某中型越野車下橫臂的輕量化設計.pdf

1、越野車的懸架系統(tǒng)中，擺臂結構的剛度、強度特性在滿足要求的前提下，還需盡量優(yōu)化其結構的重量，以減輕簧下質量，增強懸架的承載能力。然而，對于具有復雜邊界條件的懸架下橫臂而言，單純地采用輕質材料替換原材料具有盲目性；而單純地采用結構優(yōu)化技術往往優(yōu)化的空間又有限?；诖?，本文結合某中型越野車的懸架下橫臂開發(fā)項目，在調研了國內外輕型材料以及結構優(yōu)化技術在汽車行業(yè)的應用的基礎上，對下橫臂的輕量化設計提出了兩套方案。全文圍繞這兩套方案，首先進行了原鑄

2、鋼材料擺臂的載荷計算及其有限元分析，為這兩套方案得到的結構優(yōu)化設計結果作對比。第一套方案中采用鍛鋁合金材料和多工況下的結構優(yōu)化技術，對下橫臂的結構進行重新設計；并對新設計的鍛鋁材料下橫臂進行有限元分析，與原鑄鋼擺臂的各項性能進行了對比，驗證了鍛鋁材料下橫臂結構上的可行性。優(yōu)化結果表明，鋁合金下橫臂在滿足各工況下強度和剛度要求的情況下，擺臂的重量相對于鑄鋼材料降低約12.23％。第二套方案中采用碳纖維復合材料和一種兩階段優(yōu)化方法重新設計了

3、下橫臂的結構。第一階段，采用第一套方案中的多工況下的拓撲優(yōu)化方法，對碳纖維復合材料下橫臂進行了設計，得到了新的下橫臂拓撲結構；并對第一階段優(yōu)化后的碳纖維復合材料下橫臂進行了有限元分析，分析表明，結構在強度上還有富余，需要對結構進行進一步的尺寸優(yōu)化。第二階段，采用尺寸優(yōu)化技術對下橫臂的鋪層厚度進行了優(yōu)化設計，得到了最優(yōu)的鋪層厚度，經分析第二階段優(yōu)化后的碳纖維復合材料下橫臂相對于第一階段優(yōu)化的下橫臂，在剛度上有所減弱，但是滿足設計要求，說明