汽車零部件的失效模式及可靠設(shè)計(jì)本科設(shè)計(jì)

1、汽車零部件的失效模式和可靠性設(shè)計(jì)2漢碑曲大學(xué)ZHEJIANGNORMALUNIVERSITYZHEJIANGNORMALUNIVERSITY本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2014屆）題目：汽車零部件的失效模式及可靠性設(shè)計(jì)學(xué)院：工學(xué)院職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院專業(yè)：汽車維修工程教育學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：10520131指導(dǎo)教師：職稱：副教授合作導(dǎo)師：職稱：完成時(shí)間：2014年4月25日汽車零部件的失效模式和可靠性設(shè)計(jì)浙江師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)正文目錄摘要1關(guān)鍵詞11 引言11.1 零部件的失效模式的介紹11.2 可靠性發(fā)展史21.2.1 國外可靠性發(fā)展史21.2.2 國內(nèi)可靠性發(fā)展史32汽車零部件的失效模式分析3

2、2.1 磨損42.1.1 磨料磨損及其工作環(huán)境42.1.2 粘著磨損及其工作環(huán)境42.1.3 表面疲勞磨損及其工作環(huán)境42.1.4 腐蝕磨損及其工作環(huán)境52.1.5 微動(dòng)磨損及其工作環(huán)境52.2 疲勞斷裂62.3 腐蝕62.4 變形72.4.1 彈性變形失效72.4.2 塑性變形失效72.4.3 蠕變失效72.5 老化73可靠性概念及可靠性設(shè)計(jì)方法介紹73.1 可靠性概念73.2 可靠性設(shè)計(jì)方法93.2.1 TTCP法93.2.2 概率設(shè)計(jì)103.2.3 失效模式、影響及致命度分析(FMECA)104基于有限元的可靠性實(shí)例設(shè)計(jì)分析124.1 有限元介紹124.2 汽車輪轂的介紹144.2.1

3、輪轂的組成與參數(shù)144.3 有限元分析164.3.1 起亞K5輪轂建模164.3.2 輪轂有限元分析過程174.3.3 輪轂有限元分析的結(jié)果194.4 輪轂的失效分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)204.4.1 厚度對(duì)輪轂失效的影響204.4.2 雜質(zhì)對(duì)輪轂失效的影響204.4.3 輪轂的改進(jìn)設(shè)計(jì)203結(jié)論21參考文獻(xiàn)21汽車零部件的失效模式和可靠性設(shè)計(jì)汽車零部件的失效模式及可靠性設(shè)計(jì)工學(xué)院職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院汽車維修工程教育105201312指導(dǎo)老師：職稱：副教授摘要：為了研究汽車零部件喪失功能的原因，特征和規(guī)律，結(jié)合相關(guān)的可靠性設(shè)計(jì)方法，能夠有效的進(jìn)行改進(jìn)，提高其可靠性。提出了汽車零部件的幾種失效模式及其工作環(huán)境

4、和可靠性設(shè)計(jì)方法。并運(yùn)用AutodeskInventor軟件對(duì)起亞K5的輪轂進(jìn)行有限元分析，提出了輪轂的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：汽車零部件失效模式；可靠性FailureModeandreliabilityofautomotivecomponentsdesignInstituteoftechnologyvocationalandtechnicalcollegeofeducationAutoRepairEngineeringEducationWangLihui10520131Director：CaoZhenxinTitle:AssociateProfessorAbstract:Inordertostud

5、ythecauseoflossoffunctionofautoparts,features,andlawsrelatedtothecombinationofreliabilitydesignmethodcaneffectivelyimproveandenhanceitsreliability.Proposedseveralfailuremodesandtheirworkingenvironmentandreliabilityofautomotivecomponentsdesign.AndtheuseofAutodeskInventorsoftwarehubforKiaK5finiteeleme

6、ntanalysis,andproposedimprovementswheels.KeyWord:Autopartsfailuremodes;Reliability1引言隨著科技的發(fā)展，汽車行業(yè)的發(fā)展也變得越來越快，如各種新型車系的問世等。同時(shí)汽車本身也存在這很大的問題，汽車零部件的失效可能導(dǎo)致整輛車的報(bào)廢。如何提高汽車零部件的可靠性也成為了一個(gè)問題。人們開始在零部件設(shè)計(jì)的過程中運(yùn)用可靠性設(shè)計(jì)方法來解決這個(gè)問題。1.1 零部件的失效模式的介紹失效的概念：汽車零部件失去原設(shè)計(jì)所規(guī)定的功能稱為失效。失效不僅是指完全喪失原定功能，而且功能降低和嚴(yán)重?fù)p傷或隱患、繼續(xù)使用會(huì)失去可靠性及安全性的零部件。機(jī)

7、械設(shè)備發(fā)生失效事故，往往會(huì)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)危及人們的生命安全。汽車作為重要的交通運(yùn)輸工具，其可靠性和安全性越來越受到重視。因此，在汽車維修工程中開展失效分析工作，不僅可以提高汽車維修質(zhì)量，而且可為汽車制造部門提供反饋信息，以便改進(jìn)汽車設(shè)計(jì)和制造工廿乙。零部件失去原有的功能后，會(huì)使機(jī)械停止工作或者發(fā)生更加嚴(yán)重的情況，所以人們將失效形式進(jìn)行了總結(jié)，形成了失效模式。也就是零部件失效的形式基本都包含在其中。失效模式總共可以分為五個(gè)部分：第一種失效模式是磨損，當(dāng)零部件在運(yùn)動(dòng)過程中，所有接觸部分都會(huì)發(fā)生摩擦，這時(shí)接觸部分就會(huì)發(fā)生磨損，時(shí)間一長零部件就不能進(jìn)行工作了。汽車的零部件中有許多都是

