本文综合利用以三维建模(CAD)、多体系统动力学仿真(MBS)和结构有限元分析(FEA)为核心的机械系统仿真技术,以FSAE的转向节为研究对象,依据CAE技术对其进行改进优化,并指导其改进设计及现场生产。FSAE方程式赛车被认为是“学术界的方程式赛车”,其比赛的目的是充分发挥学生的创新潜能,以提高学生综合素质。本文通过对转向节的优化分析,来为赛车其他零部件分析优化提供思路,以达到对FSAE赛车的结构整体优化。第一步采用多体动力学分析软件ADAMS的Car模块建立整车的多体动力学仿真模型,并通过仿真试验数据与实车道路试验数据及理论计算数据的对比来验证仿真模型的准确性。第二步按照相关标准制定出几个极限工况,并编写相应的路面控制文件,对仿真模型进行动力学仿真,以获得转向节与整车其它部件连接点的极限载荷。第三步运用UG建模软件建立转向节的三维模型,经数据转化后导入到结构有限元分析软件ANSYS中,利用动力学仿真求出的极限载荷对转向节进行静力学有限元分析,确定转向节在极限静载荷下的应力和应变状态,找出应变较大的应力峰值区域,并对其进行模态分析,验证转向节低阶振动频率是否符合要求。最后,根据分析结果提出两种改进设计方案,并通过对改进方案的建模,利用有限元进行分析计算,以验证各方案的改进效果。通过仿真计算,可以多次对不同方案的改进效果进行评估。同时,本次优化过程中充分考虑了实际应用中的加工工艺和加工成本,大大缩短了设计开发的周期,节省了开发费用。最终采用哪种改进方案要根据实际的情况而定,这样大大提高了改进方案的可行性。