0083] 根据成型工艺要求选择成型工艺以及装配关系，成型工艺包括铸造、锻造、冲压；
[0084] 经过上述的细化完善获得初步满足结构和功能需求的开发结构件概念设计模型。
[0085] 步骤S16,应用尺寸优化技术，获得开发结构件的概念设计模型的各参数最优方案 以及优化设计模型；具体包括：
[0086] 根据所获得的概念设计模型中的控制参数（如材料的厚度以及界面的形状等）， 通过应用尺寸优化技术求解获得满足一定约束条件下设计参数的最后方案，进而确定优化 设计模型；
[0087] 优化设计模型如下：
[0088]
[0089] 其屮：X = Lx1, X1，…，xN」'为优化设计变量，，"V分别为设计变量的上、下 限，M，N分别为设计变量和约束条件的数量，f,⑴，V⑴表示约束函数和目标函数。
[0090] 步骤S17,在获得优化设计模型之后，进行样件试制及实验验证，验证优化设计方 案可行性与可靠性，确定最终设计模型。
[0091] 可以理解的是，在步骤SlO中，根据整车开发目标设定关键结构件性能指标，更偏 向于全新开发结构件的需要，对于已有结构件的优化设计时，可以沿用原结构件的性能指 标；
[0092] 在步骤S16中，根据结构的具体特点和成型工艺的选择进行选用。对于采用板材 成型的结构件（如冲焊成型的控制臂），应用步骤S16中够获得结构各部分材料厚度的优化 方案；对于圆柱形等规则锻造件（如锻造成型的连接杆），应用步骤S16中能够获得截面的 形状优化；而对于转向节等非规则形状结构件，该步骤S16中的实施可行性相对较弱，故步 骤S16根据实际情况选用；
[0093] 步骤S17中，是对最终优化方案的可靠性评估和产品验证，也作为优选步骤，能够 更好地验证结构优化设计方法的可靠性和可行性。
[0094] 下述将结合一个实施的案例对本发明提供的一种汽车悬架关键结构件优化设计 方法进行进一步的说明。
[0095] 在本案例中，是采用本发明提供的方法进行多连杆后悬架下控制臂的开发。
[0096] 在本案例中，开发车型后悬架采用多连杆形式，其中下控制臂根据强度和成本要 求，需要采用冲焊的成型工艺重新开发设计。关键结构件包括减振器、转向节、坚拉杆、前束 臂、横向稳定杆、稳定杆拉杆、上控制臂，开发的目标结构件为下控制臂（线面模型），悬架 系统各部分示意图如图2所示，其中，标号1表示弹簧减振器，标号2为上控制臂，标号3为 稳定拉杆，标号4为转向节，标号5为坚拉杆，标号6为前束臂，标号7为横向稳定杆，标号8 为车身安装点，标号9为副车架安装点，标号10为下控制臂线面模型。现对采用本发明提 供的方法进行开发的过程描述如下。
[0097] 按照步骤S10,选择悬架系统的分析工况包括转向工况，起步工况，制动工况，倒车 制动四种典型工况开展动力学分析，动力学仿真中设定下控制臂与周边关联件的运动间隙 要求为10mm，满足的性能目标包括强度刚度满足材料破坏极限，疲劳耐久性能满足台架及 路试要求。
[0098] 按照步骤SI 1，选取行车典型工况获得悬架系统连接点载荷输出，包括步骤SlO确 定的转向工况，起步工况，前进制动和倒车制动四个工况，通过动力学软件ADAMS获得悬架 下控制臂各工况下载荷如表1所示。
[0099] 表 1
[0100] LuiUIJ
[0102] 按照步骤S12,搭建多连杆后悬架机构运动学模型，约束类型及运动副定义按照图 3的关系图确定，驱动方式为测试台的直线驱动（驱动自由度数为1)。模型共包含运动部 件11个（系统自由度数为66),运动副16个（约束自由度数为65),满足机构运动学系统 自由度公式。
