汽车轮毂表面缺陷检测技术分析与装置设计

机器视觉作为代替人工检测轮毂表面缺陷的重要手段,是目前该领域的主要研究方向,因此针对汽车轮毂表面缺陷检测技术的研究现状进行了综述与分析。首先,从轮毂表面缺陷的类别和人工检测流程入手,阐述了基于机器视觉的轮毂表面缺陷检测技术的要求和难点。其次,分析了基于机器视觉的智能检测算法的发展历程,包括传统的机器视觉方法在缺陷图像预处理、缺陷定位和特征提取、缺陷分类识别中的应用;卷积神经网络(CNN)等深度学习方法在缺陷检测、分割以及其他方面的应用。最后,介绍了现有轮毂型号识别装置、轮毂缺陷X射线图像采集装置、轮毂表面缺陷图像采集装置,并在分析当前基于机器视觉的智能检测装置在实际应用中的局限性及需要解决的若干关键技术问题的基础上,提出了3种智能检测实验装置设计方案,为全自动快速检测装置的研制与性能提升提供理论与技术支撑。

低压铸造铝合金轮毂工艺参数对缩孔缺陷的影响

乘用车轮毂90%以上采用铝合金低压铸造工艺实现,轮毂铸造缺陷是影响其机械性能和服役安全性的主要因素之一,因此控制轮毂铸件的缺陷不仅是产品质量问题,也是关乎汽车整体的服役安全性问题。本文系统研究并总结了低压铸造工艺参数对孔洞缺陷的影响。针对低压铸造轮毂中可能产生的缩孔缩松缺陷,研究了浇注温度、模具预热温度、充型速度、保压压力等工艺参数对缩孔缺陷分布规律,发现在一定范围内,浇注温度与模具预热温度的上升,均可使金属液充型能力提高,减少缩孔缺陷;但当浇注温度或模具预热温度过高时,缩孔开始增加。在保证不发生欠充型的前提下,充型加压速度越慢,则充型过程越缓慢平稳,缩孔出现的概率越低。随着保压压力的提高,缩孔缺陷减少。

电动汽车轮毂的结构优化

轮毂作为对汽车安全有直接影响的旋转支撑部分,其安全性显得尤为重要。蜂窝结构是一种轻质、高强度的结构,其受力特性与轮毂在弯曲工况下的受力特性高度相似。因此,基于蜂窝结构对轮毂进行仿生设计,并进行响应面优化。最终仿真结果显示,轮毂的弯曲疲劳寿命达到1.72×10^(5)次,满足国标《乘用车车轮弯曲和径向疲劳性能要求及试验方法》(GB/T 5334-2021)中商用汽车轮毂弯曲疲劳寿命的要求。

基于强化学习和拓扑优化的汽车轮毂概念设计方案生成

针对目前汽车轮毂概念设计集中于理论研究,在验证其理论有效性时存在主观性和局限性,并且生成的设计方案可选性小或者未考虑工程性能等问题,提出基于强化学习(RL)和拓扑优化的汽车轮毂概念设计方案生成方法,在轮毂结构设计时生成多个可行概念设计方案。首先,采用拓扑优化理论建立面向汽车轮毂的拓扑优化分析模型;其次,研究带惩罚指数的固体各向同性微结构模型方法(SIMP)和蒙特卡洛算法相结合的概念设计方案生成流程,在探索设计空间时采用softmax算法提升搜索能力,使设计模型能够生成符合工程性能指标的多个轮毂概念设计方案;最后,通过有限元分析工具仿真求证生成的概念方案详细设计后的力学性能。以汽车轮毂的轻量化二维设计为例验证了方法的有效性。

中国铝合金汽车轮毂的回收和再生现状

近年来,随着汽车工业的蓬勃发展,汽车材料的回收和再生成了当下热点话题。其中汽车轮毂是种类庞大的汽车材料中回收价值较高的部分。介绍了中国汽车铝合金轮毂的应用及发展现状,重点分析了铝合金轮毂的回收和再生现状,指出其面临的市场管理及技术难题,并给出了铝合金轮毂回收和再生的对策与建议。

