汽車(chē)車(chē)輪輕量化技術(shù)：理論與應(yīng)用

第1章  車(chē)輪輕量化技術(shù)發(fā)展
1.1　汽車(chē)輕量化    002
1.1.1　乘用車(chē)輕量化    003
1.1.2　商用車(chē)輕量化    004
1.2　車(chē)輪輕量化與整車(chē)性能的關(guān)系    004
1.2.1　底盤(pán)輕量化對(duì)整車(chē)性能的影響    004
1.2.2　車(chē)輪輕量化對(duì)整車(chē)性能的影響    006
1.3　汽車(chē)車(chē)輪的分類(lèi)及特征    007
1.4　汽車(chē)車(chē)輪及其輕量化發(fā)展歷程    008
1.4.1　汽車(chē)車(chē)輪發(fā)展歷史    008
1.4.2　中國(guó)車(chē)輪輕量化的發(fā)展及行業(yè)推動(dòng)    009
1.5　汽車(chē)輕量化車(chē)輪的最新進(jìn)展    010
1.5.1　鋁合金車(chē)輪    010
1.5.2　高強(qiáng)度鋼車(chē)輪    011
1.5.3　鎂合金車(chē)輪    013
1.5.4　復(fù)合材料車(chē)輪    013
1.6　我國(guó)車(chē)輪企業(yè)的輕量化技術(shù)狀況    014
本章小結(jié)    016
參考文獻(xiàn)    016

第2章  輕量化車(chē)輪的共性評(píng)價(jià)及測(cè)試技術(shù)
2.1　車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)要求及測(cè)試評(píng)價(jià)    018
2.1.1　乘用車(chē)車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)要求及試驗(yàn)方法    019
2.1.2　商用車(chē)車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)要求及試驗(yàn)方法    020
2.2　車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn)要求及測(cè)試評(píng)價(jià)    021
2.2.1　乘用車(chē)車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn)要求及試驗(yàn)方法    022
2.2.2　商用車(chē)車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn)要求及試驗(yàn)方法    023
2.3　車(chē)輪沖擊性能要求及測(cè)試評(píng)價(jià)    023
2.3.1　乘用車(chē)輕合金車(chē)輪13°沖擊試驗(yàn)    024
2.3.2　乘用車(chē)輕合金車(chē)輪90°沖擊試驗(yàn)    025
2.3.3　商用車(chē)輕合金車(chē)輪30°沖擊試驗(yàn)    028
2.4　車(chē)輪雙軸疲勞試驗(yàn)及測(cè)試評(píng)價(jià)    029
2.4.1　車(chē)輪雙軸疲勞試驗(yàn)機(jī)    030
2.4.2　乘用車(chē)車(chē)輪雙軸疲勞試驗(yàn)及測(cè)試評(píng)價(jià)    031
2.4.3　商用車(chē)車(chē)輪雙軸疲勞試驗(yàn)及測(cè)試評(píng)價(jià)    033
2.5　車(chē)輪剛度測(cè)試及評(píng)價(jià)方法    038
2.5.1　車(chē)輪靜態(tài)彎曲剛度試驗(yàn)方法    038
2.5.2　商用車(chē)15°深槽鋼制車(chē)輪靜態(tài)剛度試驗(yàn)方法    041
2.6　車(chē)輪其他要求及測(cè)試評(píng)價(jià)    042
2.6.1　汽車(chē)車(chē)輪螺母座強(qiáng)度試驗(yàn)    043
2.6.2　汽車(chē)車(chē)輪固有頻率試驗(yàn)方法    044
2.7　車(chē)輪測(cè)試方法展望    046
本章小結(jié)    047
參考文獻(xiàn)    048

