考虑载荷不确定性的转向节结构优化研究

作者：刘莹1,2，晏洋3，陈天赋3，庞秋4 日期：2021-02-24/span> 浏览：1730 查看PDF文档

考虑载荷不确定性的转向节结构优化研究*
刘莹1,2，晏洋3，陈天赋3，庞秋4
(1.武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070；
2.汽车零部件技术湖北协同创新中心，湖北 武汉 430070；3.湖北三环锻造有限公司
湖北 襄阳 441700；4.武汉东湖学院 机电工程学院，湖北 武汉 430212)

摘要:针对铝合金转向节几何形状复杂、承受随机载荷、工况恶劣、安全性要求苛刻而导致的轻量化设计难度大等问题，对转向节的结构优化与设计方法进行了研究。建立了双叉臂悬架的多体动力学模型，对转向节典型工况下的载荷进行了提取；开展了转向节的有限元模拟分析，采用拓扑优化的方法对转向节进行了减重设计；基于拓扑优化结果，利用区间不确定性稳健优化方法对转向节进行了二次优化，在考虑转向节随机载荷的基础上提高了优化结果的稳健性；设计了双层嵌套优化模型并进行了迭代计算；采用无重复饱和析因设计方法以提高二次优化过程的效率，减少了试验次数。研究结果表明：在降低最大应力值的基础上实现了铝合金转向节的轻量化，重量减轻比达7%，且在耐久性试验条件下转向节性能符合技术要求。
关键词:轻量化设计；铝合金转向节；拓扑优化；区间不确定性；结构优化
中图分类号:TH122；U463.46        文献标识码:A         文章编号:1001-4551(2020)12-1504-06

本文引用格式:
刘莹，晏洋，陈天赋,等.考虑载荷不确定性的转向节结构优化研究［J］.机电工程,2020,37(12):1504-1509.
LIU Ying, YAN Yang, CHEN Tian-fu, et al. Structural optimization of knuckle under load uncertainty considerations［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2020,37(12):1504-1509.《机电工程》杂志:http://www.meem.com.cn