以采用铸铝工艺成型的汽车悬架下控制臂为研究对象,基于Opti Struct尺寸优化与CATIA曲面建构方法,开展可变壁厚悬架下控制臂的优化设计,并通过仿真分析与实车试验验证方案的可行性与可靠性,实现下控制臂的轻量化设计。本文提出的可变壁厚优化设计方法可为汽车其它零部件的轻量化设计提供参考。泛的应用前景和发展潜力[2-3]。本文以某车型悬架后下控制臂为研究对象，将成型工艺由钢板冲焊改为铸铝成型进行轻量化设计，基于OptiStruct尺寸优化与CATIA曲面建构方法[4-6]，开展可变壁厚的悬架控制臂优化设计，并通过仿真分析与实车试验验证方案的可行性与可靠性，实现控制臂的轻量化设计。1原始方案强度分析1.1有限元模型建立悬架控制臂原始方案采用钢板冲焊成型，结构包括控制臂本体，安装套管和前、后衬套四部分。其中安装套管两侧分别与竖拉杆和后轴节连接（如图1所示），前衬套连接车身，后衬套与后副车架相连接。控制臂本体采用QSTE380制成，材料屈服强度为380MPa，弹性模量为210GPa，泊松比为0.3。将控制臂数模以STEP格式导入OptiStruct软件中开展有限元仿真，采用壳单元进行有限元网格划分。综合考虑控制臂最小特征尺寸和模型计算效率，网格单元的最小尺寸设置为2mm，铸铝工艺的悬架下-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机倒角机网格划分得到的模型含单元总数为22447个，节点总数为22296个。根据控制臂载荷加载形式，对控制臂前、后衬套施加固定约束，本文由全自动缩管机张家港缩管机网站 转载中国知网整理! http://www.suoguanji.name   竖拉杆连接点约束垂直自由度，在后轴节安装点处施加节点载荷。载荷边界条件的定义如图2所示。作者简介：林涌周（1987-），男，硕士；工程师；主要从事底盘悬挂零部件设计及CAE分析与优化工作。基于铸铝工艺的悬架下控制臂可变壁厚优化设计林涌周，谷玉川，王仲宜（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州510640）摘要：以采用铸铝工艺成型的汽车悬架下控制臂为研究对象，基于OptiStruct尺寸优化与CATIA曲面建构方法，开展可变壁厚悬架下控制臂的优化设计，并通过仿真分析与实车试验验证方案的可行性与可靠性，实现下控制臂的轻量化设计。本文提出的可变壁厚优化设计方法可客车技术与研究2015年6月1阶模态354模态优化方案/Hz526自由模态原始方案/Hz优化方案/Hz678约束模态原始方案/Hz2362阶模态6137122893963阶模态77710416888564阶模态85710689691024起步68工况转向优化方案/MPa66188原始方案/MPa88前进制动13071倒车制动3211812.2曲面建构与优化方案确定采用尺寸优化获得的厚度为离散数值，需要通过光顺处理获得连续曲面的控制臂结构。在CATIA曲面建模软件中，将控制臂各曲面按照优化结果进行曲面偏移（图4（a）），并通过桥接、倒角等功能进行曲面光顺化处理，获得的控制臂优化方案如图4（b）所示。对比钢板冲焊原始方案与优化获得的铸铝方案，铸铝工艺控制臂方案重量为2.33kg，冲焊方案重量为4.95kg，重量减轻了2.62kg，轻量化效果显著。3控制臂优化方案验证3.1强度校核为了验证优化方案的可靠性与合理性，分别开展相应典型工况的强度校核，获得原始方案与优化方案强度校核结果对比，如表3所示。从表3中可看到，在四种典型工况条件下，控制臂单元应力均满足材料屈服极限要求（倒车制动工况下最大应力181MPa），且较之原始方案最大应力均有不同程度的降低，即下控制臂优化设计方案满足强度设计要求。3.2模态分析汽车控制臂的固有频率与悬架系统振动特性有直接关系，需要避开悬架系统的共振区间。对于多连杆悬架下控制臂，一般要求铸铝工艺的悬架下-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机倒角机本文由全自动缩管机张家港缩管机网站 转载中国知网整理! http://www.suoguanji.name