□ 徐 丹

江苏联合职业技术学院常州刘国钧分院 江苏常州 213025

1 设计背景

21世纪以来,汽车制造业呈现电动化、网联化、智能化、共享化的发展趋势。汽车轻量化是实现汽车电动化、网联化、智能化、共享化的重要战略举措之一[1]。在保证汽车整体强度的前提下,减轻汽车的整体质量,可以提高汽车的动力性和主动安全性,实现节能减排的目的。根据美国铝业协会的统计数据,汽车减轻质量10%,可以减少3.3%油耗[2],缩短制动距离5%,减小转向力6%[3]。由此可见,对汽车零部件进行轻量化设计和研究,具有重要意义和价值。

在汽车设计中,对底盘悬架进行轻量化设计,可以在很大程度上减轻汽车质量[4]。转向节是悬架系统中的重要组件,对转向节进行轻量化设计,可以获得明显效果。由于转向节在车辆行驶中不仅要承受汽车前部载荷,而且要带动前轮转动,强度、抗冲击性、稳定性有较高的要求,因此在转向节轻量化设计时,要考虑其机械性能是否能满足要求[5]。李万敏等[6]等对汽车转向节进行建模,并对不同工况下的应力分布与静态强度进行了分析。黄小娣[7]分析了汽车转向节的模态特性,通过对比判断出外界的激励频率远远小于转向节的固有一阶频率,有效防止了共振产生。周渝等[8]分析了汽车转向节臂结构拓扑优化模型的建立方法,得到了基于初始模型的轻量化方向,为后续轻量化设计提供了参考。笔者基于ANSYS有限元分析软件构建汽车转向节模型,计算不同负载条件下的应力分布,通过强度分析,围绕转向节材料、结构、工艺等方面开展轻量化设计。……