轻量化正成为21世纪摩托车行业的研究前沿和热点之一,在保证安全性能和使用性能的前提下,如何提高使用寿命及降低成本成为企业发展的技术核心问题。有资料表明,对于燃油经济性的提高,减轻车轮的重量比减轻摩托车其它部件的重量更为有效。摩托车车轮是A级安全件,轮辋作为车轮的核心部件,对摩托车的安全性和可靠性起着至关重要的作用,对轻量化设计具有十分重要的意义。对于现代制造业而言,除了一些主观可控因素之外,成形技术不易更改或变革,较为一致的观点认为影响轮辋制造重量的直接因素是产品的截面设计,基于有限元法的轮辋分析也越来越受到人们的关注。本文采用UG NX、Hyper Mesh和ANSYS Workbench三个软件协同设计建立了11个不同截面的摩托车轮辋模型,通过自定义铝合金材料属性、简化接触及边界条件,进行了径向载荷试验条件下的有限元强度分析,计算结果表明:①11个轮辋模型中,最大等效应力的最大值为413.74MPa,最大等效应力值的最小值为386.65MPa,应力极大值位于固定块与运动块接触的轮辋部分;②最危险的断裂点位于固定块与运动块正对的槽底部及与之竖直方向成90°角的槽底部分;③轮辋的高度和轮辋的厚度可以影响轮辋的重量;④在保证使用要求的条件下,轮辋结构可进行优化设计。根据径向载荷试验的强度分析结果,选取了轮辋的轮缘半径、槽底半径及轮辋高度作为设计变量,基于Workbench进行了优化分析。采用了相关参数法确定各设计变量对轮辋重量、等效应力及支反力的影响程度,获得了设计变量合理的尺寸范围和优化方案。将此优化方案与响应面法、目标驱动优化技术方法所获得的两种优化方案进行了对比分析,轮辋尺寸圆整处理后对优化设计的轮辋结构进行基于径向载荷试验的强度校核。最后优化结果表明:参数相关法、响应面法及多目标驱动优化的轮辋重量从之前的1.80kg分别减轻到1.67kg、1.64kg及1.65kg,减重率分别为7.19%、8.80%及8.33%。本课题研究所采用的协同设计方法不仅为企业节省了材料、降低了成本,而且大大缩短了轮辋的开发周期。所提出的结合有限元分析技术的一体化设计模式,可以有效地指导新型轮辋的产品开发和试制,为提升现代轮辋的绿色设计和精益生产技术水平开展了有益的理论探索和实践尝试。