《乘用車 鎂合金車輪 彎曲和徑向疲勞性能要求和試驗方法》

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CAAMTB

中國汽車工業(yè)協(xié)會團體標準

T/CAAMTBXXXX—XXXX

乘用車鎂合金車輪彎曲和徑向疲勞

性能要求及試驗方法

Passengercar—Magnesiumalloywheels—Performancerequirementsand

testmethodsforcorneringandradialfatigue

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布

T/CAAMTBXXXX—XXXX

乘用車鎂合金車輪彎曲和徑向疲勞

性能要求及試驗方法

1范圍

本文件規(guī)定了乘用車鎂合金車輪動態(tài)彎曲疲勞試驗和動態(tài)徑向疲勞試驗的試驗車輪、性能要求及

試驗方法。

本文件適用于GB/T3730.1中規(guī)定的乘用車所使用的車輪。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T3730.1汽車和掛車類型的術語和定義（GB/T3730.1-2001，ISO3833：1999，MOD）

GB/T2933充氣輪胎用車輪和輪輞的術語、規(guī)格代號和標志（GB/T2933-2009，ISO3911：2004，

IDT）

3術語和定義

GB/T2933界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

車輪輪胎總成wheel-tireassembly

由車輪、輪胎和氣門嘴組裝成的組合件。

裂紋crack

試驗過程中出現(xiàn)的材料分離，擴大至3mm及以上的情形。

法蘭隔離墊片flangegasket

裝配在鎂合金車輪法蘭上，用于隔離鎂合金車輪與車輛鋼制安裝面，防止鎂合金車輪本體發(fā)生電化

學腐蝕的墊片，見圖1（a）。

螺栓孔襯套boltholebushing

裝配在鎂合金車輪螺栓孔內，用于隔離鎂合金車輪與鋼制安裝螺栓/螺母，防止鎂合金車輪本體發(fā)

生電化學腐蝕的襯套，見圖1（b）。

a）法蘭隔離墊片b）螺栓孔襯套

圖1法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套示意圖

1

T/CAAMTBXXXX—XXXX

4試驗車輪

經過全部工序加工，可用于車輛的具有代表性的新車輪。

對于裝配有法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套的鎂合金車輪，試驗前應確認正確裝配。

5性能要求

動態(tài)彎曲疲勞試驗性能要求

動態(tài)彎曲疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求見表1。

表1動態(tài)彎曲疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求

摩擦系數(shù)強化系數(shù)

材料最低循環(huán)次數(shù)

μS

1.33200000

鎂合金0.7

1.6020000

動態(tài)徑向疲勞試驗性能要求

動態(tài)徑向疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求見表2。

表2動態(tài)徑向疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求

強化系數(shù)

材料最低循環(huán)次數(shù)

K

鎂合金2.25800000

6試驗方法

動態(tài)彎曲疲勞試驗

6.1.1試驗設備

試驗設備應具有一個被驅動的旋轉裝置和車輪連接件，使車輪在一個固定的彎矩作用下旋轉，或車

輪靜止不動，而承受一個旋轉的彎矩，見圖2。

加載系統(tǒng)應保持規(guī)定的載荷，偏差不超過試驗載荷計算值的±2.5%。

車輪連接件連接面應光滑平整，且與車輛上通常采用的連接件具有相同的裝配尺寸特性，表面硬度

推薦在HRC40~HRC50之間，螺栓孔在連接面分布圓上位置度控制在Φ0.10mm以內。

a）車輪不轉彎曲機b）車輪旋轉彎曲機

標引序號說明：

1－加載點

2

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2－輪輞中心面

3－車輪

4－車輪連接件

5－加載臂

F－加載力

L－力臂長度

d－車輪偏距

圖2動態(tài)彎曲疲勞試驗示意圖

6.1.2彎矩的確定

按公式（1）確定彎矩M(力F×力臂L)，單位為牛頓·米(N·m)。

?＝（μ?＋?）???····································································(1)