8、由磨損期限的，到了期限后就必須進(jìn)行更換，否則會(huì)發(fā)生很嚴(yán)重的事情。第二種失效模式是疲勞斷裂。所謂疲勞斷裂就是零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時(shí)間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。汽車中有90%Z上的斷裂都是疲勞斷裂，就以汽車的曲軸來說，在傳遞力的過程中會(huì)受到扭轉(zhuǎn)、剪切、彎曲、沖擊等許多的交變應(yīng)力，當(dāng)它到達(dá)極限的時(shí)候曲軸就會(huì)疲勞斷裂，這時(shí)汽車就會(huì)發(fā)生意外或者無法啟動(dòng)。第三種失效模式是變形，這種現(xiàn)象也比較常見，當(dāng)汽車零部件受到大力的沖擊時(shí)，其中的小部件可能會(huì)因?yàn)槭懿涣藳_擊力而產(chǎn)生變形致使汽車無法啟動(dòng)、拋錨等。第四種失效模式是腐蝕。汽車許多零部件都是浸在油或者液體里，長時(shí)間過后就會(huì)被油或者液體腐蝕掉了。第五種失效模

9、式是老化。汽車中所有的零部件都有壽命，到了期限后老化，不能使用。1.2 可靠性發(fā)展史可靠性理論是以產(chǎn)品壽命特征為主要研究對(duì)象的一門綜合性和邊緣性科學(xué)，它涉及到基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)的許多領(lǐng)域。對(duì)于結(jié)構(gòu)可靠性這一學(xué)科，從其誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有了長足的發(fā)展：從基于概率論的隨機(jī)可靠性到基于模糊理論的模糊可靠性以及近年來提出的非概率可靠性，使得這一理論日臻豐富和完善，并深入滲透到各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域。它的應(yīng)用完善了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論，極大地提升了結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的質(zhì)量，因此一直受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。1.2.1 國外可靠性發(fā)展史國外最早有關(guān)可靠性指標(biāo)的要求見于1939年英國的飛機(jī)適航性注釋。之后再20世紀(jì)40年代初德

10、國在研制v-1火箭時(shí)也提出了相關(guān)的可靠性指標(biāo)。在這面處于領(lǐng)先位置的是美國，包括機(jī)械可靠性領(lǐng)域。1947年，美國A.M.Freudenthal在土木工程師學(xué)會(huì)（ASCE刊物上發(fā)表的“結(jié)構(gòu)的安全性”中首次提出了“應(yīng)力/強(qiáng)度分布干涉”理論。之后他又關(guān)于疲勞對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響方面的理論。國外正式對(duì)機(jī)械可靠性的研究始于20世紀(jì)60年代初期。它的發(fā)展與美國的航天計(jì)劃密切相關(guān)。當(dāng)時(shí)，機(jī)械故障和電子-機(jī)械故障時(shí)NASA宇航局）最關(guān)心的事。因?yàn)橛捎跈C(jī)械故障而引起的事故很多，損失巨大。例如，1964年，人造衛(wèi)星水星三號(hào)因機(jī)械故障事項(xiàng)；在Gemini飛船系統(tǒng)中零件的故障頻繁，如閥門、調(diào)節(jié)汽車零部件的失效模式和可靠性設(shè)計(jì)

11、器等。因此從1965年起，NASAF始進(jìn)行以下幾項(xiàng)機(jī)械可靠性。之后的20年間,也有很多的專家對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)進(jìn)行研究。二十世紀(jì)七十年代，可靠性理論與實(shí)踐的發(fā)展進(jìn)入了成熟的應(yīng)用階段。世界先進(jìn)國家都在可靠性方面有所應(yīng)用。例如美國建立集中統(tǒng)一的可靠性管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)可靠性政策、標(biāo)準(zhǔn)、手冊和重大研究課題，成立全國數(shù)據(jù)網(wǎng)，加強(qiáng)政府與工業(yè)部門間的技術(shù)信息交流，并制定了完善的可選性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及管理的方法和程序。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，從一開始設(shè)計(jì)對(duì)象的型號(hào)論證開始，就強(qiáng)調(diào)可靠性設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)制造過程中，通過加強(qiáng)對(duì)元器件的控制，強(qiáng)調(diào)環(huán)境應(yīng)力篩選、可靠性增長試驗(yàn)和綜合環(huán)境應(yīng)力可靠性試驗(yàn)等來提高設(shè)計(jì)對(duì)象的可靠性。八十年

12、代開始，可靠性一直向更深更廣的方向發(fā)展。在技術(shù)上深入開展軟件可靠性、機(jī)械可靠性、光電器件可靠性和微電子器件可靠性的研究，全面推廣計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在可靠性領(lǐng)域的應(yīng)用，采用模塊化、綜合化和超高速集成電路等可靠性高的新技術(shù)來提高設(shè)計(jì)對(duì)象的可靠性。可靠性在世界得以普遍應(yīng)用和發(fā)展。到了二十世紀(jì)九十年代，可靠性在向著綜合化、自動(dòng)化、系統(tǒng)化和智能化的方向發(fā)展。綜合化是指統(tǒng)一的功能綜合設(shè)計(jì)而不是分立單元的組合疊加，以提高系統(tǒng)的信息綜合利用和資源共享能力。自動(dòng)化是指設(shè)計(jì)對(duì)象具有功能的一定自動(dòng)執(zhí)行能力，可提高產(chǎn)品在使用過程中的可靠性。系統(tǒng)化是指研究對(duì)象要能構(gòu)成有機(jī)體系，發(fā)揮單個(gè)對(duì)象不能發(fā)揮的整體效能。智能化將計(jì)

