文档介绍：Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集

某车型副车架模态拓扑优化设计

沈智达陈海树刘双宇

华晨汽车工程研究院

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Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
某车型副车架模态拓扑优化设计
Sub-frame Eigenvalue Design Base on Topology
Optimization

沈智达陈海树刘双宇
(华晨汽车工程研究院)

摘要:本文以某车型副车架为例,介绍了基于拓扑优化方法,应用有限元软件 HyperWorks
的 OptiStruct 模块建立有限元模型的过程。通过优化计算,使一阶扭转模态值达到最佳水平,
并对优化结果进行了台架试验对比验证,优化结果可为同类产品设计提供参考。
关键词:拓扑优化,模态频率,副车架,有限元分析,OptiStruct
Abstract: Based on the optimization theory, this paper introduced the process of
building FEA model for sub-frame using the OptiStruct software. The results show that the
1st torsion value reaches the best level, and the actual verification was carried out through
the test. The optimized results can be a reference for the similar products.
Key words: Topology Optimization, Modal Frequency, Sub-Frame, FEA, OptiStruct

1 引言
汽车底盘的主要性能是舒适性和操控性,在悬挂系统的设计和匹配上,设计师们都尽可
能的用一些复杂结构来实现舒适性和操控性的平衡,而一些对舒适性和操控性影响较大的装
备和设计也应运而生,副车架就是一个典型的代表。
副车架实际是一个支撑车桥和悬架的支架,汽车的行走系统(也就是车桥,包括车轮、
轮轴、差速器等部件)通过悬架元件先安装在这个支架上,再作为一个整体总成,用起减振
抗扭作用的弹性橡胶垫连接到车身上。
副车架的作用,相当于在悬架和车身之间增加了一级缓冲,它减轻了车身的负荷,可以
明显改善整车的舒适和操控性。另外,由于副车架结构的出现,前桥和后桥从原来的零散部
件变成了整体总成,这对汽车的平台化设计以及生产装配的便利性,都有很大的好处。副车
架的成本一直很高,所以它以前更多出现在豪华车身上。现在,随着技术的进步以及成本的
降低,它已经逐步向低端车型扩展,甚至有的紧凑级别车型也开始采用这种设计。

2 优化方法概述
汽车零部件结构优化设计是指在不影响零部