汽车下控制臂的轻量化设计及仿真分析.docx

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.015

汽车下控制臂的轻量化设计及仿真分析

于用军，王帅，李飞，黄小征，郭永奇

（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）

摘要：为提高汽车的轻量化水平，应用有限元法对某车型下控制臂的强度进行了仿真分析，并应用Optistruct软件

分别对其进行了形状优化和尺寸优化分析，采用形状优化分析方法确定了下控制臂的最佳形状变化，从而有效的降

低了控制臂的最大应力；通过尺寸优化使控制臂的质量达到了3.4kg，比优化前降低了19%。结论：采用形状优化

和尺寸优化的汽车下控制臂具有较好的轻量化水平，从而为整车轻量化设计提供了理论基础。

关键词：控制臂；轻量化；强度；优化；形状；尺寸

中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)20-46-03

LightweightdesignandSimulationanalysisoftheautomobilelowercontrolarm

YuYongjun,WangShuai,LiFei,HuangXiaozheng,GuoYongqi

(Brillianceautomobileengineeringresearchinstitute,LiaoningShenyang110141)

Abstract:Inordertoimprovetheleveloflightweightofthevehicle,theresearchthinksofthelowercontrolarmasthe

researchobject,thelinearfiniteelementmethodisusedtosimulatethestrengthofthelowercontrolarm.Theoptistruct

softwarewasusedtooptimizetheshapeandsize,andtheoptimalshapeofthelowercontrolarmisdeterminedbythe

topographyoptimizationmethod,reducingeffectivelythemaximumstressofthelowercontrolarm;Theweightofthelower

controlarmapplyingsizeoptimizationmethodwas3.4kg,whichwasreduced19%.Conclusion:thevehiclelowercontrol

armapplyingtheoptimizationoftheshapeandthesizehasagoodleveloflightweight,soastoprovideatheoreticalbasisfor

vehiclelightweightdesign.

Keywords:controlarm;lightweight;strength;optimization;shape;size

CLCNO.:TH16DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)20-46-03

造工艺等因素有关，还与其结构形状有着密切关系，所以对引言

控制臂的结构优化研究已成为提高控制臂轻量化水平的主要

轻量化对整车的动力性、济性及安全性能均有着较大的

影响，因此，提高车辆元件的轻量化水平已经成为车辆研发

的热点问题[1]。汽车下控制臂作为悬架系统的导向和传力元

件，将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按

照一定轨迹进行运动[2]。因此，确保汽车下控制臂具有良好

的强度、刚度及轻量化水平，对汽车行驶的安全性及操纵稳

定性具有重要意义。控制臂的轻量化水平不仅与其材料、制

途径[3]。

国内外对汽车控制臂的轻量化研究主要集中在材料、工

艺、结构等方面的设计上[4]。乐天聪对下控制臂先后进行了

拓扑优化和形状优化以及相应的改进设计，实现了减轻零件

重量而不牺牲关键性能的目标[5]。Soo-lyongLeea将铝合金

材料应用到控制臂的结构设计中，从而提高了控制臂的轻量

化水平[6]。HannesFuchs对不同工艺下的控制臂性能进行了

对比分析，得出了冲压成型的控制臂在重量和制造成本等方

作者简介：于用军，轻量化设计工程师，就职于华晨汽车工程研究