13、算技術(shù)引入，采用例如人工智能等先進(jìn)技術(shù)，提高產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性和維修性。1.2.2 國內(nèi)可靠性發(fā)展史國內(nèi)最早開始研究機(jī)械可靠性方面是開始與20世紀(jì)80年代。在1982年12月原機(jī)械工業(yè)部沈烈初副部長在一次會(huì)議上提及到“至于可靠性設(shè)計(jì)，基本處于空白，不論是理論還是方法，都未掌握?！?983年3月，在北京召開了第一次機(jī)械可靠性座談會(huì)，由航天部質(zhì)量司何國偉總工程師做了主題報(bào)告。1984年原機(jī)械工業(yè)部科技司長姚福生率團(tuán)赴日本考察機(jī)電產(chǎn)品的可靠性。1986、1987、1988連續(xù)三年召開了三次機(jī)械工業(yè)部可靠性工作會(huì)議。之后的幾十年間，相關(guān)的研究也發(fā)展的非?？欤褜⒗碚摵蛯?shí)踐推向了新的高度。由于最早的可靠性

14、研究是先從機(jī)械開始的，所以對(duì)于汽車可靠性的研究與發(fā)展也是在此基礎(chǔ)上慢慢發(fā)展而來?，F(xiàn)在的汽車可靠性設(shè)計(jì)不是很完善，采用大多是機(jī)械的可靠性原則。因此有許多的缺點(diǎn)，需要專業(yè)人士進(jìn)行研究和完善。2汽車零部件的失效模式分析2.1 磨損汽車或機(jī)械運(yùn)動(dòng)在其運(yùn)動(dòng)中都是一個(gè)物體與另一物體相接觸、或與其周圍的液體或氣體介質(zhì)相接觸，與此同時(shí)在運(yùn)動(dòng)過程中，產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)，這就是摩擦。物體進(jìn)行相互摩擦后，一部分會(huì)以熱量和噪音的形式傳遞出去，同時(shí)摩擦效應(yīng)的出現(xiàn)還會(huì)使物體表面的材料逐漸的消失，這就是磨損。磨損與零件所受的應(yīng)力狀態(tài)、工作與潤滑條件、加工表面形貌、材料的組織結(jié)構(gòu)與性能以及環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用等一系列因素有關(guān)；

15、按表面破壞機(jī)理和特征,磨損可分為磨料磨損、粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動(dòng)磨損等；前兩種是磨損的基本類型，后兩種磨損形式只在某些特定條件下才會(huì)發(fā)生。2.1.1 磨料磨損及其工作環(huán)境物體表面與硬質(zhì)顆粒或硬質(zhì)凸出物（包括硬金屬）相互摩擦引起表面材料損失的現(xiàn)象稱為磨料磨損；在各類磨損形式中大約占磨損總消耗的50%危害最為嚴(yán)重的磨損形式。以氣缸為例活塞需要在氣缸內(nèi)工作四個(gè)循環(huán)分別為進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣如圖示。在進(jìn)氣和壓縮這兩個(gè)循環(huán)中氣缸會(huì)吸入一定數(shù)量的空氣和汽油，為之后的工作循環(huán)做準(zhǔn)備。它的工作環(huán)境是處于汽油和空氣的混合物中。如果混合物中有顆粒，那么會(huì)引起嚴(yán)重的磨損，就如粒度為20仙m30pm

16、的塵埃將引起氣缸表面的嚴(yán)重磨損。2.1.2 粘著磨損及其工作環(huán)境摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗的現(xiàn)象稱為粘著磨損。干摩擦和在潤滑不良條件下工作的滑動(dòng)摩擦副容易產(chǎn)生粘著磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使摩擦副咬死。在汽車零件中，以氣缸套與活塞為例，在兩者進(jìn)行摩擦的過程中如果潤滑不當(dāng)，氣缸套與活塞之間會(huì)成如圖示的情況，在這種情況下氣缸套與活塞會(huì)發(fā)生粘著磨損，嚴(yán)重地影響工作。圖2-2粘著磨損原理圖2.1.3 表面疲勞磨損及其工作環(huán)境兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱為表面疲勞磨損。表面疲勞磨損一般多出現(xiàn)在相對(duì)滾動(dòng)或帶有滑動(dòng)的滾動(dòng)摩擦條件下；如變速器中

17、的齒輪，它再結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)外界的沖擊力影響到變速器時(shí)，這時(shí)結(jié)合的齒輪會(huì)發(fā)生相對(duì)的滑動(dòng)；滑動(dòng)摩擦?xí)r，也會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞，如巴氏合金軸承表面材料的疲勞剝落。圖2-3齒輪表面疲勞磨損實(shí)物圖2.1.4 腐蝕磨損及其工作環(huán)境零件表面在摩擦過程中，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)物質(zhì)損失的現(xiàn)象成為腐蝕磨損。腐蝕磨損是腐蝕和摩擦共同作用的結(jié)果。其表現(xiàn)的狀態(tài)與介質(zhì)的性質(zhì)、介質(zhì)作用在摩擦表面上的狀態(tài)以及摩擦材料的性能有關(guān)。腐蝕磨損通常分為：氧化磨損、特殊介質(zhì)的腐蝕磨損、穴蝕及氫致磨損。氧化磨損：氧化磨損是最常見的一種磨損形式，曲軸軸頸、氣缸、活塞銷、齒輪嚙合表面、滾珠或滾柱軸承等零件都會(huì)產(chǎn)生氧化磨