第3章  輕量化車(chē)輪的共性設(shè)計(jì)及分析技術(shù)
3.1　車(chē)輪結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析    050
3.1.1　車(chē)輪模態(tài)的試驗(yàn)測(cè)試    050
3.1.2　車(chē)輪模態(tài)的仿真    054
3.2　不同載荷工況下車(chē)輪性能仿真的共性問(wèn)題    055
3.2.1　車(chē)輪材料的非線(xiàn)性    055
3.2.2　螺栓預(yù)緊力的計(jì)算    056
3.2.3　車(chē)輪應(yīng)力狀態(tài)的分析    057
3.2.4　車(chē)輪疲勞壽命預(yù)測(cè)方法    058
3.3　車(chē)輪彎曲載荷的施加方式    061
3.4　徑向載荷作用下車(chē)輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真分析    062
3.4.1　余弦函數(shù)模型    063
3.4.2　彈性圓環(huán)模型    063
3.4.3　胎-輪間載荷分布的測(cè)試與分析    065
3.4.4　簡(jiǎn)化的均質(zhì)輪胎模型    069
3.4.5　復(fù)合結(jié)構(gòu)輪胎模型    069
3.4.6　車(chē)輪在徑向載荷作用下的強(qiáng)度仿真模型    071
3.5　沖擊載荷工況下車(chē)輪強(qiáng)度分析    072
3.5.1　乘用車(chē)車(chē)輪在13°沖擊載荷下的強(qiáng)度分析    073
3.5.2　乘用車(chē)車(chē)輪在90°沖擊載荷下的強(qiáng)度分析    075
3.6　雙軸載荷工況下車(chē)輪強(qiáng)度分析    077
3.6.1　采用內(nèi)轉(zhuǎn)鼓的商用車(chē)車(chē)輪雙軸疲勞試驗(yàn)仿真方法    078
3.6.2　采用外轉(zhuǎn)鼓的乘用車(chē)車(chē)輪雙軸疲勞試驗(yàn)仿真方法    080
3.7　車(chē)輪結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)    082
3.7.1　車(chē)輪結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的特點(diǎn)    083
3.7.2　連續(xù)體多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化理論    083
3.7.3　車(chē)輪結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的實(shí)例    085
3.8　車(chē)輪結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)    088
3.8.1　車(chē)輪參數(shù)優(yōu)化的特點(diǎn)    089
3.8.2　車(chē)輪參數(shù)優(yōu)化的常用方法及基本流程    090
3.8.3　車(chē)輪參數(shù)優(yōu)化實(shí)例    092
本章小結(jié)    094
參考文獻(xiàn)    094

第4章  輕量化鑄造鋁合金車(chē)輪
4.1　鑄造鋁合金車(chē)輪常用材料及其技術(shù)要求    099
4.1.1　A356鑄造鋁合金    099
4.1.2　鑄造鋁合金熔煉工藝及鋁液質(zhì)量控制    108
4.1.3　鑄造鋁合金前景與展望    108
4.2　鑄造鋁合金車(chē)輪成型工藝    109
4.2.1　低壓鑄造工藝    110
4.2.2　鑄造鋁合金車(chē)輪模具設(shè)計(jì)    112
4.2.3　鑄造鋁合金車(chē)輪的常見(jiàn)缺陷及其應(yīng)對(duì)措施    120
4.2.4　鑄造仿真在鋁合金車(chē)輪工藝與模具開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用    121
4.3　鑄造鋁合金車(chē)輪熱處理    125
4.3.1　熱處理中組織演變機(jī)理    125
4.3.2　熱處理工藝    127
4.3.3　熱處理質(zhì)量檢查及常見(jiàn)缺陷的控制    128
4.4　鑄造輕量化鋁合金車(chē)輪典型案例    130
4.4.1　輕量化車(chē)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    130
4.4.2　輕量化車(chē)輪工藝開(kāi)發(fā)    131
4.4.3　臺(tái)架試驗(yàn)及仿真驗(yàn)證    133
本章小結(jié)    135
參考文獻(xiàn)    135

