某轿车悬架控制臂有限元分析与结构优化

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在轿车悬架系统的优化设计中,为保证整车的行驶安全性和燃油经济性,需要全面考虑悬架零件的结构强度、刚度和重量等。对于具有复杂形状和边界条件的悬架零件而言,以往单纯基于有限元方法的结构改进设计往往带有盲目性。因此,本文结合某轿车底盘开发项目,综合使用多体动力学、有限元和结构优化方法,进行悬架某控制臂概念设计方案的有限元分析和结构优化研究。全文围绕该解决方案,首先进行了悬架控制臂的载荷分析,在对比并选择了具体的载荷获取方法之后,对载荷分析的典型极限工况进行了总结和分析,并计算得到各工况的轮胎接地力,然后以此作为输入条件,用该车的ADAMS悬架模型加载仿真,并提取悬架控制臂各工况下的载荷。其次,利用HyperWorks软件对选取的悬架控制臂的概念设计方案进行有限元建模,然后,以之前提取的载荷为边界条件对其进行结构强度分析,并作了自由模态分析。最后,结合结构工艺性要求,对概念设计方案先后进行了拓扑优化和形状优化共两轮优化设计以及相应的改进设计,并对比了两轮优化前后的控制臂结构强度、刚度、质量、固有频率等,最终优化结果基本实现了减轻零件重量而不牺牲关键性能的目标。
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