18、損。與其它磨損類型相比，氧化磨損具有最小的磨損速度，有時(shí)氧化膜還能起到保護(hù)作用。影響因素：影響氧化磨損的因素有滑動(dòng)速度、接觸載荷、氧化膜的硬度、介質(zhì)中的含氧量、潤滑條件以及材料性能等。氣蝕（穴蝕或空蝕）：穴蝕是當(dāng)零件與液體接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，零件表面出現(xiàn)的一種損傷現(xiàn)象。柴油機(jī)濕式缸套的外壁與冷卻液接觸的表面、滑動(dòng)軸承在最小油膜間隙之后的油膜擴(kuò)散部分（由于負(fù)壓的存在），都可能產(chǎn)生穴蝕。穴蝕產(chǎn)生的機(jī)理是由于沖擊力而造成的表面疲勞破壞，但液體的化學(xué)和電化學(xué)作用、液體中含有雜質(zhì)磨料等均可能加速穴蝕的破壞過程。氣缸套穴蝕為例，由于氣缸內(nèi)燃燒壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化，缸套在活塞側(cè)向推力的作用下，使缸套產(chǎn)生彈性

19、變形和高頻振動(dòng)。氣泡在潰滅的瞬時(shí)產(chǎn)生極大的沖擊力（幾千甚至一萬個(gè)大氣壓）和高溫（數(shù)百度），潰滅的速度可達(dá)250m/s。氫致磨損：含氫的材料在摩擦過程中，由于力學(xué)及化學(xué)作用導(dǎo)致氫的析出。氫擴(kuò)散到金屬表面的變形層中，使變形層內(nèi)出現(xiàn)大量的裂紋源，裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，使表面材料脫落稱為氫致磨損。氫可能來自材料本身或是環(huán)境介質(zhì)，如潤滑油和水中等。2.1.5 微動(dòng)磨損及其工作環(huán)境兩接觸表面間沒有宏觀相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但在外界變動(dòng)負(fù)荷影響下，有小振幅的相對(duì)振動(dòng)（一般小于100pm）,此時(shí)接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱為微動(dòng)磨損。微動(dòng)以三種方式對(duì)構(gòu)件造成破壞；如在微動(dòng)磨損過程中，兩個(gè)表面之間的

20、化學(xué)反應(yīng)起主要作用時(shí)，則稱微動(dòng)腐蝕磨損。如果微動(dòng)表面或次表面層中產(chǎn)生微裂紋，在反復(fù)應(yīng)力作用下發(fā)展成疲勞裂紋，稱為微動(dòng)疲勞磨損。通常在靜配合的軸與孔表面，某些片式摩擦離合器內(nèi)外摩擦片的結(jié)合面上，以及一些受振動(dòng)影響的聯(lián)接件（如花鍵、銷、螺釘）的接合面上都可能出現(xiàn)微動(dòng)磨損。微動(dòng)磨損造成摩擦表面有較集中的小凹坑，使配合精度降低。更嚴(yán)重的是在微動(dòng)磨損處引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致零件疲勞斷裂。微動(dòng)磨損是一種復(fù)合形式的磨損。是粘著磨損、氧化磨損、磨料磨損三種磨損形式的組合。微小振動(dòng)和氧化作用是促進(jìn)微動(dòng)磨損的主要原因。2.2 疲勞斷裂零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時(shí)間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。是汽車零件常見及

21、危害性最大的一種失效方式。在汽車上，大約有90%Z上的斷裂可歸結(jié)為零件的疲勞失效。疲勞斷裂失效的分類：根據(jù)零件的特點(diǎn)及破壞時(shí)總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，可分為無裂紋零件和裂紋零件的疲勞斷裂失效。高周疲勞發(fā)生時(shí)，應(yīng)力在屈服強(qiáng)度以下，零件的壽命主要由裂紋的形核壽命控制。低周疲勞發(fā)生時(shí)的應(yīng)力可高于屈服極限，其壽命受裂紋擴(kuò)展壽命的影響較大。汽車零件一般多為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。疲勞斷裂失效機(jī)理：金屬零件疲勞斷裂實(shí)質(zhì)上是一個(gè)累計(jì)損傷過程。大體可劃分為滑移、裂紋成核、微觀裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展、最終斷裂幾個(gè)過程。如凸輪軸在長時(shí)間的工作下，它所承受的應(yīng)力超過本身的極限時(shí)，就會(huì)發(fā)生脆性斷裂，致使汽車停止工作。2.3 腐蝕

22、零件受周圍介質(zhì)作用而引起的損壞稱為零件的腐蝕。按腐蝕機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，汽車上約20%勺零件因腐蝕而失效。1 .化學(xué)腐蝕失效機(jī)理：金屬零件與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的損傷稱為化學(xué)腐蝕。金屬在干燥空氣中的氧化以及金屬在不導(dǎo)電介質(zhì)中的腐蝕等均屬于化學(xué)腐蝕；化學(xué)腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生，通常在金屬表面形成一層腐蝕產(chǎn)物膜，如鐵在干燥的空氣中與氧作用生成Fe3O4這層膜的性質(zhì)決定化學(xué)腐蝕速度，如果膜是完整的，強(qiáng)度、塑性都很好，膨脹系數(shù)和金屬相近，膜與金屬的粘著力強(qiáng)等，就具有保護(hù)金屬、減緩腐蝕的作用。（發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)鍍銘）2 .電化學(xué)腐蝕失效機(jī)理：電化學(xué)腐蝕是兩個(gè)不同的金屬在一個(gè)導(dǎo)電溶液中形成一

23、對(duì)電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生腐蝕的作用，使充當(dāng)陽極的金屬被腐蝕。2.4 變形零件在使用過程中，由于承載或內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱為變形。變形是零件失效的一個(gè)重要原因，如曲軸、離合器摩擦片、變速器中間軸與主軸。變形失效的分類：彈性變形失效、塑性變形失效和蠕變失效。2.4.1 彈性變形失效材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。在這個(gè)過程中，材料雖然能夠恢復(fù)到原來的形狀，但是它的承載性能會(huì)降低的很快，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)零部件在一定時(shí)間后不能使用。2.4.2 塑性變形失效當(dāng)外力一旦超過彈性極限荷載時(shí)，這時(shí)

