基于区间分隔的卡车车架轻量化设计

胡朝辉　张　健　李光耀　袁智军

1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙，4100822.上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州，545007



基于区间分隔的卡车车架轻量化设计

胡朝辉1张健1李光耀1袁智军2

1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙，4100822.上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州，545007

采用拓扑优化方法进行轻量化设计时，若模型较大，则直接拓扑计算的结果会比较混乱，针对此问题，提出一种基于区间分隔的车架轻量化设计方法。先根据使用要求把拓扑区间分隔成几个小的区域以使计算结果更加清晰；然后采用基于拓扑计算的高强度螺栓优化布置方法以bar单元模拟螺栓并计算其相对密度；最后，根据计算结果准确地确定零件中高强度螺栓的位置。在对某型卡车车架结构进行轻量化设计的过程中，始终以保证其刚度和强度等性能满足典型工况的使用要求为前提，同时根据设计目标的不同不断调整、细化设计变量与约束条件，再综合使用拓扑优化和尺寸优化法求解。结果显示，该车架优化设计后总质量减小了60.4 kg，减重率超过10%。

轻量化；概念设计；拓扑优化；螺栓优化

0　引言

节能、环保和运载能力往往被作为评价卡车产品性能优劣的宏观指标，而它们实际上都与卡车的质量密切相关，当卡车质量减轻之后这些性能都会得到显著提升，最终将提高产品在市场上的生命力。车架是卡车整体结构中连接和承载车身各零部件的关键总成，同时在整车质量中所占的比重很大，所以如果能在保证卡车使用性能不受影响的前提下对车架实施轻量化设计，就能在降低油耗和生产成本的同时提高卡车的有效运载能力。……