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轮毂是汽车的重要安全件之一,轮毂的可靠性直接或间接的影响其它部件的工作性能,甚至威胁到乘车人员的生命安全。近年来,由于轮毂质量不合格所引发的交通事故也是层出不穷。因此,如何快速有效地对轮毂可靠性进行分析优化是十分必要的。本论文主要从轮毂的拓扑优化设计、参数化设计分析平台建立、疲劳寿命等三部分内容进行分析研究。轮毂轮辐形式多种多样,不同轮毂的轮辐数目不同、轮辐弯曲程度不同、轮辐背部的减重槽体积也不同。本文研究在轮毂概念设计阶段,通过引入轮毂国家标准试验中的弯曲工况和冲击工况加载与约束,对轮毂模型进行刚度约束下的最小体积拓扑优化,从而得出拓扑优化后轮毂轮辐空间形状。轮毂的参数化设计及性能分析平台能够实现轮毂的快速设计与强度校核,从而得到满意的造型。此平台的建立集成了UG的二次开发、ANSYS参数化语言APDL、Visual C++语言和Coin3D。通过在UG对话框中输入相关尺寸参数,完成轮毂造型,并提取关键参数给ANSYS调用。在ANSYS中,利用APDL语言把对轮毂进行各种分析的命令流写进宏文件。利用Visual C++中的函数实现力的大小、不同尺寸等参数输入和宏文件的调用,结合开源软件Coin3D,构建了轮毂性能分析平台,使其能在一个用户界面下完成整个轮毂分析和结果查看功能。此平台的建立对轮毂的设计具有一定的指导意义,相对于传统方法缩短了产品开发时间,提高了效率,降低了设计成本。疲劳破坏是轮毂的主要失效形式之一。在轮毂设计中如果可以预测轮毂的危险部位和疲劳寿命,则能够有的放矢做到轮毂的保养、维修工作。本文参考国内城市轿车循环行驶工况,分析轮毂行驶载荷谱。通过有限元分析得到轮毂受力危险点的应力-时间曲线,提取每一循环修正后的应力幅值编制应力谱。依据疲劳分析理论结合轮毂的S-N曲线,把应力幅值作为疲劳分析的基本参数,将改进的Miner公式用于轮毂的疲劳寿命预测,最终以“循环公里数”度量轮毂疲劳寿命。