24、再卸除荷載，固體也不能恢復(fù)原狀，其中有一部分不能消失的變形被保留下來，這種保留下來的永久變形就稱為塑性變形。在這個(gè)過程中，材料不能恢復(fù)到原來的形狀，會(huì)導(dǎo)致它的承載能力變得很弱，長時(shí)間過后就不能使用了。2.4.3 蠕變失效固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時(shí)也能出現(xiàn)。2.5 老化橡膠、塑料制品和電子元件等汽車用零件，隨著時(shí)間的增長，原有的性能會(huì)逐漸衰退稱為老化現(xiàn)象；這類元件、制品不論工作與否，老化現(xiàn)象都會(huì)發(fā)生，如橡膠輪胎、塑料器件等。(龜裂、變硬)3可靠性概念

25、及可靠性設(shè)計(jì)方法介紹3.1可靠性概念根據(jù)GB/T2009.13-2008電工術(shù)語可靠性與服務(wù)質(zhì)量規(guī)定的可靠性定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。如果用“概率”來量度這一“能力”，就是可靠度用R(t)來表示。這一定義也使用機(jī)械產(chǎn)品。同時(shí)可靠性有以下幾個(gè)要點(diǎn)：1 .產(chǎn)品產(chǎn)品包括零件、設(shè)備和系統(tǒng)，可以從一個(gè)很小的零件到一個(gè)很大的機(jī)電一體化。不僅如此，包括操作人員在內(nèi)的人機(jī)系統(tǒng)也可看到做是產(chǎn)品，這時(shí)系統(tǒng)里也包括了人的因素。實(shí)際上，系統(tǒng)的失效常常是由于人的不可靠引起的。還要注意，“產(chǎn)品”者這一概念還在不斷擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)軟件也可以看作是產(chǎn)品2 .規(guī)定條件規(guī)定條件主要指工作環(huán)境，如壓力、溫度、

26、濕度、鹽霧、腐蝕、輻射、沖擊、震動(dòng)和噪聲等，還包括使用和維修條件、動(dòng)力和載荷條件、操作工人的技術(shù)水平等。任何產(chǎn)品如果遭到誤用和濫用，都可能引起損壞，因此在使用說明書中應(yīng)對(duì)產(chǎn)品使用條件加以規(guī)定，這是判斷發(fā)生失效時(shí)責(zé)任在于用戶還是制造商的關(guān)鍵。3 .規(guī)定時(shí)間可靠度是時(shí)間性的質(zhì)量指標(biāo)，產(chǎn)品只能在一定的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到目標(biāo)可靠度，不可能永遠(yuǎn)保持目標(biāo)可靠度而不降低。因此對(duì)時(shí)間的對(duì)頂一定要明確。時(shí)間可能是區(qū)間（0,t）,也可能是區(qū)間（t1,t2）。時(shí)間一般是以時(shí)間、年為單位，但根據(jù)產(chǎn)品的不同，廣義的時(shí)間包括車輛行駛的里程表、回轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)數(shù)、工作循環(huán)次數(shù)、機(jī)械裝置的動(dòng)作次數(shù)等。4 .規(guī)定功能功能通常是指產(chǎn)品的

27、工作性能，但是可靠性工程師的工作重點(diǎn)不是產(chǎn)品的功能，而是產(chǎn)品的失效或者故障。失效即產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品，失效也稱為故障。因此，規(guī)定的功能與失效密切相關(guān)，如何正確判斷產(chǎn)品是否有效，合理地確定失效判斷非常重要。功能有主次之分，故障有主次之分。次要的故障不影響主要功能，因而也不影響可靠性。但有時(shí)動(dòng)作不穩(wěn)、性能下降或響應(yīng)緩慢也構(gòu)成故障，例如，大型設(shè)備的保護(hù)裝置，如果響應(yīng)緩慢就會(huì)導(dǎo)致主體設(shè)備的損壞，所以在有些情況下次要的故障也是不能允許的。順便指出，通常對(duì)失效和故障不加嚴(yán)格區(qū)分。5 .概率概率是可以量度的，具值在0到1之間，所以0最早的可靠性設(shè)計(jì)是在概率和統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上建立的，直到1939年

28、瑞典人威布爾為了描述材料的疲勞強(qiáng)度而提出了威布爾分布，后來成為可靠性最常用的分布之一。之后經(jīng)過科技的發(fā)展，可靠性設(shè)計(jì)也變得多樣化，不過現(xiàn)在主流的可靠性設(shè)計(jì)方法有以下幾種：第一種是失效樹分析法，它是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)可能造成系統(tǒng)失效的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素）進(jìn)行分析，畫出邏輯框圖（即失效樹），從而確定系統(tǒng)失效原因的各種可能組合方式或其發(fā)生概率，以計(jì)算系統(tǒng)失效概率，采取相應(yīng)的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性。第二種概率設(shè)計(jì)，概率論是研究大量隨機(jī)現(xiàn)象發(fā)生的可能性和規(guī)律性的學(xué)科。可靠性的概率設(shè)計(jì)就是在此基礎(chǔ)上建立起來的?？煽啃怨こ坛Ｓ玫母怕史植挤譃橐韵聨追N：1.伯努利實(shí)驗(yàn)和二項(xiàng)分布2