式中：

μ—輪胎與路面間的設定摩擦系數(shù)，見表1；

R—輪胎靜負荷半徑，是車輛或車輪制造商規(guī)定的用在該車輪上的最大輪胎靜半徑，單位為米(m)；

d—車輪內偏距或外偏距(內偏距為正值，外偏距為負值)，單位為米(m)；

??—車輛或車輪制造商規(guī)定的車輪最大垂直靜負荷或車輪的額定負荷，單位為牛頓(N)；

S—強化系數(shù)，見表1。

6.1.3試驗程序

6.1.3.1參考圖2將車輪夾緊到試驗設備上。將車輪擰緊螺栓（或螺母）擰緊至車輛或車輪制造商所

規(guī)定的力矩值。如果沒有規(guī)定，宜設定擰緊力矩為（120±10）Nm。螺栓擰緊方式宜采用星型擰緊或對

角擰緊。對于裝配有法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套的鎂合金車輪，法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套不可重復使

用。

6.1.3.2設置彎矩、轉速和循環(huán)次數(shù)等試驗參數(shù)，開始試驗。在試驗初始階段，可停機將車輪擰緊螺

栓或螺母重新擰緊一次。試驗過程中如果螺栓斷裂，則更換全部螺栓后繼續(xù)試驗。試驗過程中定期觀察

偏移、振動情況。

6.1.3.3完成規(guī)定試驗循環(huán)次數(shù)后停機，宜采用滲透檢測或其它可接受的方法檢查車輪裂紋情況。

6.1.4失效判據(jù)

出現(xiàn)下列任何一種情況，試驗終止，車輪失效：

a)車輪不能繼續(xù)承受試驗載荷；

b)車輪任何部位出現(xiàn)裂紋；

c)加載點的偏移增量超過試驗初始偏移量的10%；

d)車輪緊固螺栓的扭矩降至初始值70％以下。

動態(tài)徑向疲勞試驗

6.2.1試驗設備

試驗設備應具有一個被驅動的轉鼓和車輪固定座，使車輪輪胎總成在一個固定徑向力作用下旋轉，

見圖3。轉鼓最小直徑為1700mm，寬度應比輪胎斷面寬，且表面光滑。車輪固定座連接面應與車輛上通

常采用的連接件具有相同的裝配尺寸特性，表面硬度推薦在HRC40~HRC50之間，螺孔或螺栓在連接面的

分布圓上位置度控制在Φ0.10mm以內。

加載系統(tǒng)應保持規(guī)定的載荷，偏差不超過試驗載荷計算值的±2.5%。加載方向垂直于轉鼓表面，且

與車輪固定座中心和轉鼓中心的連線方向一致，轉鼓軸線和車輪固定座軸線應平行。

3

T/CAAMTBXXXX—XXXX

標引序號說明：

1—轉鼓

2—車輪輪胎總成

Fr—徑向負荷

圖3動態(tài)徑向疲勞試驗示意圖

6.2.2輪胎、充氣壓力及徑向載荷的確定

6.2.2.1輪胎的確定

試驗首選車輛或車輪制造商指定型號的輪胎。如果未指定，參考GB/T2978選擇試驗車輪可配用的

輪胎中具有最大負荷的輪胎。

6.2.2.2充氣壓力的確定

試驗車輪輪胎總成的充氣壓力應符合表3的數(shù)值。

表3充氣壓力

單位：kPa

在使用載荷下的充氣壓力試驗充氣壓力a

≤160280

161~280450

281~450550

≥450≥使用氣壓的1.2倍

a允許誤差±20kPa

6.2.2.3徑向載荷的確定

按照公式（2）確定徑向載荷??，單位為牛頓(N)：

??=??K·············································································(2)

式中：

??—車輛或車輪制造商規(guī)定的車輪最大垂直靜負荷或車輪的額定負荷，單位為牛頓(N)；

K—強化系數(shù)，見表2。

6.2.3試驗程序

6.2.3.1參考圖3將車輪夾緊到試驗設備上。將車輪擰緊螺栓（或螺母）擰緊至車輛或車輪制造商所

規(guī)定的力矩值。如果沒有規(guī)定，宜設定擰緊力矩為（120±10）Nm。螺栓擰緊方式宜采用星型擰緊或對

角擰緊。對于裝配有法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套的鎂合金車輪，法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套不可重復使

用。

4

T/CAAMTBXXXX—XXXX

6.2.3.2設置載荷，轉速和循環(huán)次數(shù)等試驗參數(shù)，開始試驗。在試驗初始階段，可停機將車輪擰緊螺

栓或螺母重新擰緊一次。試驗過程中如果螺栓斷裂，則更換全部螺栓后繼續(xù)試驗。在試驗期間，輪胎氣

壓將升高，無需調整。試驗過程中定期觀察載荷、振動情況。

6.2.3.3完成規(guī)定試驗循環(huán)次數(shù)后停機，宜采用滲透檢測或其它可接受的方法檢查車輪裂紋情況。

6.2.4失效判據(jù)

