汽车下控制臂的轻量化设计及仿真分析.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.015汽车下控制臂的轻量化设计及仿真分析于用军，王帅，李飞，黄小征，郭永奇（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：为提高汽车的轻量化水平，应用有限元法对某车型下控制臂的强度进行了仿真分析，并应用Optistruct软件分别对其进行了形状优化和尺寸优化分析，采用形状优化分析方法确定了下控制臂的最佳形状变化，从而有效的降低了控制臂的最大应力；通过尺寸优化使控制臂的质量达到了3.4kg，比优化前降低了19%。结论：采用形状优化和尺寸优化的汽车下控

2、制臂具有较好的轻量化水平，从而为整车轻量化设计提供了理论基础。关键词：控制臂；轻量化；强度；优化；形状；尺寸中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)20-46-03LightweightdesignandSimulationanalysisoftheautomobilelowercontrolarmYuYongjun,WangShuai,LiFei,HuangXiaozheng,GuoYongqi(Brillianceautomobileengineeringresearchinst

3、itute,LiaoningShenyang110141)Abstract:Inordertoimprovetheleveloflightweightofthevehicle,theresearchthinksofthelowercontrolarmastheresearchobject,thelinearfiniteelementmethodisusedtosimulatethestrengthofthelowercontrolarm.Theoptistructsoftwarewasusedtooptimizeth

4、eshapeandsize,andtheoptimalshapeofthelowercontrolarmisdeterminedbythetopographyoptimizationmethod,reducingeffectivelythemaximumstressofthelowercontrolarm;Theweightofthelowercontrolarmapplyingsizeoptimizationmethodwas3.4kg,whichwasreduced19%.Conclusion:thevehicl

5、elowercontrolarmapplyingtheoptimizationoftheshapeandthesizehasagoodleveloflightweight,soastoprovideatheoreticalbasisforvehiclelightweightdesign.Keywords:controlarm;lightweight;strength;optimization;shape;sizeCLCNO.:TH16DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)20-

6、46-03造工艺等因素有关，还与其结构形状有着密切关系，所以对引言控制臂的结构优化研究已成为提高控制臂轻量化水平的主要[3]途径。轻量化对整车的动力性、济性及安全性能均有着较大的国内外对汽车控制臂的轻量化研究主要集中在材料、工影响，因此，提高车辆元件的轻量化水平已经成为车辆研发[4][1]艺、结构等方面的设计上。乐天聪对下控制臂先后进行了的热点问题。汽车下控制臂作为悬架系统的导向和传力元拓扑优化和形状优化以及相应的改进设计，实现了减轻零件件，将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按[5][2]重量而不牺牲关键

7、性能的目标。Soo-lyongLeea将铝合金照一定轨迹进行运动。因此，确保汽车下控制臂具有良好材料应用到控制臂的结构设计中，从而提高了控制臂的轻量的强度、刚度及轻量化水平，对汽车行驶的安全性及操纵稳[6]化水平。HannesFuchs对不同工艺下的控制臂性能进行了定性具有重要意义。控制臂的轻量化水平不仅与其材料、制对比分析，得出了冲压成型的控制臂在重量和制造成本等方作者简介：于用军，轻量化设计工程师，就职于华晨汽车工程研究面有着较好的性能[7]。目前，将结构优化技术应用到控制臂院。2017年第20期于用军等：汽车下

8、控制臂的轻量化设计及仿真分析47的轻量化设计中还相对较少。58MPa、143MPa和185MPa，其材料的屈服强度为460MPa，研究将形状优化和尺寸优化的设计方法应用到控制臂的由此可见，这三种工况下的最大应力均满足设计要求。图2c轻量化设计中，并对优化后的控制臂进行了不同工况下的应为控制臂在最大制动工况下的应力云图，由图2c可知：最大力分析。