纯电动轿车铝合金转向节结构轻量化研究

为了实现纯电动轿车底盘轻量化,提出了一种拓扑优化与参数优化相结合的转向节结构优化方法。建立转向节实体模型,基于经典工况下转向节的受载情况对其进行静强度有限元分析。运用固体各向同性材料惩罚模型,建立了以单元相对密度为设计变量、柔度最小为目标函数、体积为约束函数的拓扑优化模型,对转向节进行多工况拓扑优化。根据拓扑优化结果,以转向节关键部位的厚度为设计变量,在样本空间内建立响应面近似模型,利用多目标遗传算法对转向节进行了参数优化。2次优化结果表明:铝合金转向节质量减少了22.82%,相比优化前、优化后的转向节在过坎、路坑制动、转向工况下最大应力分别减小了13.51%、36.80%、0.77%,4倍满载工况下应力略有增加,优化结果满足设计要求。通过ANSYS和nCode联合仿真,采用Miner线性疲劳累积损伤计算方法对优化后的转向节进行疲劳仿真验证,计算结果满足疲劳强度设计要求。