庄海涛　张倩文

摘 要：为了迎合现代汽车轻量化设计主流趋势，在综述了拓扑优化设计的基础上，将TOSCA软件结构优化的功能应用于某转向节优化设计上，同时考虑其复杂成型工艺进行了局部形状及尺寸的优化，再与传统方法设计的成熟车型的转向节相结合后得出优化方案，为相同类型的结构部件结构优化及轻量化设计提供了新的思路。关键词：拓扑优化;轻量化;转向节中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）11-66-02

Abstract： To cater to mainstream trend of modern automotive lightweight-design， Firstly， topology optimization design methods are summarized. Then TOSCA software structure optimization is applied on a steering knuckle optimization design as as well as its shape and size optimization of the part and then with the traditional method to design the maturity model of the steering knuckle after the combination of optimization scheme. At last， the research brings forward an effective approach for lightweight design of similar types of structures.Keywords： Topology Optimization; lightweigh; KnuckleCLC NO.： U462.1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）11-66-02

前言

如今在汽车工业设计中，轻量化是一种主流趋势。轻量化的方法有很多种，其中部件结构优化可以在不改变材料且不牺牲结构强度特性的前提下实现部件质量的最小化。拓扑优化是一种结构优化的先进方法，它可以根据给定的加载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法。通过拓扑优化手段，在产品设计初期，对产品所需性能予以全盘考虑，可以在设定的设计空间下找到最佳的产品设计思路。

对转向节进行轻量化设计不但可以提高车辆的动力性，减少簧下质量提升舒适性，还可以减少能源消耗、减小污染，同时能降低车辆的制造成本。转向节作为汽车重要安全零部件，在进行轻量化设计过程中如果不考虑结构、工艺等因素，势必会造成转向节强度和刚度等性能的降低，形成重大的安全隐患。

1 设计背景

某車型进行中期改款，原转向节方案设计采用40Cr材料锻造成型工艺，实物重量4.29kg。……