陈哲吾，金秋谈，文桂林，卿启湘

(湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室，长沙 410082)

前言

相对于车轮矩形布置方式，车轮菱形布置的车辆在其行驶性能上有其独特的优点，尤其是在机动性和通过性等方面都有明显的改善，这已在各种专用车和特种车辆上得到了很好的应用［1］。但是其布置空间比矩形底盘窄，如果菱形底盘构型设计不合理，不仅会影响车身、传动系、行驶系、转向系和制动系等的有效载荷布置，而且还会直接影响车辆的行驶性能。因此，如何在给定设计目标和约束的情况下，确定最优的拓扑结构和构型设计参数对铰接式菱形底盘的开发非常必要。

结构拓扑优化研究方法有解析法和数值法。因解析法自身存在局限性，目前大多数研究者致力于研究数值求解方法，一般都是将拓扑优化问题转化为参数优化问题，再借鉴较为成熟的参数优化方法求解［2］。Michell最小质量桁架被认为是结构拓扑优化设计理论研究的一个里程碑，它对结构所有可能杆单元和材料进行优化，通过构造适当的优化模型，逐步删减那些不必要的结构和材料元素，直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式［3－4］。

本文中采用基结构方法对铰接式菱形底盘进行结构拓扑优化。以轻量化为设计目标，以杆和梁板等结构件的刚度、强度为约束条件，在实际行驶中各种典型冲击振动载荷条件下，对底盘横梁布置位置以及截面尺寸进行优化，删除截面过小或为零的构件，保留下来的构件即构成最终的拓扑方案，从而实现拓扑优化［5］，完成给定设计空间内的最优材料分布，建立合理的铰接式菱形底盘结构。……