基于solidThinking Inspire汽车板簧支架优化设计.pdf

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1、基于solidThinkingInspire汽车板簧支架优化设计冰高文杰翁明盛廖洪波唐庆伟(奇瑞汽车河南有限公司，开封475000)【摘要】使用solidThinkingInspire软件，建立汽车板簧支架的拓扑空间，定义了工况载荷和加工工艺，采用多工况单一目标的方法进行拓扑优化，在规定的体积内取得最佳的材料分布，使得刚度最大，并对优化结果进行了CAD模型重建，在工况下进行应力分析，其结果验证了设计的合理性。【Abstract】BasedonsolidThinkingInspireofAltairEngineeri

2、ngInc，topologyspaceofleafspringsupportisestablished．Theloadandprocessingtechnologyisdefined，andthemethodofsingletargetandmulticonditionsoftopologyoptimizationisused．Itiseasytoobtaintheoptimaldistributionofmaterialinthespecifiedvolumeandthemaximumstiffness．TheC

3、ADmodelcanberebuiltwiththeoptimizationresultandthestresscanbeanalyzedunderworkingconditions．Theresultisverifiedra—tionality．【关键词】板簧支架汽车拓扑优化doi：10．3969／j．issn．10074554．2015．03．13其进行优化设计，以达到强度和轻量化要求。本0引言轻量化设计采用solidThinkingInspire软件进行结构优化，然后采用相关CAD软件进行计算分析。solid

4、Thinking是一款设计师专用的计算机辅助工业设计(CAID)软件。solidThinkingInspire应1板簧支架优化设计用AltairOptiStruct求解器，利用工程上“拓扑优化”技术，模拟了自然界生物生长的过程，最终获1．1设计空间定义得材料最省的最佳承力结构。它拥有良好的设计所谓设计空间就是优化前的初始结构，在优概念视觉化效果。具有界面简洁、易学易用等优化过程中不改变非设计空间，通过优化计算，挖掉势，可以缩短设计周期，满足功能并减重，非常适设计空间中的多余部分，所剩部分构成的形状被合产品概念设计阶

5、段提升结构性能并辅助减重。认为是结构优化的结果。设计空间一般选取优化汽车板簧支架用来固定板簧，受到来自板簧对象所占据的最大可能区域，J以充分挖掘优化潜方面的载荷，较易受到破坏，所以对其强度要求很力，同时要保证约束及载荷能够有效传递到结构高；近年来车辆轻量化的呼声愈来愈高，所以各类上，以及结构的工艺性。铸件支架等都要求在满足强度要求的情况下质量鉴于支架与车架的安装连接关系，以及支架最小化，因此在工程概念设计初期，非常有必要对与板簧卷耳的位置和安装关系，车辆板簧支架的收稿日期：2014—12—02河南省科技攻关项目(编

6、号：102102210166)。上海汽车2015．03·57·初始设计空间定义如图1所示。其中6个小孔为(4)转向：模拟整车转向时的板簧支架受力工支架与车架的安装孔，下面2个大孔为支架与卷况，板簧支架承受转向引起的垂直载荷和侧向耳的安装空位。载荷。后轴悬架板簧支架的载荷计算数据列于表1，通过多体动力学软件计算各工况载荷列于表2。表1后悬架板簧支架载荷计算数据项目与相关计算公式数值静载后轴最大轴载质量m2／kg3212板簧长度(按对称简化)L／ram130o板簧支架吊耳销中心至路面高度h／mm445后轴、后轮与后悬架

7、总成质量之和m／kg424．5图1板簧支架初始设计空间静载后轴最大轴荷F：I=m2g／N3．15E+041．2约束与载荷驱动时后轴荷转移系数m：1．15solidThinking引入柔度概念，可以实现多工况制动时后轴荷转移系数m”O．8受力优化。柔度反映的是结构的应变能，是结构驱动状态后轴最大轴荷Fz1=m2饥2g／N3．62E+04路面滚动阻力系数_厂0．015刚度的倒数。柔度必须指定一个静载荷工况。柔后轴驱动力Ft=Te~TTiTL／rr／N6．69E+O3度C由下列公式计算得到后轴行驶阻力=fm2／N4．72

8、E+O21TrL，路面附着系数=0．80．8路面制动力Fb：m2”妒m2g2．O2E-4-04Ku=f(2)路面侧滑附着系数0．7式中：K为结构总体刚度矩阵；为力矢量；为位后轴转向侧向力(不驱动)Fc=，m2g／N2．2OE+4移列阵，式(2)带人式(1)动载系数Kd=2．52．5C：1／TK“=1fo'd(3)厶二J表2后悬架板簧支架各工况计算载荷加权柔度