出現(xiàn)下列任何一種情況，試驗終止，車輪失效：

a)車輪本體不能繼續(xù)承受試驗載荷或輪胎壓力；

b)車輪任何部位出現(xiàn)裂紋；

c)車輪緊固螺栓的扭矩降至初始值70％以下。

5

附件4：

中汽協(xié)會《乘用車鎂合金車輪彎曲和徑向疲勞性能要求

和試驗方法》團體標準編制說明

一、工作簡要過程

（一）任務來源

1、項目立項背景

1)目前行業(yè)內還沒有Mg合金車輪相關的疲勞性能試驗檢測標準，為更好地、快

速地推動我國Mg合金車輪行業(yè)的發(fā)展，需要盡快制定相關標準。

2)國外目前仍未發(fā)布Mg合金車輪相關的疲勞性能試驗檢測標準，我國需要盡快

制定相關的標準，占領行業(yè)發(fā)展先機，掌握行業(yè)發(fā)展主動權和話語權。

3)我國車輪出口量居世界第一，為提高產品的競爭力，持續(xù)擴大中國車輪走出去，

推動中國制造的車輪成為中國符號，應當制定相應的先進車輪技術標準。

2、任務來源

2018年SAE會議提出技術研究項目鎂合金車輪性能要求及試驗方法，由中信戴卡

股份有限公司進行標準預研工作。

輪標委六屆一次會議：會上全體委員聽取了中信戴卡提出的車輪技術標準研究項

目《乘用車鎂合金車輪彎曲和徑向疲勞性能要求和試驗方法》的研究總結匯報，肯定

了研究價值和意義，同意繼續(xù)進行深入研究并籌備制定車輪團體標準。

本標準利用SAE制定鋼制車輪和鋁制輪疲勞性能的技術路線，制定了全新的Mg

合金車輪彎曲和徑向疲勞性能要求和試驗方法，主要體現(xiàn)在三個方面：1)Mg合金車輪疲

勞性能要求；2)Mg合金車輪樣品的要求及安裝方法；3)試驗結果的判定方法。

3、計劃任務編號

本標準編制是根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會標準制修訂計劃(中汽協(xié)函字(2023)218號

文件)，計劃任務編號:2023-028。

（二）主要起草單位及任務分工

中信戴卡股份有限公司，制定組組長單位，全面負責標準項目的立項、標準文本及

編制說明的編寫、組織及協(xié)調等工作；

東風汽車底盤系統(tǒng)有限公司，制定組成員單位，負責標準項目審核、調研、編寫等

工作；

中汽協(xié)車輪質量監(jiān)督檢測中心有限公司，制定組成員單位，負責試驗驗證、試驗數(shù)

據(jù)采集分析等工作；

浙江萬豐奧威汽輪股份有限公司，制定組成員單位，參與標準編寫工作；

保定市立中車輪制造有限公司，制定組成員單位，參與標準編寫工作。

（三）標準研討情況

2021年6月，在徐州召開的輪標委六屆一次會議上同意籌備制定《乘用車鎂合金

車輪彎曲和徑向疲勞性能要求和試驗方法》團體標準。中信戴卡股份有限公司立即組

織技術人員首先國內外相關的技術標準進行了收集、比對分析等工作。

2021年7月，中信戴卡股份有限公司內部成立工作小組。1)召開本標準首次會議，

形成了團標關鍵內容和性能參數(shù)的確定方案；2)完成了現(xiàn)有技術要求，現(xiàn)有Mg合金試

驗結果匯總及分析，根據(jù)現(xiàn)有的信息和結果做了相關的技術討論。

2021年9月，會議討論確定試驗驗證方案，開展彎曲、徑向、雙軸驗證試驗及相關

應變測量工作。

2021年11月，完成相關驗證試驗，進行數(shù)據(jù)結果討論和標準內容及編制說明的評

審工作。

2021年12月，輪標委六屆二次會議審議了標準草案內容，會議討論后一致同意立

項。會議中：各位專家對于“法蘭隔離墊片flangegasket”和“螺栓孔襯套bolthole

bushing”是否應作為術語進行定義展開了討論，最終暫定保留上述兩個術語；對于動態(tài)