第5章  輕量化鍛造鋁合金車(chē)輪
5.1　鍛造鋁合金車(chē)輪的材料、組織及性能    138
5.1.1　原材料生產(chǎn)工藝、組織及性能    138
5.1.2　鍛造鋁合金車(chē)輪的組織與性能    142
5.1.3　鍛造鋁合金車(chē)輪疲勞性能    145
5.2　鍛造鋁合金車(chē)輪制造工藝    148
5.2.1　鍛造鋁合金車(chē)輪的生產(chǎn)工藝流程    148
5.2.2　鍛造鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)準(zhǔn)備    148
5.2.3　鍛造鋁合金車(chē)輪成型工藝    150
5.2.4　鍛造鋁合金車(chē)輪熱處理工藝    150
5.2.5　鍛造鋁合金車(chē)輪的質(zhì)量檢驗(yàn)    154
5.3　鍛造鋁合金車(chē)輪輕量化技術(shù)    155
5.3.1　鍛造鋁合金車(chē)輪的材料輕量化    155
5.3.2　鍛造鋁合金車(chē)輪的制造輕量化    156
5.3.3　鍛造鋁合金車(chē)輪的結(jié)構(gòu)輕量化    157
5.3.4　鍛造鋁合金車(chē)輪的表面強(qiáng)化技術(shù)    158
5.4　案例分析    160
5.4.1　商用車(chē)鍛造鋁合金車(chē)輪輕量化的典型案例    160
5.4.2　乘用車(chē)鍛造鋁合金車(chē)輪輕量化的典型案例    162
本章小結(jié)    165
參考文獻(xiàn)    166

第6章  輕量化鋼制車(chē)輪
6.1　高強(qiáng)度車(chē)輪鋼的開(kāi)發(fā)及性能    168
6.1.1　車(chē)輪鋼的分類(lèi)    169
6.1.2　高強(qiáng)度輪輻專(zhuān)用鋼    170
6.1.3　高強(qiáng)度輪輞專(zhuān)用鋼    171
6.2　鋼制車(chē)輪的輪輻成形工藝及其仿真    171
6.2.1　輪輻成形工藝    172
6.2.2　乘用車(chē)輪輻沖壓工藝仿真    174
6.2.3　商用車(chē)輪輻旋壓工藝仿真    178
6.3　鋼制車(chē)輪的輪輞成形工藝及其仿真    180
6.3.1　輪輞成形工藝    180
6.3.2　輪輞關(guān)鍵成形工藝的仿真    182
6.4　輕量化鋼制車(chē)輪的焊接工藝    188
6.4.1　高強(qiáng)鋼輪輞閃光對(duì)焊接頭的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    188
6.4.2　閃光對(duì)焊工藝參數(shù)對(duì)接頭質(zhì)量的影響    191
6.4.3　提高高強(qiáng)鋼焊接接頭質(zhì)量的措施    195
6.4.4　輪輞與輪輻的合成焊接    198
6.4.5　輪輞與輪輻合成焊接的仿真及驗(yàn)證    200
6.5　商用車(chē)鋼制輕量化車(chē)輪案例    205
6.5.1　某款商用車(chē)鋼制輕量化車(chē)輪    205
6.5.2　某款非公路用商用車(chē)鋼制輕量化車(chē)輪    210
6.6　乘用車(chē)鋼制輕量化車(chē)輪案例    215
6.6.1　大通風(fēng)孔鋼制車(chē)輪的研發(fā)背景及目標(biāo)    215
6.6.2　輪輻的材料組分    216
6.6.3　大通風(fēng)孔鋼制車(chē)輪的結(jié)構(gòu)選型及性能預(yù)測(cè)    217
6.6.4　大通風(fēng)孔鋼制車(chē)輪的工藝及試制    218
6.6.5　大通風(fēng)孔鋼制車(chē)輪的臺(tái)架試驗(yàn)及路試情況    222
本章小結(jié)    224
參考文獻(xiàn)    224

