[发明专利]一种超重型底盘悬架横臂轻量化设计分析方法及相关装置

说明书

本说明书一个或多个实施例公开了一种超重型底盘悬架横臂轻量化设计分析方法及相关装置，该方案包括：基于材料力学原理，分别针对目标悬架横臂的上横臂和下横臂分析得到各自的载荷传递路径，并确定出横臂主承载截面；根据基于试验设计方法设计的正交试验，自动分析所述悬架横臂的载荷分别对悬架横臂关键位置的应力影响灵敏度；采用变密度法，设置边界条件，对上横臂和下横臂分别进行拓扑优化；经过多次循环迭代后得到优化后的收敛结果；其中，收敛结果中包含有用于表征悬架横臂轻量化分析结果的单元密度分布，其中，单元密度越小该位置所承载的载荷越小，单元密度为零的位置允许被设计挖空。从而，减小悬架横臂的自重，实现悬架横臂的轻量化设计。

技术领域

本文件涉及多轴重型特种车辆技术领域，尤其涉及一种超重型底盘悬架横臂轻量化设计分析方法及相关装置。

背景技术

目前，用于多种特种车辆的超重型底盘的轴荷大、行驶路况复杂，出于安全性、可靠性考虑，结构件设计时一般考虑极限工况，安全系数取值比较大，如此设计，保证了底盘的可靠性，但是带来的问题是安全裕度偏大，结构件笨重，整车质量超重。

根据四级公路通过性要求，整车总长不易过大；根据道路车辆的轴荷限值要求，轴荷不超过13t；当特种车辆满载质量确定的情况下，底盘质量越小，分配给上装的质量就越大，且整车质量减小，可提高动力性、燃油经济性和续航里程。因此，客户对特种车辆底盘的轻量化设计提出了更加严苛的要求。

发明内容

本说明书一个或多个实施例的目的是提供一种超重型底盘悬架横臂轻量化设计分析方法及相关装置，以减小悬架横臂的自重，实现悬架横臂的轻量化设计。

为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：

第一方面，提出了一种悬架横臂轻量化设计分析方法，该悬架横臂能够使用在超重型车辆底盘上，所述方法包括：

基于材料力学原理，分别针对目标悬架横臂的上横臂和下横臂分析得到各自的载荷传递路径，并确定出横臂主承载截面；

根据基于试验设计DOE方法设计的正交试验，自动分析所述悬架横臂的载荷分别对所述上横臂和所述下横臂的关键位置的应力影响灵敏度；

采用变密度法，设置所述关键位置的应力最大值、变形最大值、最小连接直径作为边界条件，对所述上横臂和所述下横臂分别进行拓扑优化；

经过多次循环迭代后得到优化后的收敛结果；其中，所述收敛结果中包含有用于表征所述悬架横臂轻量化分析结果的单元密度分布，其中，单元密度越小该位置所承载的载荷越小，单元密度为零的位置允许被设计挖空。

第二方面，提出了一种悬架横臂轻量化设计分析装置，该悬架横臂能够使用在超重型车辆底盘上，所述装置包括：

确定模块，用于基于材料力学原理，分别针对目标悬架横臂的上横臂和下横臂分析得到各自的载荷传递路径，并确定出横臂主承载截面；

分析模块，用于根据基于试验设计DOE方法设计的正交试验，自动分析所述悬架横臂的载荷分别对所述上横臂和所述下横臂的关键位置的应力影响灵敏度；

优化模块，用于采用变密度法，设置所述关键位置的应力最大值、变形最大值、最小连接直径作为边界条件，对所述上横臂和所述下横臂分别进行拓扑优化；

收敛模块，用于经过多次循环迭代后得到优化后的收敛结果；其中，所述收敛结果中包含有用于表征所述悬架横臂轻量化分析结果的单元密度分布，其中，单元密度越小该位置所承载的载荷越小，单元密度为零的位置允许被设计挖空。

第三方面，提出了一种采用第一方面所述悬架横臂轻量化设计分析方法设计制作的悬架横臂，所述悬架横臂能够使用在超重型车辆底盘上。