1、背景介紹      

       前擺臂是汽車底盤前懸架主要傳力部件之一，具有支撐測向力及水平力功能的懸架部件，它決定懸架系統的幾何形狀。擺臂一般用球頭銷、橡膠防塵套等柔性連接方式與車身及車橋連接，有時也采用剛性連接方式與車橋連接。擺臂一般采用鋼板沖壓件或鑄、鍛造工藝制造。在汽車行駛過程中前擺臂強度能否滿足要求，直接影響汽車行駛安全性。本課題利用拓撲優化的方法，驅動設計了一款新型鑄件擺臂，不僅滿足各種性能要求，而且重量比同級別車型減輕28%，實現了輕量化設計。

2、模型設置

      單元尺寸：鑄、鍛件-本體 3mm 四面體單元，球銷座 3mm。擺臂軸套外管，通過體焊縫連接，采用基本尺寸3mm（長、寬方向）六面體網格，套管厚度方向分布三層體單元。

    擺臂強度分析工況如下：

     ①經典工況 顛簸工況 加速工況 制動工況 轉向工況

     ②組合工況 凹坑轉向 加速轉向 制動轉向

     ③極限工況 前進沖擊

工況需通過Adams多體懸架模型進行載荷分解計算，提取出各工況下的硬點力和力矩（Fx、Fy、Fz、Tx、Ty、Tz）,對應施加在各硬點處。

3 優化設置

①拓撲變量，尺寸約束＞10，拓撲空間如下圖所示：

②約束條件，前述工況下最大主應力＜設計強度；安裝點位移＜設計值；擺臂向失穩載荷＜設計值；

③優化目標，質量最小。

4 拓撲結果

    經過優化迭代后，最終拓撲結果如下圖：

5 路徑解讀

將拓撲結果導入Inspire，進行路徑解讀，如下圖：

6 產品設計

    將優化數模輸出到設計部，經過成型分析及工程改進，最終設計數模如下圖：

7 課題結論

       經過上面的分析討論，可以知道拓撲優化可以為設計工程師提供基礎高效的概念數模，并且概念數模基于產品的性能要求而設計，遵循重量最輕的原則，因此，OptiStruct提供的拓撲優化工具是現代汽車結構件輕量化開發的高效工具。

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