基于CAE的汽车转向节轻量化设计

基于CAE的汽车转向节轻量化设计

转向节是汽车转向系统中的重要零件，其既承载一定的车体质量，又在汽车行驶过程中承受交变载荷和汽车制动时的制动力矩，是确保汽车安全行驶的重要零件之一。目前，大多数转向节的生产主要采用锻造或球墨铸铁铸造两种方法，但这两种方法的缺点都是生产出的产品质量大，且无法生产外形复杂的转向节。

通过使用诸如铝合金的轻质材料可以实现车辆轻量化，对使用不同材料制成的汽车转向节进行动态刚度分析和比较。研究表明，6061铝合金（AA6061-T6）的动刚度比FCD600铸铁的动刚度高约30%。通常，具有高动态刚度的材料也具有优异的抗振性，因为动态刚度可以影响振动特性。为了采用6061铝合金（AA6061-T6）设计更轻更可靠的底盘部件，可以在现有的转向节上增加变截面肋来形成新的转向节形式，再使用计算机辅助设计（CAE）来研究新的转向节可靠性和部件质量。为了验证所设计转向节的可靠性，对优化后的转向节重新划分网格模型，进行刚度分析。由刚度分析结果可知，优化后的转向节可满足设计要求，且质量相对于高强度钢和球墨铸铁材料更轻。采用FCD600铸铁制成的转向节质量为7.12kg，而采用6061铝合金（AA6061-T6）制成的转向节质量为3.58kg，质量减轻了约50%。

刊名：Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society（英）

刊期：2016年第9期

作者：Kee Joo Kim et al

编译：马晓宇