懸架立柱
關注創建者：張偉一 創建時間：2023-10-17
懸架立柱的視頻教程
基于inspire的大學生方程式賽車立柱輕量化設計
課程背景：對懸架系統的立柱拓撲優化，降低簧下質量。 直播大綱：拓撲優化是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的設計區域內對材料分布進行優化的數學方法，最終目的是材料利用率達到最大化。本案例使用inspire對零件進行拓撲優化，并利用拔模約束，使得拓撲優化結果可以以傳統機械加工方式加工出來。對零件低成本輕量化有指導意義。
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懸架立柱的實例教程
以中國大學生方程式汽車大賽BTR-X的懸架立柱作為例，在分析其實際受力情況的基礎上，利用Altair inspire form軟件以最大化剛度為目標對其進行了減重設計和拓撲結構優化。得到了帶剎入彎工況條件下兩種不同設計方案的應力、應變值及安全系數，并對比了其優缺點。結果表明，在最佳優化方案中，BTR-X懸架立柱最大有效應力為557.4 MPa，減重18.4%，提升了車輛的操穩性，實現了其輕量化的目標，對進一步提升FSCC賽車的性能有一定的參考價值。最后，通過選擇性激光燒結成功實現了優化懸架立柱結構的3D打印成型，為FSCC賽車的輕量化設計及加工提供了新思路。
關鍵詞：FSCC賽車;懸架立柱;Altair Inspire Form;拓撲優化;CAE分析;
中國大學生方程式汽車大賽（formula student combustion china,FSCC）是中國汽車行業水平最高的大學生賽事，旨在培養具有優異創新設計能力、模擬仿真能力及實踐動手能力的綜合性人才，促進中國制造向中國創造轉型[1,2]。懸架立柱用于連接車架與車輪，其作用是把作用在車輪上的各種力（如支撐力、驅動力、制動力等）及其力矩傳遞到車架上[3]。因此，懸架立柱的結構對賽車的駕駛操穩性有十分重要的影響。基于此，目前已有研究者從懸架結構形式選取、參數計算以及結構優化角度入手，提升懸架的結構和性能[4,5,6,7,8]。拓撲結構優化的原則是在不影響制件結構和剛度的前提下，重新設計結構的外形和幾何形狀，以獲得最小成本或最小重量。如在汽車領域，研究人員使用拓撲結構優化方法對汽車底板結構進行重新設計，實現了減輕汽車總重量的目標。不僅提高了燃油效率，還有效降低了生產和維護成本。在航空領域，使用拓撲結構優化可獲得更輕量化的飛機結構。
展開 立柱作為懸架的關鍵零件之一，它中間安裝軸承連接輪芯，主銷上點和主銷下點安裝向心軸承連接A臂，側面有轉向節臂和卡鉗安裝支架，可見其受力之復雜。同時，作為簧下質量的一部分，如何對立柱進行輕量化設計成為提升底盤性能的一部分。
立柱受力如圖
拓撲優化流程：
一：概念建模
將安裝塞打區域和安裝軸承區域設置為非設計空間，其他設置為設計空間
二：定義材料屬性
將材料修改為7075鋁
三：定義邊界條件
1、 將軸承安裝孔以及其他孔以連接器連接的方式連接，如圖
2、 施加載荷
四：拓撲優化參數設定
1、形狀控制：以單向拔模作為形狀約束且拔模方向為x方向。
3、 運行優化設置
五：查看運行結果
六、通過拓撲優化結果重新建模
七、零件成品
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懸架立柱的最新內容
懸架類的有：
__MDI_SUSPENSION_TESTRIG
__MDI_TASA_TESTRIG（雙軸分析）
整車類的有：
__MDI_SDI_TESTRIG__MDI_TILT_TABLE_TESTRIG（側翻分析）
__MDI_SPMM_TESTRIG（整車K&C分析）
如果加載Adams Car Ride插件，還會有：
__COMPONENT_TESTRIG（襯套剛度分析
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4 懸架立柱的3D打印加工
采用選擇性激光燒結3D打印對優化后的懸架立柱進行了加工成型，如圖7所示。圖7(a）為懸架立柱的三維模型，其相應的STL模型如圖7(b）所示。圖7(c）為打印制件的切片過程，將原始的懸架立柱的三維模型離散成多個二維平面，其切片參數如下：燒結溫度為159℃，預熱溫度140℃，掃描間距0.3 mm，掃描速度為2.7 m/s，打印層厚為0.1 mm。
為改善T形縱梁的受力，提出一種可實現荷載優化分布的控制措施：在臥拼支架立柱下方設置一定厚度的混凝土條基，并在條基上方設置型鋼桿件，可以將原來支架立柱底部傳遞至單片T梁的集中荷載有效地擴散到2～3片T梁中，從而減小每一片T梁的受荷，保證引橋結構不發生任何損傷，所有的構件均在彈性狀態工作，如圖3所示。
在初期的測試中，所有的車型無一幸免，都出現了A柱變形、懸架和車輪侵入乘員艙的情況，被判不合格。這個信息反饋給汽車廠家后，各大車企都進行了整改，在隨后的測試中也都得到了很好的成績。突然有一天，IIHS神經搭錯了弦，又做了一個副駕駛側的25%的偏置碰撞試驗，結果你猜怎么了？絕大多數的車企都合格了，但是在以前試驗中經常得高分的某島國車企卻沒有合格，這令圍觀的吃瓜群眾大跌眼鏡。
據相關資料表明，該橋長74m，設計跨徑70m，矢跨比1/9，橋面寬4.5m，下面整齊排列著一些立柱排架，底端是一條用混凝土吊板包裹的懸帶，里面隱藏著48根只有5mm粗但強度極高的預應力拉索。這種橋叫做自錨上承式懸帶橋。
這種上承式懸帶橋是上個年代國外出現的一種新型公路橋梁結構。
起吊鋼筋籠時吊車停靠位置如下圖：
雙機抬吊法示意圖
（1）主吊的確定
首先確定主吊機垂直高度，選擇計算主吊機垂直高度時，不僅要考慮主吊臂架最大仰角75°和鋼筋籠的最大尺寸、重量，而且要考慮鋼筋籠吊起后能旋轉180°，不碰撞主吊臂架
可以降低成本的“支柱式懸掛”
麥弗遜式支柱懸架是獨立懸架中性價比優異的懸架類型。它常用于緊湊型轎車的前懸架，在某些車型中也用于后懸架。麥弗遜支柱懸掛上的減震器本身用作懸架結構的一部分，并附接下臂和輪轂、螺旋彈簧以及輪胎和車輪。
計算荷重計算在電纜橋架走向斷面上的單位長度電纜的重量q及總荷載G總=n1q1+n2q2……nnqn式中：q1·q2·q3……qn為每根電纜單位重量(kg／ m)n1·n2·n3……nn為相同電纜根數G總允（電纜僑架的允許荷載參照荷載曲線圖表）選擇橋架根據電纜荷載及橋架安裝處的環境，以橋架的載荷曲線為依據，來確定的類型和規格及立柱的間距、托臂的長度、橋架的層次，立柱的長度等。
在潮濕場所未使用防濺型漏電保護器
施工用電
140
在潮濕場所使用Ⅰ類手持電動工具
141
照明燈具低于規定高度
142
行燈燈泡外部無金屬保護網
143
在行燈燈頭設開關
144
行燈的金屬網、反光罩、懸吊掛鉤未固定在絕緣部位
