中北大学2012届毕业设计说明书
轮轮毂,既可保证安全,又可大幅度减轻负重轮轮毂的质量,对减轻全武器系统质量有利[4]。包头钢铁设计研究总院冶金设备所的刘晓锦、孔繁钢在《铝合金诱导轮本体的铸造工艺》一文中对怎样采用铸造工艺制备铝合金诱导轮进行了详细的分析
[13]
。
国内铝合金轮毂的制造主要采用较低成本的低压铸造工艺，约占全部产量的
80%以上；其次是采用最简便的重力铸造工艺，约占其全部产量的20%不到。部分企业也采用挤压铸造工艺，其产品质量有所提高，取得较好的效果。在铝合金轮毂加工方面，一般采用数控机床，高精度自动化柔性加工系统：采用自动化涂装工艺，喷粉技术在表面涂装方面，渐有替代喷漆之势，少部分企业还采用先进的真空电镀涂装技术；在热处理试验检测方面，基本都接近或达到国外先进水平[14]。但目前半固态加工(既非完全液态、又非完全固态的金属浆料加工成形的方法[17] )专用成套设备供应商主要分布在西方发达国家，而且预制坯料等关键技术为西方少数大型公司所垄断，因此国内采用半固态加工技术必须依赖进口，专利费用高，投资巨大[12]。 1.4 铝合金轮毂的发展趋势
为了适应车辆更安全、更节能、降低噪声等要求，铝合金轮毂正在向大直径、轻量化、宽轮辋、高强度、更美观等方向发展。据预测，未来的几年，18英寸直径车轮将会成为轿车车轮的标准配置。轮毂生产商已开始着手安排22、24英寸及以上轮毂的生产线。为了使车轮更美观，一般采用镀铬、抛光、喷漆、喷粉、加装不锈钢和塑料轮毂盖等方法[10]。
由于铝合金具有高比强度、耐蚀性、易成型、热稳定性与再生性好和简化结构等一系列优点能满足军工和民用的特殊要求[3]，加上铝合金轮毂在民用方面的成熟应用，在履带式自行火炮上采用铝合金诱导轮的相关研究会越来越深入。 1.5 研究内容
本毕业设计所设计的内容是履带式自行火炮的铝合金诱导轮的设计。具体可分为以下步骤：
(1) 铝合金诱导轮的结构设计。
(2) 铝合金诱导轮的强度和刚度计算，以及疲劳寿命分析。 (3) 铝合金诱导轮的设计评价。
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(4) 出工程图。 1.6 研究手段
1.6.1 铝合金诱导轮的结构设计
根据总体装配要求，确定诱导轮的接口尺寸。在确定接口尺寸后，参考钢制诱导轮的结构，再进行铝合金诱导轮的具体结构设计，其中包括单排还是双排，减振方式，减振材料的选用等，并同时用三维软件Pro/E进行实体建模，初步设计其具体结构。
1.6.2 铝合金诱导轮的强度和刚度计算，以及疲劳寿命分析
在具体结构确定后，根据总体要求，建立其力学模型（分为射击状态和行军状态两种情况），用理论力学的知识进行受力分析（包括履带张紧力的计算等），清楚诱导轮各个部位的受力类型及其大小（是否受弯矩和扭矩等），再利用材料力学的知识对其进行强度和刚度计算。在强度和刚度满足要求的情况下，将三维模型导入ANSYS软件中，合理划分网格，并按实际受力情况施加载荷和限制自由度，利用ANSYS软件进行有限元分析，得出其疲劳寿命。并且可根据应力云图看出哪些地方会出现应力集中，以作为结构调整的根据。 1.6.3 铝合金诱导轮的设计评价
参考钢制诱导轮的评估方法，选取合适的安全系数范围，若计算所得强度安全系数落在所取范围内，则强度满足要求。若最大变形相对总体尺寸变化不大，处在合理范围内，则刚度也满足要求。最后根据总体战术技术指标评价其疲劳寿命是否满足要求。在强度和刚度以及疲劳寿命都满足要求的情况下，最后评价其是否能满足总体装配关系。若各项都满足要求，则设计合理。 1.6.4 出工程图
在强度和刚度以及疲劳寿命等都满足要求的情况下进行结构评价，最终确定具体结构方案，利用制图软件Pro/E和AutoCAD画出工程图。若强度、刚度、疲劳寿命中任一项不满足要求，则修改结构尺寸，修改后再进行强度、刚度计算和疲劳寿命分析，如此反复，直到满足所有要求。设计流程图如下：
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具体 结构强度、刚尺寸度、疲劳寿满足要求 （实命分析 体建模） 不满足要求 结构方案评价 第 6页出工程图和说明书 共40页
总体尺寸
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2 诱导轮初步结构确定
2.1初步结构设计
确定总体接口尺寸后，参考钢制诱导轮的结构，再进行铝合金诱导轮的具体结构设计，其中包括单排还是双排，减振方式，减振材料的选用等，并同时用三维软件Pro/E进行实体建模。
接口尺寸如下：
d?510mm，诱导轮外圈与履带接触圆周面直径。 D?225mm，诱导轮内圈与轴承配合直径。
W1?54mm,诱导轮内圈与轴承配合面宽度。 W2?169mm,诱导轮内圈总宽度。
W3?220mm，诱导轮外圈总宽度。
诱导轮选用双排全金属轮缘结构，初步设计其具体结构有如下几种方案。 2.1.1方案一
图2.1 方案一三维视图
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图2.2 方案一三维视图
上方案主要考虑保证接口尺寸不变，从结构的承力性出发，采用对称双排结构，筋板相对于腹板成对称分布，筋板厚度为12mm，筋板轮廓为斜直线。腹板厚度为
10mm，腹板上有均匀分布的圆形通孔共8个，通孔直径80mm。
2.1.2 方案二
图2.3 方案二三维视图
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