基于拓扑优化理论下汽车轮毂结构轻量化设计

汽车轮毂结构轻量化设计是在保持轮毂功能和性能不变的前提下,尽可能降低其质量,从而减轻整车重量,提高燃油经济性和行驶性能。该文采用OptiStruct通过对轮毂结构进行建模和网格划分,确定了有限元分析的计算模型。然后,在考虑强度、刚度和质量等多个设计约束条件的基础上,利用OptiStruct进行调整材料分布和形状,充分利用材料的受力特性和结构优势,实现了轮毂质量的有效降低,同时保证了其强度和刚度的需求。通过对优化后的汽车轮毂材料进行静态加载测试、动态加载测试和耐久性测试,验证轮毂在实际使用中的稳定性和可靠性,结果表明,优化设计方案能够满足汽车轮毂在各种工况下的设计要求。该研究为汽车轮毂轻量化设计提供了一种有效的方法和技术支持,在汽车工程领域具有一定的理论和实践意义,为汽车轮毂轻量化设计和工程应用提供了有益的参考和借鉴。

汽车直接横摆力矩控制系统综述

汽车直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)系统用于有效避免车辆遇到非预计危险时的侧向运动,以保证汽车运行的稳定性和驾驶的安全性。目前,DYC系统大多采用分层结构。文章首先从车辆状态估计与环境感知、直接横摆力矩控制器设计和力矩分配法这3个角度分析了汽车DYC系统架构,接着重点阐述了其对车速、车间距离、路面信息、横摆角速率以及车辆质心侧偏角等状态信息的获取与处理方法;然后介绍了上层控制器中车辆动力学参考模型、控制结构及不同变量控制的设计方法以及下层控制器中车辆横摆力矩的分配方式;最后总结了汽车直接横摆力矩控制系统现存的问题以及将来发展的方向。

轮毂造型对乘用车气动性能的影响研究

采用计算流体力学数值模拟技术探讨轮毂造型对乘用车气动性能的影响规律。选取12个轮毂样本进行建模和仿真计算,分析了不同轮毂造型造成的空气阻力系数、速度流线、湍动能及散热等性能差异,得到轮毂造型特征对乘用车气动性能的影响因素。基于轮毂造型特征构建对比样本组,分析归纳各组仿真计算结果。总结单一轮毂造型特征的影响规律,并通过综合设计样本验证。结果表明:轮辐的镂空正投影面积比、表面平整度、单元形状及有无自旋均对乘用车的气动阻力及制动盘散热性能有显著影响。

基于概念设计的汽车轮毂轻量化设计

为达到汽车轮毂轻量化目的,在汽车轮毂的概念设计阶段对汽车轮毂进行结构寻优。用拓扑优化技术作为概念设计的方法,建立基于变密度拓扑优化方法的汽车轮毂概念设计数学模型;利用ProE三维建模软件建立某汽车轮毂的三维模型和概念几何模型;使用Hypermesh前处理软件建立某汽车轮毂的概念设计有限元模型,然后引用折中规划法解决多工况问题,在Optistruct结构优化软件中建立汽车轮毂的优化模型和优化参数;利用拓扑优化技术在hyperworks软件OSSmooth模块构建了3种轮毂的创新型拓扑结构,分别将3种不同的拓扑结构导入CAD软件进行二次设计,对二次设计后的新型轮毂进行有限元分析。结果表明:在满足材料许用应力的前提下,7辐轮毂相比8辐、9辐以及原轮毂更满足要求,质量比原轮毂减小12.2%。

