张俊红

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300）

电动方程式赛车作为未来汽车工业的发展方向，对其进行轻量化设计能有效降低能源需求[1]。电动方程式赛车的轻量化即在保证赛车整体安全性能与使用强度的基础上，通过结构优化设计与改变材质等方法来降低赛车的整体质量[2-3]。具体而言，首先在零件受到较大应力作用时不会出现危险截面，而导致材料断裂或弯曲失效；其次，需要满足材料疲劳需求，即在一定寿命期内的反复作用下不会出现裂纹[4-9]。

目前，国内外研究者根据转向节的制造与加工进行了深入的研究。例如文献[10]中分析了转向节的疲劳寿命，并通过提高表面质量与扩大过度圆角来提升转向机的使用寿命。文献[11]使用有限元法对转向节臂进行了静力分析，证明了有限元分析法的可行性与有效性。文献[12]通过分析不平路面条件、满载侧滑条件与紧急制动条件下的转向节使用状况，指出转向节臂是最容易受损的地方。文献[13]通过优化转向节的第一阶段模态频率，并使用折衷规划法对其进行拓扑优化，表明优化后的转向节具有更轻的质量、更高的模态频率以及更强的刚度。

文中根据电动方程式赛车的实际开发需求，提出了一种基于ANSYS 软件的转向节分析与设计软件。使用该软件首先分析转向节在静载状态下处于各种工况模式下的受力情况，并确定转向节的优化目标；然后使用有限元分析法建立转向节模型，确定其优化空间；……