轮毂轻量化是汽车实现节能减排、提升性能的重要手段之一，轮毂的合理优化可以有效改善汽车的行驶体验。

如下图所示，蓝色部分为车身部分，黄色部分即为减震弹簧，绿色部分为避震部分，红色部分则为车轮等部件，而车轮又包括轮胎、轮毂等。

坊间流传着这么一句话：簧下一公斤，簧上十公斤。它的含义是，簧下质量降低1kg，取得的优化效果大致相当于簧上减去10kg。虽然这种说法并没有得到官方的证实，但也从另一个方面体现了簧下减重的重要性。

基于以上内容，我们尝试使用Ameba对于轮毂进行拓扑优化。

首先需要确定初始模型,通过查阅相关资料可以得知，轮毂主要是由以下部件组成，如下图所示，它们分别是轮辋、轮辐、偏距、轮缘、槽底、气门室、胎圈座。

一、构造轮毂初始模型

根据相关现行标准，使用Rhino进行初始轮毂模型的初始模型的创建。

▲图1 Rhino初始模型

二、Ameba优化过程

我们对轮毂的使用进行受力分析，其受力主要分为以下几个方面：

（1）由于自身车重，承受来自地面的支撑反力。

（2）汽车在行驶过程中承受的弯矩

根据以上受力分析，使用Ameba进行拓扑优化。本次尝试五幅和八幅两种轮毂方案的优化，流程图如下。目标体积分数为30%。

▲图2 Ameba优化流程图

▲图3 五辐轮毂优化过程

▲图4 五辐轮毂重构模型

▲图5 五辐轮毂效果图

▲图6 八辐轮毂优化过程 ▲图6 八辐轮毂优化过程

▲图7 八辐轮毂重构模型

▲图8 八辐轮毂效果图

▲图9 五辐、八辐轮毂对比效果图一

▲图10 五辐、八辐轮毂对比效果图二

▲图11 效果图

三、结语

使用Ameba来进行拓扑优化，优化轮毂设计，使轮毂的造型更加合理，优化结果的目标分数达到了30%，在满足轮毂性能的前提下，既达到了减重的目的，也展示了更为丰富的设计形态。

与此同时，考虑到汽车行驶中工况复杂，因非汽车制造专业，并未将所有工况考虑完全，仅使用两种工况，来完成了Ameba拓扑优化设计，希望通过这样的案例来引发更多的思考和更加优秀的设计。

本次案例分享就到这里了，希望大家留言探讨。