无迹卡尔曼滤波观测下轮毂电机电动车横摆稳定性控制

针对轮毂电机驱动电动汽车在不同附着系数的路面行驶容易导致横摆稳定性下降的问题,设计了轮毂电机驱动电动汽车横向稳定性控制系统,并提出了基于无迹卡尔曼滤波状态观测的制动力矩分配控制策略。首先,基于无迹卡尔曼滤波算法搭建了无迹卡尔曼滤波观测器,通过无迹变换确定采样点,以提高在非线性状态下均值以及协方差的计算精度,并简化计算,实现快速准确地识别和采集轮胎与路面间的附着系数参数,进而提高控制系统的响应速度和响应精度;其次,提出了控制策略采用分层控制结构,上层将车辆的横摆角速度和质心侧偏角作为控制目标,通过搭建的模糊神经网络控制器,用来计算汽车稳定行驶所需要的期望横摆力矩。下层则结合观测到的路面附着系数制定差动制动逻辑控制规则,并提出了单轮/单侧差动制动控制策略,控制各驱动电机将驱动力矩进行合理分配。最后,利用Simulink和Carsim软件搭建联合仿真平台进行了仿真验证。结果表明:在高、低附着系数情况下,横摆稳定性控制策略能够实现汽车横摆角速度和质心侧偏角对理想值的精确跟随,汽车横摆角速度和质心侧偏角的控制效果分别提高了28%和27%,使车辆具有较好的路径跟踪能力,提高了轮毂电机驱动电动车的横摆稳定性以及主动安全性。

碳纤维复合材料在汽车结构件中的应用研究进展

碳纤维增强复合材料(CFRP)有轻质、高比强度、高比模量等优异的力学性能,在汽车轻量化领域拥有巨大的应用潜力。本文从复合材料轮毂、板簧、传动轴等汽车结构件的研究进展、工艺制备等方面,阐述了CFRP在汽车轻量化领域中的应用,展望了CFRP在汽车工业中的应用前景和发展瓶颈。

环境温度对乘用车轮毂轴承摩擦能耗的影响试验研究

轮毂轴承是汽车底盘车轮上重要的零部件,为了降低汽车单位里程油耗或电耗,对在行车过程中环境温度对车轮轮毂轴承摩擦力矩和摩擦能耗的影响进行了研究。首先,给出了2种轮毂轴承摩擦力矩理论计算公式,提出了轮毂轴承摩擦能耗试验评估计算方法;然后,根据公式及相关原理对环境温度影响轮毂轴承摩擦能耗进行了理论分析,得出了初步结论;最后,利用目前国际最先进的轮毂轴承摩擦力矩及能耗试验设备,设置了特定路谱试验程序,按照恒定车速、中国路谱轻型汽车循环乘客试验(CLTC-P)和欧洲路谱新标欧洲循环测试(NEDC)试验条件,分别在不同的温度环境下进行了试验验证。研究结果表明:汽车在恒定车速下行驶,环境温度越高,轮毂轴承摩擦力矩越小,在40℃高温环境下,轮毂轴承摩擦力矩比-20℃低温下的摩擦力矩降低了约50%;汽车无论是按照CLTC-P路谱还是NEDC路谱行驶,环境温度越高,轮毂轴承摩擦能耗越小,在40℃高温环境下,轮毂轴承摩擦能耗比-20℃低温下的摩擦能耗降低了约60%,这也是汽车在冬天时单位里程油耗或电耗比夏天高的原因之一。

关联用户道路与试验场的迭代算法研究

以某牵引车型为研究对象,阐述了一种建立汽车试验场与用户道路当量关系的迭代算法。首先利用标定系数法得到轴头六分力与应变的关系,然后在试验场和用户道路分别采集应变数据,通过解耦得到两种工况下的轴头六分力。以轴头六分力为关联目标,利用迭代算法进行用户道路和试验场的相关计算,得到试验场各种特征路面的循环次数。

用改进的史密斯公式预测汽车车轮疲劳寿命

根据疲劳寿命预测理论 ,将史密斯公式作适当的改进 ,使之包含影响高周疲劳寿命的因素 .引用LBF研究所的八级载荷谱作为车轮工作时的载荷谱 ,用有限元分析的应力值作为基本参数 ,将改进后的史密斯公式用于车轮的疲劳寿命预测 。