[0103] 通过CATIA软件的DMU仿真可以获得周边零部件的相对运动包络，并重新装配构 建下控制臂的空间包络约束（如图4)，开展下控制臂初始设计域设计。按照悬架系统设计 要求，下控制臂与周边件的最小运动间隙为l〇mm，对应的在进行下控制臂初始设计域外表 面构建时，曲面与空间包络约束之间最小相对距离为l〇mm。经过曲面设计与特征构建即形 成了有限元优化的初始设计域。在图4中，标号20为上控制臂包络，标号40为转向节包络， 标号50为坚拉杆包络，标号60为前束臂包络，标号70为横向稳定杆及拉杆包络，标号100 为下控制臂初始设计域。
[0104] 按照步骤S13,在有限元结构分析和优化软件OptiStruct软件中，以步骤S12所获 得的初始设计域为下控制臂的几何空间进行材料定义和网格划分得到，采用四面体单元进 行单元划分，设定网格最小尺寸为2. 5mm，获得有限元模型包含节点36267个，单元168780 个。单元材料选用QSTE380,弹性模量为205GPa，泊松比为0. 3,材料屈服极限为380MPa。 约束边界条件为下控制臂前后衬套中心点处三向平移和旋转自由度全约束，在转向节、坚 拉杆节点处施加步骤Sll获得的节点等效载荷。得到图5所示的初始设计域的有限元分析 模型，其中，区域A为非设计区域，区域B为设计区域，C点为载荷位置点，Dl为后衬套约束 点，D2点为前衬套约束点。
[0105] 按照步骤S14,应用拓扑优化技术对步骤S13所得到的下控制臂初始设计域进行 优化，在OptiStruct软件中完成拓扑优化模型参数定义，以加权应变能为优化目标，约束 条件为下控制臂单元的等效应力（Von-Mises)不超过材料屈服局限，四种典型工况的权重 因子分别取〇. 25开展优化问题的拓扑优化求解。取单元密度阈值为0. 15所得到单元密度 拓扑分布云图所图6 7K。
[0106] 按照步骤S15,综合考虑制造工艺及成本控制要求，及步骤五所得到的基本构型开 展下控制臂概念设计。采用冲压成型进行下控制臂生产。其中上下本体面分别采用钢板 冲压后拼焊成型，转向节安装支架采用冲压成型后与本体焊接成型。根据工艺与加工定位 需要在下控制臂本体面设计加强筋及工艺孔，最终获得下控制臂的基本几何构型如图7所 /Jn 〇
[0107] 按照步骤S16,应用尺寸优化对步骤S15所获得的下控制臂概念模型各参数开展 优化，确定下控制臂各组成部分及安装支架的厚度，以减少结构的材料冗余，实现轻量化设 计与成本控制的目标。在OptiStruct软件中设置尺寸优化相关参数。以最小化材料体积 为目标函数，约束条件为下控制臂本体单元Von-Mises应力值不超过材料屈服局限，完成 下控制臂优化模型建立。计算获得优化设计参数及优化结果如表2所示。
[0108] 表 2
[0109]
[0110] 按照步骤S17,将步骤七获得的优化设计方案制成样件，并开展对应台架试验和强 度耐久试验。其中台架试验将车身连接衬套固定，在转向节安装中心点加载极限载荷，疲劳 耐久试验下控制臂本体未出现结构开裂或失效；将样件装车开展强度耐久路试，下控制臂 本体及支架均未出现失效或显著变形，结构强度满足设计要求。
[0111] 实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
[0112] 本发明实施例提供的一种汽车悬架关键结构件优化设计方法，其结合多体动力 学、机构运动学和有限元优化技术，针对汽车悬架关键结构件优化设计方法，适合于开发设 计阶段或已量产悬挂结构件的改进和优化设计；
[0113] 本发明实施例在现有技术方案基础上，从开发思路和设计流程上完善深入，形成 了悬架关键结构件优化设计的完整流程和实施方法。
[0114] 特别的，本发明实施例提供了优化设计中，初始设计域的设计依据和确定方法。该 方法能够有效解决解决关键结构件开发中容易出现的运动干涉问题，并将运动最小间距的 设计要求在开发过程中考虑避免，降低了开发风险，同时也使得整个开发思路和设计