基于HyperWorks与ADAMS∕Car联合仿真的后副车架轻量化研究.pdf

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1、现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2016年第7期基于HyperWorks与ADAMS／Car联合仿真的后副车架轻量化研究+邢艺文，王东方，王燕(南京工业大学机械与动力工程学院，南京211816)摘要：以制动工况为例，根据ADAMS／Car软件仿真计算得到的载荷，对后副车架有限元模型进行静态及动态特性分析。在确定具有优化余量的前提下，以副车架优化区域每个单元的单元密度为设计变量，以加权应变能最小为优化目标，采用变密度拓扑优化方法进行轻量化设计，最终实现后副车架减重7．4％。对

2、优化后的副车架进行强度及模态校验．结果表明新结构满足使用要求，且质量分配更加合理，为副车架的优化及改进设计工作提供了一定的参考。关键词：制动工况；后副车架；拓扑优化；轻量化设计中图分类号：U463．32文献标志码：A文章编号：1671—3133(2016)07—0076—06DOI：10．16731／j．cnki．1671—3133．2016．07．016Studyonthelightweightoftherearsub—framebasedontheCO．simulationofHyperWorksandADAMS

3、／CarXingYiwen，WangDongfang，WangYan(CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816，China)Abstract：Basedontheexampleofbrakecondition，thestaticanddynamiccharacteristicofthesub—Namearecarriedoutviaeom—putationalloadwhichiseMeulat

4、edbyADAMS／Car．Underthepremiseofoptimizedallowance，withthecelldensityofoptimizedregionasdesignvariables，withminimumweightedstrainenergyastheobject，adoptsthewayofvariabledensitytopologyoptimi-zationmethodstorealizethelightweightdesign．Finally，therearsub—frameisli

5、ghtened7．4％．Afterthat，checkoutthestrengthandmodaloftheoptimizedsub—frame．Itturnsouttobethatnewstructuremeetstheusingrequirementsandqualitydistributionismorereasonable．Theresultsprovidedareferencefortheoptimizationandimprovementofthesub—frame．Keywords：brakingcon

6、dition；rearsub—Name；topology—optimization；lightweightdesign0引言随着国家关于“节能减排”政策的公布，混合动力汽车越来越受到各大厂商及消费者的重视和青睐。目前，国内新能源汽车主要在现有车型的基础上进行开发，搭载燃料电池等作为另一动力源来降低油耗。但开发出的燃料电池轿车相比传统车型结构明显过重，需要进行更进一步的轻量化设计⋯。后副车架作为新能源轿车底盘的重要承载件，使用频繁、故障率高，所以传统设计较为保守，造成质量偏高，可对其进行适当结构优化，使自身质量得到降低

7、。为此，本文结合多体动力学软件ADAMS／Car及有限元分析软件+江苏省自然科学青年基金资助项目(BK20130941)76HyperWorks／Optistruct对后副车架进行联合仿真，在保证其强度和动态特性满足使用要求的前提下进行拓扑优化，实现降低后副车架质量、节能环保的设计要求。1后悬架ADAMS／Car模块建立本文研究的是多连杆独立后悬挂，根据后悬装配示意图、抽象力学分析模型图以及各硬点坐标，在AD—AMS／Car软件中构建其多体系统模型旧o。其中，后副车架、车身、后拖臂、上摆臂和下摆臂之间均采用橡胶衬套相

8、连，阻尼器和弹簧上下端采用球头副相连。仿真时，路谱移动而车身只有垂向位移，不考虑车轮转邢艺文，等：基于HyperWorks与ADAMS／Car联合仿真的后副车架轻量化研究2016年第7期动，因此车轮与后拖臂采用铰连接，轮胎采用刚体建模，其弹性与阻尼转化到台架下端的弹簧阻尼器中，ADAMS／Car软件仿真后悬架系统模型如图1所示。87、皋5IIj