（硕士论文）基于OptiStruct的商用车轮毂拓扑优化设计.pdfVIP

Altair 2013 技术大会论文集 基于OptiStruct 的商用车轮毂拓扑优化设计 Optimization design of commercial vehicle wheel hub topology based on OptiStruct 高银峰1 周德红2 （1 上汽商用车有限公司技术中心 上海 200438 2 上汽依维柯红岩商用车有限公司零部件事业部 重庆 400900 ） 摘 要：本文介绍使用OptiStruct软件，对上汽依维柯红岩商用车有限公司大扭矩单级减速驱动桥脂 润滑轮毂改油润滑轮毂设计方案进行有限元拓扑优化分析，依据拓扑优化结果在CATIA软件环境重 构轮毂3D模型，并进行优化前后轮毂在三种典型工况下的对比分析，确定了拓扑优化方案的可行性。 整个优化设计过程中实现了对产品安全性不妥协情况下的减重，拓扑优化后比优化前减重1.5kg，最 终比原脂润滑轮毂减重3.6kg，且轮毂应力分布更趋于均匀，材料利用率更高，外观新颖。因此，在 产品设计阶段灵活运用OptiStruct软件提供的拓扑结构优化技术在追求轻量化设计和自主创新的今 天具有非常重要的意义。 关键词：OptiStruct 轮毂 拓扑优化 有限元分析 Abstract ：This paper describes the use of OptiStruct for topology optimization of oil lubricated, high torque, single-stage reduction drive axle of SAIC-Iveco Hongyan Commercial Vehicle Co., Ltd. Based on the topology optimization results, a hub CAB model was rebuilt in CATIA, and the new design was analyzed under three load-cases to confirm the viability of the design. The weight was reduced by 1.5kg compared to the original grease lubricated design 3.6kg, while the safety was not compromised. The distribution of stress became more uniform. The material utilization and appearance is improved. There is an important significance to use OptiStruct for topology optimization in product weight reduction. Key words：OptiStruct，wheel hub ，topology optimization，finite element analysis 1 概述 拓扑优化技术是结构优化技术中有前景，具有创新性的技术，是指在给定的设计空间内找到最 佳的材料分布和传力路径，从而在满足各种性能的条件下得到性能最优的设计。 产品结构的拓扑构形选择恰当与否，决定了产品设计的主要性能，所以在复杂结构的选型和轻 量化设计中，拓扑优化是其它结构优化如形状和尺寸优化的基础，是产品正向设计和功能设计的关 键技术之一。因此，结构拓扑优化技术已被广泛应用于建筑、机械、航空航天、汽车、海洋工程及 船舶制造等领域。 在现代汽车工业中，在安全性不妥协的情况下对产品减重和缩短开发周期是两个突出的问题。 汽车轻量化设计开始占据了汽车发展的主要地位，它既可以提高车辆的动力性、降低成本，又能降 低能源消耗、减少污染。然而，简单的汽车轻量化设计却是一把双刃剑，它在减轻汽车重量的同时， -1- Altair 2013 技术大会论文集 也牺牲了车辆的强度和刚度，甚至对产品的使用寿命也会产生影响。在此情况下，经过近几年的实 践证明，Altair 公