關于鋼制車輪變形問題探討

賈永輝

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西 柳州 545007）

車輪是連接輪轂與輪胎的承受負荷旋轉體，通常由輪輻和輪輞兩部分組成，起著承載、轉向、驅動、制動等作用，是車輛行駛系統中重要的安全結構部件。車輪亦屬于外觀零部件，因合理考慮天氣、路況及工作環境等因素，應長期保持其外觀效果。輪輞對輪胎起到支撐及固定作用，對于無內胎輪胎還起到保氣作用。

鋼制車輪變形問題是客戶經常遇見的問題之一，在嚴重時，會造成車輪輪胎系統瞬間缺氣，直接影響行車安全。現有的針對車輪性能的標準僅涉及彎曲疲勞試驗、徑向疲勞試驗和側向沖擊試驗等，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某款車輛車輪輪緣變形問題的解決經驗，通過對材料、尺寸、結構以及驗證方法等幾個方面進行展開分析，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），車輪受到沖擊，當輪緣剛度不足時，就造成永久性變形的現象。

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，抗拉強度和屈服強度都提高了很多。材料強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。目前隨著沖壓技術的不斷完善以及鋼材品質及性能的不斷提升，該問題已經得到了妥善的解決。

2.2 尺寸分析

在輪胎規格不變的情況下，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 輪緣結構分析

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，在原尺寸的基礎上增加了輪緣翻邊高度0.9mm的要求。

圖2 新舊材料輪緣結構分析

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的速度進行實車沖擊試驗。

3.2 試驗結果

通過圖3的試驗結果可以看出：

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

（2）通過材料、尺寸及結果更改，可有效地提高輪輞的抗沖擊能力。

圖3 試驗結果

4 結束語

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

（1）設計方面：應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；合理設計輪緣的結構；選擇合理的輪胎氣壓值。

（2）驗證方面：通過大量的數據對比分析，建立合理的車輪沖擊試驗標準及規范，形成有效的零部件驗證機制。