某型汽车前悬架控制臂的结构分析与优化

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1、硕士学位论文MASTER´SDISSERTATION论文题目某型汽车前悬架控制臂的结构分析与优化作者姓名李向伟学科专业机械设计及理论指导教师臧新良教授2015年5月I中图分类号：TH122学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文某型汽车前悬架控制臂的结构分析与优化硕士研究生：李向伟导师：臧新良教授申请学位：工学硕士学科专业：机械设计及理论所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月26日授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalDesignandTheorySTRUCTUREANALYSIS

2、ANDOPTIMIZATIONOFFRONTSUSPENSIONCONTROLARMOFANAUTOMOBILEByLiXiangweiSupervisor:ProfessorZangXinliangYanShanUniversityMay.2015III燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《某型汽车前悬架控制臂的结构分析与优化》是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

3、以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《某型汽车前悬架控制臂的结构分析与优化》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□

4、。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要悬架系统是汽车的重要组成部分，对汽车行驶平顺性和操纵稳定性有直接的影响。控制臂作为悬架重要的传力和导向部件，车辆在各种路况正常行使时受载情况十分复杂。为使汽车节约燃油、增强动力、稳定转向和减缓轮胎磨损，要求控制臂必须具有足够的强度、刚度，且实现轻量化设计。本课题根据某型汽车麦弗逊前悬架的开发过程，综合运用多体动力学、有限元法和现代结构优化设计理论对详细设计阶段的控制臂进行模态分析、静强度分析和结构优化设计。主要研究内容如下：①采用ADAMS/Car建立某车型麦弗逊

5、前悬架的虚拟样机模型，并进行两前轮同方向/反方向跳动的弹性运动学仿真。根据悬架模型车轮定位参数变化规律，验证悬架模型是否准确。依据Q/CCSY654-2013标准，计算出在制动、加速、转向和颠簸四种极限工况下轮胎接地点的受力。在ADAMS/Car的悬架模型中添加轮胎接地点的受力，获取控制臂铰接点的载荷。②基于CATIA建立控制臂精确的三维模型，采用HyperMesh进行网格单元划分，建立各部件间的连接关系，生成有限元计算模型。运用Radioss计算分析控制臂的自由模态和静强度，根据分析控制臂的第1阶弹性固有频率和静强度的数值结果判断材料的冗余

6、度，完成轻量化设计。③在控制臂静强度分析的模型的基础上，将质量最小作为目标函数，以材料的屈服极限和该车型的共振频率为约束条件，利用Optistruct对详细设计阶段的控制臂的上下板的厚度值进行尺寸优化。对比控制臂优化前后的静强度和弹性固有频率结果，分析判断控制臂的轻量化设计的可行性。关键字：麦弗逊悬架；控制臂；多体动力学；有限元法；尺寸优化VAbstractSuspensionsystem,whichhasagreatinfluenceuponrunningsmoothnessandmanipulationstability,isaverys

7、ignificantpartoftheautomobile.Thecontrolarminthesuspensionsystemplaysancriticalroleintheguidanceandforcetransmission.Theforceanalysisofthecontrolarmisverycomplicatedinthesuspensionduringtheautomobilenormallydrivingunderthevariousroadconditions.Inordertoimprovetheautomobileo

8、ffueleconomy,power,steeringstabilityandthetirewear,thestructurestrength,stiffnesso