彎曲疲勞試驗失效判據(jù)“a)車輪不能繼續(xù)承受試驗載荷，包括車輪本體、法蘭隔離墊片

和螺栓孔襯套的裝配狀態(tài)發(fā)生改變”，部分專家對“車輪本體、法蘭隔離墊片和螺栓孔

襯套的裝配狀態(tài)發(fā)生改變”提出疑義，經專家組討論后建議將其修改為“a)車輪不能繼

續(xù)承受試驗載荷”，同時，將動態(tài)徑向疲勞試驗失效判據(jù)“a)車輪本體不能繼續(xù)承受試

驗載荷或輪胎壓力，包括車輪本體、法蘭隔離墊片和螺栓孔襯套的裝配狀態(tài)發(fā)生改變”

也修改為“a)車輪本體不能繼續(xù)承受試驗載荷或輪胎壓力”。會后工作組按照會議意見

對標準草案做了修改完善并提交秘書處，做立項備案。

2022年7月，項目組完善了驗證數(shù)據(jù)，并進行了內部研討。

2023年4月10日，通過了中國汽車工業(yè)協(xié)會的立項審查和公示，列入2023年團體

標準研制計劃，項目計劃號為2023-028。工作組對標準草案做了修改完善，形成征求意

見稿。

二、標準編制原則和主要內容

1、標準編制原則

1)規(guī)范性原則。本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第一部分：標準的結

構和編寫》的規(guī)定和要求編制，在標準框架、結構和內容等方面符合要求。

2)標準先進性。鎂合金車輪與鋁合金車輪相比，其可以減輕汽車質量，減少油耗；

具有較高的彈性模量，減震性能好，但是行業(yè)內還沒有鎂合金車輪的試驗檢測標準。本

標準制定時充分研究國內外車輪標準技術水平和考慮我國車輪出口地位，參考國際上車

輪相關標準的技術指標要求，酌情制定適宜我國國情的技術指標。

3)科學實用的原則。標準內容應全面，科學合理。方法經過驗證和評估，重復性好，

便于規(guī)范作業(yè)，標準在車輪行業(yè)應具有較強的可操作性。

2、主要內容介紹

1)鎂合金車輪主要的生產工藝主要分為鑄造和鍛造兩種，鍛造工藝生產的車輪因其

組織致密、性能良好被應用在高端汽車及F1方程式賽車上，采用的材料主要為ZK30和

AZ80，本標準針對ZK30材料開發(fā)了車輪彎曲和徑向疲勞試驗性能要求。

2)利用中信戴卡生產的鎂合金車輪產品進行材料性能檢測、彎曲疲勞試驗、徑向疲

勞試驗、雙軸疲勞試驗驗證，測量應力集中部位的應變數(shù)據(jù)。

3)確定了Mg合金車輪試驗方法。明確了Mg合金車輪的樣品要求、安裝方法和判定

條件。

4)主要技術內容制定的論據(jù)或說明

<1>戴卡生產的鎂合金車輪上取樣，制備材料疲勞試驗試樣，依據(jù)標準《GB/T3075-

2008》和《GB/T24176-2009》分別繪制R=0.1和R=-1的SN曲線；

<2>將繪制的ZK30鎂合金SN曲線進行歸一化處理，將鋼、鋁、鎂材料的SN曲線放

置于統(tǒng)一坐標系下；

<3>利用SAE技術路線計算鎂合金車輪彎曲疲勞加速系數(shù)為1.33和1.6，對應循環(huán)

次數(shù)分別為200000和20000；徑向疲勞試驗強化系數(shù)為2.25，循環(huán)次數(shù)為800000。

表1動態(tài)彎曲疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求

摩擦系數(shù)強化系數(shù)

材料最低循環(huán)次數(shù)

μS

1.33200000

鎂合金0.7

1.6020000

表2動態(tài)徑向疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求

強化系數(shù)

材料最低循環(huán)次數(shù)

