基于solidThinking Inspire 的推杆式悬架摇臂的设计 - Altair University.PDF

Altair2014 技术大会论文集 基于solidThinking Inspire 的推杆式 悬架摇臂的设计 The Design of Bellcrank of Push-rod Type Suspension Based on solidThinking Inspire 曾文豪 （华南农业大学工程学院、广州、510642） 摘要：利用solidThinking Inspire 软件，对产品进行初期的概念设计，可有效减少整个设 计流程的周期。本文介绍了该软件在推杆式悬架摇臂设计中的应用，通过拓扑优化原理，在 保证一定强度的情况下，对其进行轻量化的优化设计。最后分析表明，其设计的减重效果明 显,且具有较高刚度的结构。 关键词 ：solidThinking Inspire 概念设计 轻量化 摇臂 Abstruct ：By applying the solidThinking Inspire software to the initial conceptual design of product,it can reduce the cycle of the whole design process effectively. The paper introduces the application of the software in the design of push-rod type suspensions bellcrank. In a certain strength, it would be designed for the lightweight goal through the principle of topology optimization. The final analysis shows that the effect of weight loss is obvious with high strength structure. Key words: solidThinking Inspire, conceptual design, lightweight, bellcrank 1 引言 在设计初期若能充分考虑结构的受力情况，并进行能满足一定刚度或强度的结构设计， 这一方面将能减少在CAD 设计和CAE 分析之间反复进行的设计周期，另一方面也能在初 [1] 期获得最佳的拓扑结构 。Altair 公司的solidThinking Inspire 软件正是应用于初期的概念设 计，并利用OptiStruct 求解器，以方便简易的操作方法受到广大设计师的认同。 本文以设计一辆中国大学生方程式赛车为例，运用solidThinking Inspire 软件对其推杆 式悬架的摇臂（也有称之为摇杆或换向器的，本文为不引起误解，统一称摇臂）进行初期概 念设计，目的是获得最优的轻量化方案和良好的强度。摇臂有部分质量属于簧下质量，减轻 [2] 簧下质量有利于改善赛车的动态响应，增加轮胎的接地性指数 ，提高操纵稳定性，同时对 于降低整车质量有一定的贡献，有利于提高赛车的加速性能。 1 Altair2014 技术大会论文集 2 摇臂简介与初步模型建立 推杆式悬架一般用在赛 车上，在一些超级跑车上 也有应用到，其中的零件摇 臂是一个改变机构受力方 向的构件，将车轮上收到的 垂直力通过推杆传递给减 震器和弹簧，箭头为受力传 递路线。 图1 摇臂的机构原理