具有任意空間表面和形狀的鋁合金輪轂，以及光澤和顏色效果的組合，該輪轂可以適應不同的型號以提高汽車本身的價值和美麗，滿足汽車本身的需要。不同用戶的身份和適應現代汽車形狀的要求。

3汽車輪轂造型設計方法分析

根據形狀，現代產品建模方法的內容可分為四種以功能為基礎的產品形狀設計方法、文化符號、品牌形象和藝術美學。輪轂是汽車的安全元件和時裝裝飾元件，同時必須具有本地特性，因此，輪轂必須采用基于功能、文化符號和藝術美學的形狀設計方法。主要功能是實現功能、基于結構的設計、追求視覺風格簡單、清晰、精美，主要是幾何形狀。文化符號可以通過其外形的文化視覺傳輸符號從語義角度表達其形式的意義。藝術美學在藝術語言中塑造產品形態，通過生物設計在產品中尋求突破和創新。

3.1功能主導幾何造型法

從產品形狀轉化為平面形狀的角度來看，這是一種新的幾何形狀，其產生的效果來自基體形狀之間的分離、接觸、復疊、透疊、結合、加減等。是產品形狀平面顯示的來源。然而，該產品以三維形式出現，即幾何形狀的形狀，例如球體、脊柱、盒、旋轉體等，以通過添加、減法、重建、轉換來完成基于另一種產品的形狀的創建。同時，幾何形狀可以通過側重于主部分和簡化形狀和顏色而達到諸如簡單性和均勻性等全局形狀跟蹤的效果。產品以功能為導向，追求新的理念，簡潔，新穎的先進風格。它繼續簡單的幾何形狀，去除不必要的裝飾，正直、平靜、合理的直線線路，主要是中性顏色或灰色，并繼續進行高質量的設計美學。其目的是在功能性、人機工程學、人文化和時尚感之間取得極佳的平衡，同時確保產品的功能結構，以反映現代魅力。

3.2語意造型法的表現

文化象征是通過設計產品的語義符號傳遞文化內涵和遺產。產品形狀的含義，除以指示性和象征性的含義，指示性的含義是與產品的物質功能密切相關的廣義語義內容，包括使用目標、操作方式、結構和功能等理性領域。人類尺度和機器；象征性語言則指產品的精神功能，包括反映心理、社會和文化象征性價值觀的情感、經驗和非理性內涵。它通過產品本身的形狀間接表達產品本身的內容，因此產品作為視覺圖像的形狀不僅具有表面形式的意義，而且具有深刻的文化意義，使產品成為人類文化和文明的象征和載體。語言的含義主要通過在我們的文化中代表歷史、民族、習俗、地區等的符號來傳遞。每種文化都有超越實際功能和特性的文化內涵和內涵。為了使現代設計反映出產品的文化象征，人們必須理解傳統，并通過這些特定的文化象征感受到記憶的歷史根源。除了提取傳統文化的典型語義符號來設計產品形態之外，設計還可以從文化圖像的表達開始，也就是說，形狀以某種意識形態來傳遞某種精神意義。使用語義符號可以清楚地表達作者希望表達的思想和情感，而使用文化符號則是表達一個國家本地產品的重要手段。因此，必須使用象征性的語義技巧將中國傳統文化結合起來，并利用文化魅力確保文化魅力和輪轂形狀的內涵。文化象征性語義基本上是對傳統符號的適當模仿，因此兩者之間有某種聯系。

