賈永輝

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西 柳州 545007）

車輪是連接輪轂與輪胎的承受負(fù)荷旋轉(zhuǎn)體，通常由輪輻和輪輞兩部分組成，起著承載、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動、制動等作用，是車輛行駛系統(tǒng)中重要的安全結(jié)構(gòu)部件。車輪亦屬于外觀零部件，因合理考慮天氣、路況及工作環(huán)境等因素，應(yīng)長期保持其外觀效果。輪輞對輪胎起到支撐及固定作用，對于無內(nèi)胎輪胎還起到保氣作用。

鋼制車輪變形問題是客戶經(jīng)常遇見的問題之一，在嚴(yán)重時，會造成車輪輪胎系統(tǒng)瞬間缺氣，直接影響行車安全?，F(xiàn)有的針對車輪性能的標(biāo)準(zhǔn)僅涉及彎曲疲勞試驗、徑向疲勞試驗和側(cè)向沖擊試驗等，沒有涉及車輪徑向試驗方法用于驗證車輪抵抗徑向沖擊驗證。本文通過車輪的使用條件并根據(jù)某款車輛車輪輪緣變形問題的解決經(jīng)驗，通過對材料、尺寸、結(jié)構(gòu)以及驗證方法等幾個方面進(jìn)行展開分析，以尋找解決該問題的方法及途徑。

1 鐵車輪變形原因分析

車輪變形問題是由于車輛在行走的過程中，突然遇到深坑或臺階時（如圖1所示），車輪受到?jīng)_擊，當(dāng)輪緣剛度不足時，就造成永久性變形的現(xiàn)象。

圖1 車輪沖擊示意圖

2 解決措施分析

2.1 材料分析

原輪輞材料為SAPH370，材料厚度為3.0mm，新輪輞材料為B510L，材料厚度為3.0mm，兩種材料的力學(xué)性能，如表1所示。

表1 新舊材料分析

從材料對比表可以看出，輪輞材料由SAPH370改為B510L，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都提高了很多。材料強(qiáng)度提高可有效地提高輪輞的抗沖擊性能。但是材料延伸率卻降低較大，這就對零部件的滾壓、沖壓成型以及焊接提出了更高的要求。目前隨著沖壓技術(shù)的不斷完善以及鋼材品質(zhì)及性能的不斷提升，該問題已經(jīng)得到了妥善的解決。

2.2 尺寸分析

在輪胎規(guī)格不變的情況下，降低輪緣高度G可有效的增加H值，從而輪胎在同樣的沖擊及擠壓條件下，充分利用輪胎的緩沖和減振性能，如表2所示。

表2 新舊材料尺寸分析

2.3 輪緣結(jié)構(gòu)分析

有效控制輪緣翻邊高度，可提高輪緣在受沖擊時的剛度，如圖2所示，在原尺寸的基礎(chǔ)上增加了輪緣翻邊高度0.9mm的要求。

圖2 新舊材料輪緣結(jié)構(gòu)分析

2.4 輪胎氣壓

提高輪胎氣壓可有效地提高輪胎的剛度，在受沖擊或擠壓時減少輪胎變形量，減少輪緣的直接沖擊，但是輪胎氣壓提高會造成車輛舒適性、制動性能以及操控性能顯著的降低，為此不建議采用該方案。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 試驗條件

為了盡可能模擬用戶的使用條件，用兩塊路邊石并與車輛行駛方向成60度夾角的位置擺放，整車按照滿載條件并以35 km/h、40 km/h……60 km/h的速度進(jìn)行實車沖擊試驗。

3.2 試驗結(jié)果

通過圖3的試驗結(jié)果可以看出：

（1）輪緣變形嚴(yán)重的速度區(qū)間為40 km/h~55 km/h，而該速度區(qū)間是用戶經(jīng)常使用的工況。

（2）通過材料、尺寸及結(jié)果更改，可有效地提高輪輞的抗沖擊能力。

圖3 試驗結(jié)果

4 結(jié)束語

車輪變形問題是由多種因素原因造成的，但在設(shè)計階段時應(yīng)從設(shè)計與驗證兩方面進(jìn)行充分考慮。

（1）設(shè)計方面：應(yīng)該合理選擇輪胎以滿足合理的H下限值；合理選擇材料的牌號；合理設(shè)計輪緣的結(jié)構(gòu)；選擇合理的輪胎氣壓值。

（2）驗證方面：通過大量的數(shù)據(jù)對比分析，建立合理的車輪沖擊試驗標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，形成有效的零部件驗證機(jī)制。