汽车转向节拓扑优化方法研究及应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2014年(第36卷)第4期AutomotiveEngineering2014087汽车转向节拓扑优化方法研究及应用水兰凤崇-，张浩锴，r，王家豪r，陈吉清(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640；2．华南理工大学，广东省汽车工程重点实验室，广州510640)[摘要]为使汽车悬架系统中机件转向节在轻量化的基础上满足各工况下的汽车动力学性能要求，运用折衷规划法定义多工况下转向节的静态刚度和第1阶模态频率最大化的综合目标函数，进行结构的拓扑优化。以某方程式赛车转向节为例进行优化的结果表明，转向节的刚度

2、和1阶模态频率均有显著提高，质量有所减轻，说明该方法可行有效。关键词：转向节；多工况；折衷规划；拓扑优化StudyandApplicationofTopologyOptimizationTechniqueforVehicleSteeringKnucklesLanFengchong，ZhangHaokai，WangJiahao，＆ChenJiqing，。1．SchoolofMechanical＆AutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology，GuangzhoU510640；2．SouthChin

3、aUniversityofTechnology，GuangdongProvincialKeyLaboratoryofAutomotiveEngineering，Guangzhou510640[Abstract]Forsteeringknuckle,thekeypartofvehiclesteeringsystem，tomeetthedynamicsperformancerequirementsofvehicleindifferentconditionsonthebaseoflightweighting，acombinedobjectivefunction

4、formaxi-mizingboththestaticstiffnessandthefirstordermodalfrequencyofsteeringknuckleundermulti—conditionsiSde—finedbyapplyingthecompromiseprogrammingtechnique，andastructuraltopologyoptimizationisconducted011thesteeringknuckleofaFormularacingcarasanexample,Theresultsshowthatboththe

5、staticstiffnessandthefirstordermodalfrequencyofsteeringknuckleincreasesignificantlywithsomereductioninitsmass，indicatingthefeasi—bilityandeffectivenessofthetechniqueadopted．Keywords：steeringknuckle；multi-conditions；compromiseprogramming；topologyoptimization题的不同可分为拓扑优化、形状优化和尺寸优化。日

6、IJ舌针对转向节的结构特点，结构拓扑优化最适用于结构设计的初始阶段，用来提供参考意义很强的概念转向节是汽车悬架系统的重要机件，它连接轮性的设计方案。与先设计再校核的传统设计方法不毂和悬架控制臂，同时是转向节臂与制动卡钳的安同，拓扑优化是由CAE驱动的设计思路。装载体，承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销当前大部分的拓扑优化均是以结构的某个性能转动而使汽车转向，确保汽车稳定行驶并灵敏传递指标最大化或最小化为目标函数进行的单目标优行驶方向。在汽车行驶状态下，它承受着复杂多变化，再对优化后的新结构进行分析以验证其他指标。的载荷工况。因此需要有较大的刚度和足够

7、的强度由于不同指标之间具有不一致性，这种方法很难得与安全系数；同时还要尽可能减轻质量，以满足操纵到最优的结构。为了使结构在多个工况或多个性能稳定性和整车轻量化的要求。转向节的优化首先是指标同时达到最优，许多学者对结构的多目标拓扑一个结构优化问题，结构优化按设计变量和面向问优化问题进行了研究。文献[1]中采用带权重的折广东省科技厅产学研合作项目(2011A090200107)资助。原稿收到日期为2012年4月5日，修改稿收到日期为2012年8月20日。学兔兔www.xuetutu.com2014(Vo1．36)No．4兰凤崇，等：汽车转向节拓扑优化方法研究

8、及应用·465·衷规划法进行车架的拓扑优化，实现了客车车架结小的矢量J，因此折衷