汽车车轮结构强度分析

针对车轮动态弯曲疲劳试验建立了两种轿车车轮的静态线性有限元模型 ,它们可以有效地用来确定车轮结构的危险点 ,即结构中计算应力 (vonMises应力 )比较大的点。结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度。对车轮结构上计算应力较大的测点进行实验应力分析 ,验证有限元分析结果。对结构危险点的应力状态进行分析 ,有助于预测车轮疲劳裂纹的发生方向和引起疲劳损伤的主要应力循环 ,在所研究的车轮结构中也就是沿着车轮径向的正应力变程。分析还表明 ,在动态弯曲疲劳试验中 。

汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究

针对车轮动态弯曲疲劳试验,对车轮结构在三种作用力(螺栓预紧力、离心力和试验弯矩)下的应力分布情况,分别进行有限元分析,可以有效反映离心力对车轮结构应力分布的影响,以及动态弯矩作用下车轮结构的危险点和应力分布的变化情况。结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度。进行螺栓孔变形试验,验证螺栓预紧力作用下螺栓孔变形量的有限元计算结果。对车轮结构危险点进行静态和旋转一周的实验应力分析,验证动态弯矩有限元分析结果。分析表明,采用材料线性有限元分析并不能有效模拟螺栓孔变形量,离心力对车轮结构应力分布影响不大,可以忽略,动态弯曲疲劳试验中,车轮结构各点承受的是非对称应力循环,弯曲试验的动态弯矩有限元分析能较好地模拟出车轮结构的应力水平,给后续的疲劳寿命分析提供更可靠的依据。

夹杂物尺寸对汽车车轮用钢疲劳寿命的影响

采用MTS858电液伺服疲劳实验机研究了高强度车轮用钢的疲劳寿命,并用Quanta 600环境扫描电子显微镜对疲劳断口形貌进行了观察。通过对实验数据分析,计算得出了夹杂物的临界尺寸,并根据正态分布理论对车轮钢的疲劳寿命进行了预测。研究结果表明,疲劳裂纹均是从内部或者亚表面的夹杂物处萌生;能谱分析表明:夹杂物的成分主要是钙铝的氧化物,测量所得裂纹源处夹杂物尺寸大部分超过了临界尺寸。

汽车轮毂铸锻一体化制造工艺

为生产高性能、低成本、重量轻的汽车轮毂,铝合金材料得到广泛应用;为降低部件的重量,结构轻量化技术被普遍应用于产品设计阶段。传统轮毂铸造工艺对零件性能有所提高,但对其内部组织的改善并不明显。铸锻一体化成形工艺则可以减少甚至消除铸造缺陷,提高工件性能,与铸造工艺相比,该工艺成形出的铝合金轮毂性能接近锻造的铝合金轮毂,质量高,重量轻,且比锻造工艺成本低、工艺简单。文章以17in.铝合金汽车轮毂为对象,采用拓扑优化方法对轮毂进行轻量化设计,并采用有限元仿真与实验相结合的方法,对铝合金轮毂的铸锻一体化成形工艺进行深入研究。通过FORGE软件对铝合金汽车轮毂铸锻一体化成形工艺的主要影响因素,即模具温度、活塞压射压力、锻造速度进行有限元仿真,得到不同参数对成形过程的影响规律。

汽车车轮轮辐疲劳裂纹位置预估

针对汽车车轮钢圈,建立有限元模型,进行应力分析和疲劳裂纹位置预估.通过施加合理的载荷及边界条件,分析车轮工作过程中的应力变化情况,从而预估汽车车轮疲劳裂纹位置.对比预估和试验结果表明,通过有限元计算预估的车轮疲劳裂纹位置与通过试验得到的疲劳裂纹位置很吻合.

镁合金汽车轮毂挤压成形工艺研究

通过对镁合金汽车轮毂成形难点的分析,制定出一套合理的成形方案。重点介绍了正挤压工序。通过分析坯料预热、模具预热及挤压速度等对正挤压的影响来合理控制坯料预热温度、模具预热温度、挤压速度以实现镁合金轮毂产品的成形,从而获得力学性能优于铸造成形的汽车轮毂。该工艺的提出为汽车轮毂的发展提供了有价值的参考依据。