4汽車輪轂結構分析

輪轂結構是形狀設計的先決條件，輪轂結構是明確的，形狀設計是有針對性的。因此，必須確保輪轂結構的大小、力、剛性、形狀、加工技術等要素準確、有效和優化。高水平的設備，采用先進的真空和高壓鑄造工藝，加工工藝簡陋，質量輕，耐腐蝕，耐久，易于維護，高強度，穩定性均衡，耐沖擊和疲勞，盡管其價格幾乎是兩倍。從多個組合方式來看，它總是非常受廣大用戶的歡迎，市場前景尤其廣闊。輪轂由三個部分組成：輪輞、芯和半徑。輪輞主要用于安裝、支撐和緊固輪胎，用輪胎支撐輪轂上的負荷，在高速駕駛期間在輪胎上產生的熱量，以及確保輪轂的適當的截面寬度和橫向剛性；車輪芯安裝在橋上。或旋轉滾筒軸承旋轉滾筒；半徑的主要作用是將輪輞連接到車輪的核心，以確保兩者的正常運行。一方面，輪轂通過輪輞與輪胎調節，另一方面，輪轂通過連接汽車的半徑、芯和橋梁發揮支撐、駕駛、轉向、驅動和制動作用。整體輪輞和半徑永久連接，半徑簡單且均勻，組合為兩個或多個部件相對復雜。簡而言之，根據原始輪轂，本發明是用于長城SUVLAND型HAFH6對應輪轂的，該輪轂的形狀可以是一個簡單的整體形狀，使用深溝輪輞和半徑形狀來設計。設計最終以“確保輪轂在大氣中的形狀，美麗，合理的結構，與整個汽車的外觀和諧，最佳匹配”為基礎。如圖1所示。

5輪轂參數標準

輪轂參數也要遵循一定的指標，通過以下六條詳細說明：①輪輞輪廓的尺寸特征：主要有額定輪輞直徑、檢查周邊、額定直徑、操作寬度、輪輞基座的形狀和大小、輪輞邊緣的形狀和大小、輪輞槽的深度和寬度以及孔口的大小。閥門輪輞輪廓大小的特征通常反映輪轂和輪胎的調整要求。各國有不同的標準，例如中國的GB、日本的JIS、美國的TRA和美國的ISO。確定輪輞外側輪廓曲線的尺寸和形狀以確保輪胎和輪胎的安裝的適配性。②輪轂連接尺寸特性：包括板式輪輻的中心孔直徑、最小安裝平面直徑、偏距、輪轂螺栓孔數目及輪轂螺栓孔分布圓直徑、螺栓孔形狀尺寸等。輪轂連接尺寸特性反映輪轂與車橋配合的要求，一般也有標準規定。③輪轂強度：包括疲勞強度、沖擊強度以及焊接強度。輪轂強度體現輪轂的工作能力，通常有標準實驗方法和不同級別性能要求。且輪轂強度指標必須和配套主機或配套輪胎對負荷和壽命的要求相對應。④輪轂精度：包括輪輞周長偏差、橫向和徑向跳動量、安裝面平面度、氣門嘴孔精度、定心精度及斷面厚度公差。輪轂精度體現其工作質量，有標準的檢測方法和不同水平的控制指標。輪轂精度要適應整車性能要求和保證裝車后工作可靠。⑤平衡性：是輪轂相對本身定心基準的動不平衡或靜不平衡量，有不同級別的標準。其平衡影響到車輛高速行駛的安全性和穩定性，應按整車的要求加以控制。⑥氣密性：是輪轂材質及工藝過程能確保輪輞在一定壓力下密封的能力。主要針對無內胎用輕合金輪轂提出，有標準規定。明確輪轂各個參數及指標可保證輪轂結構合理，造型美觀，與整車相匹配。

6汽車輪轂結構設計要點

在確保全面設計的同時，輪轂結構應考慮到以下各點：車輪安裝表面，包括支撐表面、中央孔、螺栓孔等，適于在這里提供合理的安裝；半徑邊緣和通風孔設計成減小輪輞和半徑的合成焊接負荷，以減小邊緣部分的剛性；增強環形凸緣環。必須考慮提高輻射的抗彎曲剛性，以限制過度曲率變形。同時，車輪結構還必須根據具體情況考慮假期半徑和遺體角。

7結語

根據市場需求，研究中國傳統文化和中國人的審美特征，探討如何結合工業設計與虛擬3D軟件的美學，開發具有地方特色的汽車樞紐。該方法有效地提高了樞紐設計系統的效率和質量，使設計過程更加專業、實用。以便為輪轂設計師提供良好的參考。

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[3]康淑賢，郝艷華，黃致建.汽車輪轂造型設計與結構分析[J].機械設計，2013，30（12）：32-36.

作者：韓超 單位：秦皇島中秦渤海輪轂有限公司