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摘要：本文主要介紹輪輞剛度對整車NVH的影響，通過競品數據對輪輞尺寸大小、重量及剛度關系進行分析，并對多組輪輞設計方案進行有限元分析，總結出有效提升車輪設計剛度并實現最大程度輕量化的設計方法。
關鍵詞：輪輞;噪音;輕量化;剛度;輪輞尺寸
1前言
隨著汽車工業的發展，尤其是純電動汽車的大力推廣，各車企也加快了純電動汽車的開發進程。純電汽車將給顧客帶來全新的駕乘體驗，尤其是汽車高速行駛過程駕駛室內的靜謐感受，而這種舒適性聲音的追求必將是顧客選擇愛車的一種重要指標。汽車NVH性能與每個汽車部件息息相關，是整個零件系統的集中體現，造型、材料選型、料厚、斷面結構、零件制造工藝、噴涂工藝、焊接工藝等均對NVH有所影響。但同時隨著能源短缺、環境污染等問題的不斷加劇，以汽車行業為切入點，全球進入綠色、環保新技術新材料的發展新階段。為降低汽車油耗，提高汽車動力經濟型，汽車行業不斷將汽車輕量化水平的提升作為重要手段。故在汽車開發過程中，還要考慮到輕量化設計，而本文分析的是車輪輪輞輕量化與剛度的關系，以及車輪剛度與NVH的關系，為車輪最優設計提供設計參考。
2車輪橫向剛度對NVH影響
汽車車輪橫向剛度指側向力靜態加載時，輪心處單位位移對應的橫向力，而車輪橫向剛度大小將影響整車行駛過程噪音水平。為探測車輪橫向剛度對噪音的影響，對一競品車選擇不同剛度的輪輞進行測試，測試條件如下：輪輞剛度：測試胎壓：前后胎壓各2.4bar測試路面：大粒徑粗糙路測試速度：粗糙路40kph&60kph測試溫度：10±3攝氏度；麥克風位置：主駕外耳，右后外耳；乘員：2人：駕駛員位置，右后位置；油量：1/2左右由圖2及圖3測試數據形成的折線圖可以看出：整車前后排噪聲與輪輞剛度大致呈反比形式，剛度提升后噪音水平會降低。車輪橫向剛度的理論計算公式為：tMfffK−=2122車輪2(2π)1f1：車輪共振頻率，單位Hz；f2：車輪反共振頻率，單位Hz；Mt為車輪重量，單位kg；其中f1、f2與輪輞造型、結構相關，由公式看出剛度與重量成正比關系，與試驗結果吻合。
3輪輞剛度與輪輞尺寸關系
對競品車不同輪輞尺寸的重量及剛度關系測試由車輪剛度及重量統計數據形成的折線圖可以看出：車輪重量隨尺寸增加而加大，但是車輪剛度隨之下降；剛度與重量比值隨著車輪尺寸的增加而降低。故大尺寸車輪剛度提升比較困難，除非犧牲成本因素大幅增加車輪重量。
4輪輞剛度與輕量化設計
針對同一尺寸輪輞，對輪輞區分7個不同位置實施輕量化方案探究對剛度的影響，如圖6所示：從表3分析測試結果可以看出輪輞的1、2、3、4區域重量的增減對輪輞剛度的影響比重偏大，而輪緣區域重量增加并未明顯提升輪輞剛度。
5結論
通過實際測試及理論分析結果可以看出提高車輪橫向剛度可改善車內噪音水平，剛度不達標時，建議優先在輪輻中心處增加重量：如增加法蘭厚度、輪輻截面厚度。輪緣處厚度減薄對橫向剛度影響較小，在保證疲勞耐久及強度的前提下可適當減薄以達到輕量化設計目的。
參考文獻：
[1]GB／T23663-2009汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法.
[2]李波，車輪結構對車輪剛性影響的研究，內燃機與配件，2020（3）：58-60.
[3]徐彥福，鋁合金車輪設計及結構分析，建筑工程技術與設計，2018（34）：4021.
作者:張銘潔 李文中 趙勝濤 單位:吉利汽車研究院（寧波）有限公司
