基于OptiStruct的变速箱支架优化设计.pdf

《基于OptiStruct的变速箱支架优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、业信息化基于OptiStruct的变速箱支架优化设计蒋翠翠，王玉超，孙信(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州510640)一获得。结果表明。该设计支架论述了支架在拓扑优化时，其用于优化的CAD模型设计方法、有限元建模的方法。根据优化结果设计了关键词：OpfiStruct；优化设计；支架；Ls—dyna中图分类号：TP391．72文献标识码：A文章编号：1009—9492f2olo)l刖昌动力总成悬置支架支撑着动力总成及传递作用在动力位置1总成上的力和力矩。因此．支架的强度和固有频率需要满足指定的要

2、求。薄弱的支架，在汽车行驶时，可能会发生断裂，从而影响汽车的安全性；过重的支架，强度虽然满足要求．但会造成材料浪费。本文基于OptiStruct的拓扑优化设计方法。建立了用于优化的支架有限元模型，论述了在进行支架的优化设计位置3位置2时，作用在支架上载荷的确定方法。计算分析了经拓扑优化以后的支架在碰撞中的力和力矩，以及该工况下支架的应力分布：计算分析了约束状态下的固有频率。计算对比图1用于优化的支架模型结果表明．本文基于OptiStruct的拓扑优化设计方法是非常有效的。支架的材料为铝材，其材料参数见表1。结构

3、最大应2支架存在的问题力应不大于200MPa，一阶约束固有频率应不小于500Hz。在车辆开发过程中，动力总成前端支架在整车后面碰表】支架的材料参数及设计目标撞与侧面碰撞等极限冲击工况下，支架与动力总成连接端容易发生断裂。因此需要对该支架进行拓朴优化设计，使密度，杨氏模量，泊松比抗拉强度／设计目标变速箱支架满足整车极限冲击工况下的使用要求。kg·nl’MPaMPa结构最大应力一阶约束固有频率3支架设计空间的确定ZL11l27o07．OE+040．3315≤200MP丑／>500l1z根据最新设计的硬点及该支架在系

4、统中的运动不干涉区域．设计出用于优化的支架模型如图l所示。模型质量4拓扑优化建模过程为1．408kg。(1)载荷和约束条件其中位置1和位置2为支架与动力总成连接的硬点。原支架在Ls-dyna中计算后面碰撞和侧面碰撞得到三位置2为支架与副车架连接的硬点。最终确定的支架的优个安装点的力和力矩，见表2，组合成六种工况，见表3，化区域和非优化区域．如图I所示。其中各位置参考图i。收稿日期：2010—06—30制造业信表2侧碰和后碰得到的力和力矩表3用于计算的六种工况载荷及约束图3拓扑优化的结果(2)支架有限元模型图2是

5、用于拓扑优化的支架有限元模型。有限元模型采用线性四面体网格，单元数为53104，节点数为14567。根据拓扑优化的原理，对本文的优化对象，设定其数学模图4拓扑优化的结果的CAD模型型问题描述如下：最小化(目标函数)：悬架控制臂的柔度。5优化后支架的性能验证S．t．(约束条件)：体积分数≤0．35；对优化后的支架进行应力分析和约束状态下的同有频Y正向拔模方向约束；率分析。结构最大应力小于200MPa。(1)应力分析注：体积分数=(某迭代步的模型体积一初始的非设计在拓扑优化中使用的载荷，为原设计支架在Ls—dyna

6、空间体积)／初始的设计空间体积。后碰和侧碰中得到，文中设计的支架结构与变速箱的连接硬点发生变化．受到的力和力矩应和原设计支架有所不同，因此需要在碰撞模型计算新的力和力矩，进行验证。拔模方向约束将拓扑优化后的支架设置成刚体，放在Ls—dyna后碰和侧碰模型中计算，可以得到各安装点的力和力矩，如表4所示。表4侧碰和后碰得到的力和力矩图2用于优化的支架模型(3)拓扑优化结果经过计算，得到拓扑优化的结果如图3所示。根据图3中拓扑优化后的结果及工程经验．设计得到支架的CAD模型，结构如图4所示。(下转第60页)检测中的应

7、用问题。半监督式模糊核聚类算法可运用已知ConferenceoftheNorthAmericanFuzzyInformationProcess—正常的样本计算初始聚类中心和超球体半径。从而可识别ingSociety，2000：143-147．未知类别样本集中的大部分正常样本．达到对故障样本的[5]沈红斌，王士同，吴小俊．离群模糊核聚类算法[J]．软件粗过滤作用，进而用潜在的故障样本求初始故障聚类中学报，2004(07)：1021—1029．[6]熊君丽．高维空间下基于密度的离群点探测算法实现[J]．心，克服了模

8、糊核聚类算法受初始聚类中心选择的随机性现代电子技术，2oo6(15)：67—69．而导致聚类性能不稳定的缺点；再者，由于已求得的正常[7]JOHNS．T，NELLOC．KernelMethodsforPatternAnalysis聚类的中心不随迭代过程改变，改变的只是故障聚类中心[M]．Beijing：ChinaMachinePress，2005．和潜在故障样本对各聚类中心的隶属度．使