K

鎂合金2.25800000

三、采用國際標準和國外先進標準情況

本標準在制定過程中，沒有查詢到相應的國際、國外標準，本標準為原創(chuàng)標準，沒

有采標。

四、主要關鍵指標及試驗驗證情況

1、材料性能

表3鎂合金車輪材料性能

序號取樣部位彈性模量/GPa屈服強度/MPa抗拉強度/MPa延伸率/%

1#輪44.418927922.5

1#輪46.218527716.0

2#輪45.118927822.7

2#輪43.719027820.7

外輪緣

3#輪45.516726315.6

3#輪33.617426815.8

4#輪41.917827019.8

4#輪43.81722679.3

1#輪42.815526519.5

1#輪44.715426519.3

1#輪44.416626722.1

2#輪44.115426418.1

2#輪43.015826417.1

2#輪43.814926018.1

輪輻

3#輪42.714125620.8

3#輪42.514625821.8

3#輪44.214225620.7

4#輪43.315026116.5

4#輪41.815926422.8

4#輪45.415726523.7

1#輪45.525731510.0

輪輞

1#輪44.82503148.2

對中信戴卡鎂合金車輪進行了抽樣驗證。

2、彎曲疲勞試驗驗證

表4彎曲疲勞技術驗證

編號車輪規(guī)格最大靜載荷/kg強化系數(shù)偏距/mm完成轉數(shù)

完成7.5萬轉，

19×18J-CH5253.8928

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋

完成7.5萬轉，

29×18J-CH5253.8928

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋

完成30萬轉，

39×18J-CH5252.1728

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)可見裂紋。

完成30萬轉，

49×18J-CH5252.1728

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)可見裂紋。

完成180萬轉，

59×18J-CH5251.3028

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成180萬轉，

69×18J-CH5251.3028

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成130745轉，

79×18J-CH5253.8928

背面輪輻裂紋38mm。

完成15468轉，

89×18J-CH5255.8228

背面輪輻裂紋40mm。

完成20萬轉、30萬轉，

99.5×18J-CH5902.0348

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

109.5×18J-CH5902.0348

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

119.5×18J-CH5902.0348

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

129.5×18J-CH5902.0348

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成180萬轉，

139.5×18J-CH5901.2748

著色檢查，無可見裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

1410×19J-CHP.C5752.1720

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

1510×19J-CHP.C5752.1720

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

1610×19J-CHP.C5752.1720

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成20萬轉、30萬轉，

1710×19J-CHP.C5752.1720

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成180萬轉，

1810×19J-CHP.C5751.3120

著色檢查，無可見裂紋。

1910×19J-CHP.C5751.3120完成180萬轉，

著色檢查，無可見裂紋。

完成3212轉，

2010×19J-CHP.C5756.0920

正面輪輻穿透性裂紋43mm。

完成8773轉，

2110×19J-CHP.C5754.5620

安裝面裂紋29mm。

完成6321轉，

2210×19J-CHP.C5755.3120

安裝面裂紋31mm。

完成6909轉，

2310×19J-CHP.C5755.3220

輪輻正面、背面穿透性裂紋41mm。

完成6909轉，

2410×19J-CHP.C5754.5620

輪輻正面、背面穿透性裂紋27mm。

完成71865轉，

2510×19J-CHP.C5753.8020

背面輪輻裂紋24mm。

完成15049轉，

2610×19J-CHP.C5755.1420

背面輪輻裂紋43mm。

完成1734轉，

2711×19J-CH6305.5050

中心孔穿透性裂紋92mm。

完成6543轉，

2811×19J-CH6304.1250

中心孔穿透性裂紋32mm。

完成30653轉，

2911×19J-CH6303.4450

背面輪輻裂紋38mm。

對中信戴卡車輪的產品，按本標準規(guī)定的試驗參數(shù)進行了抽樣驗證。

3、徑向疲勞試驗驗證

表5徑向疲勞技術驗證

序號輪載/kg載荷/N加速系數(shù)S充氣壓力輪輞規(guī)格完成轉數(shù)

完成100萬轉、250萬轉，

1525144702.81450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成100萬轉、250萬轉，

2525144702.81450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成100萬轉、250萬轉，

3525144702.81450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

255004.95

145002.82

總計8274000轉，

4525200003.88450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

115002.23

85001.65

50000.97

255004.95

145002.82

200003.88

總計完成8274000轉，

5525450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

115002.23

85001.65

50000.97

完成100萬轉、250萬轉，

6590144702.50450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成100萬轉、250萬轉，

7590144702.50450kPa9×18J-CH

著色檢查，未發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋。

完成100萬轉、250萬轉，

8575158502.81450kPa10×19J-CH