针对汽车钢制车轮研发周期长和生产成本高的问题,以15×5J钢制车轮为例,基于ANSYS Workbench 19.2软件完成车轮重要尺寸的参数化建模并创建车轮弯曲疲劳试验有限元模型,采用优化空间填充设计法,生成车轮重量及Mises应力的试验数据,获得车轮重量及应力响应面,最终在短期内成功确定车轮最优轻量化数模并应用于生产。实物测试实验结果表明轻量化测试车轮符合SAE标准,车轮厚度是最重要的安全影响因素且不应小于4mm,优化后车轮减重3.69%,测试验证了仿真结果的正确性。

针对数据采样圆弧插补算法进给速度慢、加工效率低等问题,提出一种模拟可配置电子凸轮箱的插补方法,构建了圆弧插补算法模型。采用硬件描述语言设计圆弧插补模块,基于FPGA控制系统建立多轴联动的运动控制实验平台。实验数据表明:当圆弧路径的半径为10000个脉冲当量时,电机运行的误差峰值为11.4个,误差为0.114%;当圆弧路径的半径为15000个脉冲当量时,电机运行的误差峰值为13.2个,误差为0.088%。误差峰值出现在伺服电机换向时,是由其自身的机械特性和传动刚性所致。结果表明:电子凸轮箱式插补算法的插补轴并行独立,因此其速度快、精度高、可靠性强;通过调节各插补轴分量形成各类圆弧轨迹路径,因此方便、灵活且柔性高。