转向节是汽车底盘中的重要零部件,在麦弗逊式悬架中,转向节上端与汽车减震器配合,下端与下摆臂配合;双叉臂式悬架中,转向节上端与上摆臂配合,下端与下摆臂配合。同时转向节还需要与转向拉臂配合,起到转向的功能;与制动钳配合,起到制动的作用;与轴承配合,将轮胎与悬架系统连接起来,使车辆稳定行驶。在车辆的行驶过程中,因为复杂的道路情况,转向节所受载荷也复杂多变,所以为了满足复杂工况下的使用要求,需要转向节具有足够的刚度与强度。但是较大的簧下质量,不但会严重车辆的操控性、舒适性,还会使的整车油耗较高;对于电动汽车而言,较大的重量则会带来续航里程的缩减。为了提高燃油经济性及车辆操控性,提高车辆续航能力,需要对转向节进行轻量化设计。本文以某电动汽车为背景,使用铝合金材料经过拓扑优化与参数优化实现转向节产品的轻量化设计,本文的研究内容如下:此款电动汽车悬架为麦弗逊式结构,采用铸铁转向节,本文根据国内最常见的用车环境与一般驾驶员驾车习惯,认真分析选取了车辆行驶过程中五种具有代表性的工况,结合车辆系统动力学的知识,分析了这五种工况下转向节的受力情况,得到了在不同工况下的载荷。根据求解出的载荷,利用Abaqus分析了各种工况下此款铸铁转向节的应力分布情况与各个安装点受力位移的情况,得到了转向节的刚度与强度,根据分析结果,在各种工况下,转向节均能达到预定的性能指标。并对该铸铁转向节进行台架疲劳验证,验证了转向节能够达到预定的寿命要求。参照原有铸铁转向节硬点及有限元分析结果绘制铸铝转向节模型,并使用多目标优化的方法对重建后的铸铝转向节模型展开在五种典型工况下的拓扑优化,根据拓扑优化结果对转向节模型进行工程化修改。然后利用网格变形技术对转向节参数化建模,并选取了五个典型的优化尺寸。为了提高优化效率,建立了转向节优化的二阶响应面,使用NSGA-II的优化方法对此模型展开参数优化,得到了优化后的各项参数。通过这些参数对转向节模型重构,并复核转向节的刚度与强度,结果表明转向节强度满足各种工况下的使用要求,相较于铸铁转向节,各个安装位置的刚度均有所提升,且转向节成功减重46.5%。最后,对全文进行总结,并对汽车轻量化的未来进一步展望!