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某轿车悬架控制臂有限元分析与结构优化.pdf
在轿车悬架系统的优化设计中，主要零件的性能及其匹配对车辆性能的影响至关重要，除了保证行驶平顺性和操纵稳定性等性能外，还必须综合考虑结构强度、刚度和重量等方面，力求使悬架既能够可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，保证行驶安全性，又不至于过多增加整车质量和生产成本，保证燃油经济性。尽管有限元方法已经被大量运用在汽车零部件的结构设计中，但是单纯基于该方法的结构改进设计仍带有一定的盲目性，尤其是对于具有复杂形状和边界条件的悬架零件来说，还需与多种分析方法结合运用。
基于上述原因，本文为实现某轿车底盘开发项目中对悬架零件的轻量化要求，综合使用多体动力学、有限元和结构优化方法，进行了某控制臂概念设计方案的有限元分析和结构优化研究。论文在对虚拟样机、有限元及结构优化方法在国内外汽车设计中的应用概况进行简要介绍之后，首先进行了悬架控制臂载荷分析，然后以此作为载荷边界条件对某控制臂概念设计方案进行了结构强度分析，并进行了模态分析，最后以该分析结果为依据，对控制臂进行了结构优化设计及优化前后性能对比，取得了较好的优化效果。
通过本文的研究，获得了一种悬架控制臂结构优化设计的系统解决方案，使它由传统的经验或半经验设计方法向基于虚拟样机的先进设计方法转变，达到了提升产品设计水平，降低生产成本，提高产品性能，增强产品竞争力的目的。因此，本文的研究具有良好的实际意义。
关键词：
悬架控制臂，载荷分析，结构强度，自由模态，拓扑优化，形状优化
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