29、.泊松分布3.正態(tài)分布4.威布爾分布5.指數(shù)分布6.概率分布的確定和應(yīng)用。第三種設(shè)計(jì)方法是失效模式、影響及致命度分析（FMECA它是“在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)系統(tǒng)各組成單元潛在的各種失效模式及其對(duì)系統(tǒng)功能的影響，與產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性。除了上述幾種之外，還有TTCPS、平均故障率法和穩(wěn)健性設(shè)計(jì)法等。3.2可靠性設(shè)計(jì)方法3.2.1 TTCP法TTCPt是典型的模塊式組合元件的結(jié)構(gòu)集成化設(shè)計(jì)方法，它是由美、英、力口、澳、新五國共同研究提出，是在零件設(shè)計(jì)前對(duì)其進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，來提高零件的機(jī)靠性。由于機(jī)械產(chǎn)品的“個(gè)性”太強(qiáng)，其標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度很低，

30、因而很難建立系統(tǒng)、分系統(tǒng)乃至設(shè)備組件及的可靠性預(yù)計(jì)模型。但若將它們分解到零件級(jí)，則有許多基礎(chǔ)零件是通用的,TTCPW靠性設(shè)計(jì)法是基于此考慮的一種方法。TTCP可靠性設(shè)計(jì)方法的具體思路是分為以下幾步。1.對(duì)通用零件進(jìn)行故障模式、影響及危害性分析，找出其主要故障模式及影響這些模式的主要設(shè)計(jì)、使用參數(shù)。2.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理及分析。3.運(yùn)用上述處理完的數(shù)據(jù)，建立各零件的故障率與上述參數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。這種方法的實(shí)質(zhì)是建立個(gè)零件的基本故障率，然后用各種參數(shù)進(jìn)行修正。TTCP可靠性設(shè)計(jì)方法在具體實(shí)施的時(shí)候分為以下幾個(gè)步驟：1 .將常用的機(jī)械零部件分解成若干典型件(如軸承、齒輪、軸、聯(lián)軸器等)，每一種又

31、細(xì)分為各種型式，如軸承分為球、短圓柱滾子和圓錐滾子軸承等。2 .對(duì)各設(shè)備及零件進(jìn)行故障模式、影響分析，找出其主要故障模式，按模式確定各零件的基本故障率pci,其主要依據(jù)是制造廠商的規(guī)范和保證期中的信息及現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)，制造廠商則多以其通用的標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備為依據(jù)。3 .利用FMEC破工程判斷，選擇關(guān)鍵的設(shè)計(jì)使用參數(shù)，并通過分析資料、試驗(yàn)以及工程判斷來確定與各參數(shù)有關(guān)的修正系數(shù)Ci及其模型。4 .在特定的設(shè)計(jì)、使用和環(huán)境條件下，各零件的故障率pci為npcibc*G(3-1)i.15.在將零件組合成機(jī)械產(chǎn)品，計(jì)算它的故障率：nMEPCI(32)i1TTCP可靠性設(shè)計(jì)方法是在設(shè)計(jì)過程中企圖在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階

32、段就定量地預(yù)測產(chǎn)品的可靠性，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早起階段，在確定了產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)及使用條件而又未能進(jìn)行零部件的真實(shí)試驗(yàn)時(shí)是一種可行的方法。它的思路簡單，可用來進(jìn)行組件、分系統(tǒng)以至系統(tǒng)的可靠性的預(yù)計(jì)。3.2.2概率設(shè)計(jì)概率設(shè)計(jì)方法是最基本的可靠性設(shè)計(jì)方法，它是應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行機(jī)械零件及構(gòu)件設(shè)計(jì)的方法。它和材料性能與強(qiáng)度及零部件的尺寸，都是為屬于某種概率分布的統(tǒng)計(jì)量，以通用的廣義應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型作為基本運(yùn)算公式，從而可以依據(jù)強(qiáng)度、剛度、耐磨度、耐熱度、精確度等評(píng)定準(zhǔn)則，廣泛沿用機(jī)械零件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算模型，求出給定可靠度下的零件的尺寸或給定尺寸下零件的餓可靠度及相應(yīng)壽命。概率設(shè)計(jì)

33、方法的主要內(nèi)容是研究產(chǎn)品的故障物理和故障模型，確定產(chǎn)品的可靠性參數(shù)及指標(biāo)，合理分配產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)值，把規(guī)定的可靠度直接涉及到零件中去，進(jìn)而設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中去。概率設(shè)計(jì)方法的實(shí)施步驟如下：1 .確定設(shè)計(jì)的問題和任務(wù)的輪廓。2 .確定有關(guān)的設(shè)計(jì)變量和參數(shù)。3 .進(jìn)行失效模式及影響分析（FMEA。4 .確定零件的失效模式是獨(dú)立的還是相關(guān)的。5 .確定涉及到的每種失效模式的判據(jù)。6 .分析載荷狀況下確定應(yīng)力分析。7 .確定每種失效模式下的應(yīng)力分布。8 .在初步選擇幾何尺寸、材料等條件下，確定強(qiáng)度公式。9 .確定每個(gè)失效模式下的強(qiáng)度分布。10 .對(duì)于每一種致命的失效模式，應(yīng)用干涉模型計(jì)算可靠度。11 .確

34、定同時(shí)考慮到所有致命失效模式的零件的整個(gè)可靠度。12 .確定零件可靠度的置信度。13 .對(duì)于系統(tǒng)中所有的關(guān)鍵部件重復(fù)上述步驟，求出各自的可靠度。14 .計(jì)算子系統(tǒng)及整個(gè)系統(tǒng)的可靠度，完成初步設(shè)計(jì)。15 .對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。概率設(shè)計(jì)方法相對(duì)于傳統(tǒng)的安全系數(shù)法來說，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.概率設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)零部件的時(shí)候，會(huì)存在一定的故障率。2.傳統(tǒng)的安全系數(shù)法在設(shè)計(jì)過程中，大多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，有較大的主觀隨意性和盲目性。3.很大的安全系數(shù)往往掩蓋了對(duì)其它故障模式的考慮，而概率設(shè)計(jì)則有可能對(duì)不同的故障模式細(xì)致地加以考慮。3.2.3失效模式、影響及致命度分析（FMECA）失效模式、影響及致命度分析（FME