第7章  熱沖壓成形超高強(qiáng)鋼輕量化車(chē)輪
7.1　熱沖壓成形車(chē)輪用鋼的開(kāi)發(fā)和性能要求    227
7.1.1　高淬透性、高抗氧化性的熱成形用鋼    228
7.1.2　鈮微合金化高強(qiáng)韌性細(xì)晶粒熱成形鋼    228
7.1.3　鈮-釩復(fù)合高氫脆抗力熱成形鋼    229
7.1.4　超高強(qiáng)微合金化熱成形鋼    232
7.1.5　微合金高強(qiáng)韌性中錳熱成形鋼    236
7.1.6　1500MPa級(jí)熱軋態(tài)熱成形車(chē)輪鋼    236
7.2　熱成形鋼的組織細(xì)化與強(qiáng)韌性匹配    239
7.3　熱成形鋼的疲勞    242
7.3.1　不同狀態(tài)下22MnB5熱成形鋼的疲勞特性    242
7.3.2　損傷容限和顯微組織對(duì)疲勞抗力的影響    243
7.4　抗氫脆熱成形車(chē)輪專(zhuān)用鋼的開(kāi)發(fā)    246
7.4.1　鋼中氫的來(lái)源、擴(kuò)散和氫引起的斷裂    246
7.4.2　氫脆機(jī)理及提高超高強(qiáng)度鋼延遲抗力的方法    248
7.5　超高強(qiáng)度鋼熱成形輕量化車(chē)輪優(yōu)化設(shè)計(jì)案例    252
7.5.1　超高強(qiáng)鋼熱成形車(chē)輪的受力分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)    252
7.5.2　熱成形輕量化車(chē)輪的剛度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)    257
7.6　熱成形輕量化車(chē)輪的制造工藝    259
7.6.1　車(chē)輪的熱成形工藝    259
7.6.2　熱沖壓成形車(chē)輪的連接工藝    260
7.7　熱沖壓成形輕量化鋼制車(chē)輪典型案例    261
7.7.1　熱沖壓成形輕量化鋼制車(chē)輪    261
7.7.2　熱沖壓成形輕量化鋼制車(chē)輪道路驗(yàn)證    263
本章小結(jié)    264
參考文獻(xiàn)    264

第8章  輕量化鎂合金車(chē)輪
8.1　輕量化鎂合金車(chē)輪概述    270
8.2　輕量化鎂合金車(chē)輪用材料的開(kāi)發(fā)    270
8.3　輕量化鎂合金車(chē)輪的制造工藝    273
8.4　輕量化鎂合金車(chē)輪的防護(hù)處理及評(píng)價(jià)    275
8.4.1　鎂及鎂合金腐蝕原理    275
8.4.2　鎂合金車(chē)輪的防護(hù)措施    276
8.5　輕量化鎂合金車(chē)輪的安全生產(chǎn)與防護(hù)    278
8.5.1　鎂及鎂合金發(fā)生燃燒的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理    278
8.5.2　鎂合金車(chē)輪安全生產(chǎn)要求    278
本章小結(jié)    279
參考文獻(xiàn)    279

第9章  新興輕量化車(chē)輪
9.1　連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料車(chē)輪    282
9.1.1　連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料車(chē)輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化    284
9.1.2　連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料車(chē)輪的制造工藝    284
9.1.3　連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料車(chē)輪的發(fā)展趨勢(shì)    286
9.2　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料車(chē)輪    286
9.2.1　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的相本構(gòu)模型反演    287
9.2.2　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料車(chē)輪性能聯(lián)合仿真方法    289
9.2.3　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料車(chē)輪的試制及測(cè)試結(jié)果    293
9.2.4　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料車(chē)輪的研發(fā)展望    294
9.3　機(jī)械連接鎂/鋁合金組裝式輕量化車(chē)輪    296
9.3.1　輪輻結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)    296
9.3.2　組裝式車(chē)輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)    298
9.3.3　膠栓復(fù)合連接鎂/鋁合金組裝式車(chē)輪疲勞性能分析    304
9.3.4　壓鉚連接鎂/鋁合金組裝式車(chē)輪疲勞和沖擊性能分析    308
本章小結(jié)    314
參考文獻(xiàn)    315

第10章  車(chē)輪及其行業(yè)展望
10.1　國(guó)家戰(zhàn)略及汽車(chē)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)車(chē)輪及其產(chǎn)業(yè)的影響    319
10.1.1　“雙碳”目標(biāo)對(duì)車(chē)輪及其行業(yè)的影響    319
10.1.2　新能源汽車(chē)的需求對(duì)車(chē)輪及其行業(yè)的影響    320
10.1.3　安全及智能化對(duì)車(chē)輪及其行業(yè)的影響    322
10.1.4　國(guó)際化對(duì)車(chē)輪及其行業(yè)的影響    323
10.2　汽車(chē)車(chē)輪未來(lái)發(fā)展及應(yīng)用路線(xiàn)圖    323
本章小結(jié)    326
參考文獻(xiàn)    327