35、CA是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)系統(tǒng)各組成單元潛在的各種失效模式及其對(duì)系統(tǒng)功能有影響，與產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性的一種設(shè)計(jì)分析方法。在運(yùn)用這個(gè)設(shè)計(jì)分析方法時(shí)，一般會(huì)和設(shè)計(jì)零部件一同進(jìn)行，以確保設(shè)計(jì)出來的零部件符合分析的要求。它在分析時(shí)，一般有以下幾個(gè)步驟：1 .按照系統(tǒng)功能畫出可靠性框圖，弄清系統(tǒng)的所有零部件及其功能。2 .確定分析的范圍，列出每個(gè)零部件明顯的和潛在的失效模式及影響3 .研究如何檢測各種失效模式的方法。4 .針對(duì)各種失效模式，找出失效原因，提出可能的預(yù)防措施。5 .估計(jì)各種失效模式的發(fā)生概率，并計(jì)算致命度在采用致命度計(jì)算時(shí)，采用以下

36、的公式CbF1F2F3F4F5(3-3)式中Cb-致命度評(píng)分值Fi-對(duì)系統(tǒng)損害程度系數(shù)F2-故障對(duì)系統(tǒng)影響程度系數(shù)F3-故障發(fā)生頻率系數(shù)F4-預(yù)防故障難易程度系數(shù)F5-是否重新設(shè)計(jì)系數(shù)Fi、F2、F3、F4和F5薦用值列于下表表Fi系數(shù)（i=1、2、3、4、5）薦用值表3-1系數(shù)Fi（i=i、2、3、4、5）的薦用值表項(xiàng)目含義系數(shù)Fi值F1（對(duì)系統(tǒng)損害程度系數(shù)啟致前損傷5.0造成相當(dāng)大損失的故障3.0)不失掉功能的故障1.5F2（故障對(duì)系統(tǒng)影響程度對(duì)系統(tǒng)有兩個(gè)以上的故障2.0系數(shù)）對(duì)系統(tǒng)有一個(gè)以上的故障1.0對(duì)系統(tǒng)無重大影響0.5F3（故障發(fā)生頻率系數(shù)故障發(fā)生的頻率較局1.5故障有口能發(fā)生1.

37、0)故障發(fā)生的可能性很小0.7F4（預(yù)防故障難易程度系不能預(yù)防1.3能夠預(yù)防1.0數(shù)）預(yù)防很簡單0.7F5（是否重新設(shè)計(jì)系數(shù)）需要大力修改1.2可用類似的設(shè)計(jì)1.0用同一的設(shè)計(jì)0.8當(dāng)所算得的致命度Cb1,說明所分析的零部件失效時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成的危險(xiǎn)程度較大，因此需要改變原有的設(shè)計(jì)，并提出預(yù)防失效的措施。如果致命度在0.5和1之間，說明有一定危險(xiǎn)，這時(shí)需要修改原有設(shè)計(jì)，并采取其它措施，防止發(fā)生危險(xiǎn)。如果致命度Cb0.5,說明沒有危險(xiǎn)，不需要改變原有的設(shè)計(jì)。6 .填寫FME厭口FMECA!格。4基于有限元的可靠性實(shí)例設(shè)計(jì)分析7 .1有限元介紹有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域

38、看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的（較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確的答案，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個(gè)世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性

39、而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。在解偏微分方程的過程中，主要的難點(diǎn)是如何構(gòu)造一個(gè)方程來逼近原本研究的方程，并且該過程還需要保持?jǐn)?shù)值穩(wěn)定性。目前有許多處理的方法，他們各有利弊。當(dāng)區(qū)域改變時(shí)（就像一個(gè)邊界可變的固體），當(dāng)需要的精確度在整個(gè)區(qū)域上變化，或者當(dāng)解缺少光滑性時(shí)，有限元方法是在復(fù)雜區(qū)域（像汽車和輸油管道）上解偏微分方程的一個(gè)很好的選擇。例如，在正面碰撞仿真時(shí)，有可能在"重要”區(qū)域（例如汽車的前部）增加預(yù)

40、先設(shè)定的精確度并在車輛的末尾減少精度（如此可以減少仿真所需消耗）；另一個(gè)例子是模擬地球的氣候模式，預(yù)先設(shè)定陸地部分的精確度高于廣闊海洋部分的精確度是非常重要的。基本特點(diǎn)：有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對(duì)小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=RayleighRitz法+分片函數(shù)”，即有限元法是RayleighRitz法的一種局部化情況。不同于求解（往往是困難的）滿足整個(gè)定義域邊界條件的允許函數(shù)的RayleighRitz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任

41、意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之0步驟：有限元分析法基本的解題步驟如下：1 .問題及求解域定義：根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。2 .:求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)格越細(xì)）則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。3 .確定狀態(tài)變量及控制方法：一個(gè)具體的物理問題通常可以用一組包含問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微

42、分方程化為等價(jià)的泛函形式。4 .單元推導(dǎo)：對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。對(duì)工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。5 .總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對(duì)近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件?？傃b是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。6 .聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程

43、組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、迭代法和隨機(jī)法。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值比較來評(píng)價(jià)并確定是否需要重復(fù)計(jì)算。簡言之，有限元分析可分成三個(gè)階段，前置處理、計(jì)算求解和后置處理。前置處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分；后置處理則是采集處理分析結(jié)果,使用戶能簡便提取信息，了解計(jì)算結(jié)果。4.2汽車輪轂的介紹輪轂是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心是裝在軸上的部件。4.2.1 輪轂的組成與參數(shù)1 .輪物：與輪胎裝配配合，支撐輪胎的車輪部分。2 .輪輻：與車軸輪轂實(shí)施安裝連接，支撐輪輛的車輪部分。3 .輪緣：保持并支撐輪胎方向的輪物部分。4 .胎

44、圈座：與輪胎圈接觸，支撐維持輪胎半徑方向的輪物部分。5 .槽底：為方便輪胎裝拆，在輪輛上留有一定深度和寬度的凹坑。6 .氣門孔：安裝輪胎氣門嘴的孔。輪轂的基本尺寸包括以下幾個(gè)：尺寸、寬度、pcd與孔位、偏距和中心孔。尺寸輪轂尺寸其實(shí)就是輪轂的直徑，我們經(jīng)常能聽到人們說的15寸輪轂、16寸輪轂這樣的說法，其中的15、16寸指的就是輪轂的尺寸（直徑）。一般在轎車上，輪轂尺寸大，輪胎扁平比高的話，在視覺上可以起到很好的張力效果，而且在車輛操控的穩(wěn)定性方面也會(huì)有所增加，但是隨之而來的就是油耗增加這樣的附加問題。寬度輪轂寬度又俗稱為J值，輪轂的寬度直接影響到輪胎的選擇，同樣尺寸的輪胎，J值不同，選擇的輪

45、胎扁平比和寬度也就不同。PCM孔位PCD的專業(yè)名稱叫節(jié)圓直徑，是指輪轂中央的固定螺栓間的直徑，一般的輪轂大多孔位是5顆螺栓和4顆螺栓，而螺栓的距離卻也各有不同，所以我們經(jīng)?？梢月牭?X103,5X114.3,5X112這樣的叫法，以5X114.3為例，就代表這顆輪轂的PCD®114.3mm孔位5顆螺栓。在選擇輪轂的時(shí)候，PCD最重要的參數(shù)之一，為了安全和穩(wěn)定性的考慮，最好還是選擇PCDf原車一致的輪轂來進(jìn)行升級(jí)改造。圖4-1輪轂中心孔和孔距的原理圖偏距英文是Offset,俗稱ET值，輪轂螺栓固定面與幾何中心線（輪轂橫剖面中心線）之間的距離，說得簡單些就是輪轂中間螺絲固定座與整個(gè)輪圈中

46、心點(diǎn)的差值，通俗點(diǎn)說就是輪轂改裝之后是向內(nèi)縮進(jìn)還是向外凸出。對(duì)一般轎車而言，ET值為正，對(duì)少數(shù)車輛和一些吉普車而言為負(fù)。比如一臺(tái)車的偏距值為40,若是換上了ET45的輪轂，在視覺上就會(huì)比原廠的輪轂更縮入輪拱內(nèi)。當(dāng)然,ET值不僅僅影響到視覺上的變化，它還會(huì)與車輛的轉(zhuǎn)向特性、車輪定位角度都有關(guān)系，差距過大的偏距值可能導(dǎo)致輪胎不正常磨耗，軸承易磨損，甚至根本無法正常安裝（剎車系統(tǒng)與輪轂相互摩擦無法正常轉(zhuǎn)動(dòng)），而大多數(shù)情況下，同一個(gè)品牌的同一款樣式的輪轂會(huì)提供不同ET值可以選擇，改裝之前要考慮綜合因素，最保險(xiǎn)的情況是在不改裝剎車系統(tǒng)的前提下，保持改裝輪轂的ET值與原廠ET值相同偏貴(Offset)崩距

47、英文也稱3值是愴載螺栓固定 面與蛇電幾何中心緋之間的距嬴直徑頤名悠曳，它其實(shí) 就是盼西的直徑，是表示輪 烈大小的一個(gè)重要卷數(shù).寬度論轂寬度又恰群為“J值”，輪聯(lián)的魔度E接 影囪到輪胎的選擇.圖4-2輪轂偏距原理圖中心孔中心孔是用來與車輛固定連接的部分，就是輪轂中心與輪轂同心圓的位置，這里的直徑尺寸影響到我們安裝輪轂是否可以確保輪圈幾何中心可以和輪轂幾何中心吻合。4.3 有限元分析汽車輪轂的有限元分析需要汽車輪轂本身的參數(shù)，本次對(duì)起亞K5汽車輪轂進(jìn)行有限元分析。有限元分析三個(gè)步驟：前處理、計(jì)算求解、后處理。前處理需要?jiǎng)?chuàng)建或輸入幾何模型、對(duì)幾何模型劃分網(wǎng)格。在這個(gè)過程中可以用AutodeskInv

48、entor軟件本身建立。完成后，對(duì)這個(gè)模型施加載荷，進(jìn)行求解。最后是結(jié)果評(píng)價(jià)、檢查它的正確性。起亞K5輪轂的有限元分析過程：4.3.1 起亞K5輪轂建模根據(jù)以下汽車輪轂參數(shù)，運(yùn)用AutodeskInventor軟件進(jìn)行輪轂建模。表4-3起亞K5輪轂的原型參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)尺寸18英寸寬度7.5英寸偏距46pcd5*114.3中心孔67.1厚度/4.3.2 輪轂有限元分析過程241.模型建立完后，進(jìn)入應(yīng)力分析選項(xiàng)，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)定。圖4-3創(chuàng)建應(yīng)力分析2,從材料庫中選擇輪轂的對(duì)應(yīng)材料。圖4-4輪轂材料選擇3.確定輪轂的受力的大小方向圖4-5應(yīng)力的施加4.選擇輪轂的約束圖4-6約束施加5.網(wǎng)格的生成與整體的運(yùn)算圖4-7輪轂的計(jì)算4.3.3輪轂有限元分析的結(jié)果起亞K5輪轂斷裂的圖像圖4-8起亞K5輪轂斷裂圖上述步驟完成后，對(duì)K5輪轂進(jìn)行計(jì)算