【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车结构优化，具体涉及一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法。
技术介绍
1、汽车转向节是连接轮毂和转向机构的关键部件，主要负责转动车轮，使汽车朝着所需的方向前进。转向节的结构通常由锻造钢件制成，分为上下两部分，上部分连接轮毂，下部分连接转向机构。转向节分别与控制臂、卡钳以及转向拉杆连接，用于传递各个方向的力，承受来自车轮多变的冲击载荷，受力情况复杂。因此转向节的可靠性和耐久性对车辆的安全性和可靠性至关重要。
2、现有技术中在设计转向节时通常是根据经验进行设计，后续再进行性能验证，同时往往未考虑在一些极限工况下(如极限制动工况)，汽车转向节卡钳中心孔的结构强度以及刚度是否满足使用要求，此外考虑到转向节属于安全件，在满足强度、刚度要求的情况下如何使其轻量化是一个技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，在保证中心孔强度和刚度满足使用要求的同时实现减重优化。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，包括如下步骤：
3、(1)使用solid works软件对汽车转向节进行参数化建模并将相应的模型数据直接导入ansys仿真平台；
4、(2)分析极限工况下转向节卡钳中心孔的受力情况并对转向节进行静力学有限元仿真分析；
5、(3)计算转向节卡钳中心孔的强度与刚度是否满足使用需求，若不满足则进行响应面优化分析；
6、(4
7、(5)根据box-behnken试验设计方法得到的试验设计点构建转向节卡钳中心孔的二阶多项式响应面模型并对前述响应面模型进行精度验证；
8、(6)采用moga多目标遗传算法进行求解并选取最优候选点；
9、(7)对最优候选点进行圆整后进行静力学有限元仿真分析，而后对基于采用前述最优候选点的优化模型得到的汽车转向节进行实验验证。
10、进一步的，所述步骤(2)中，静力学有限元仿真分析包括网格处理，对转向节进行网格处理时，将转向节卡钳部位的网格尺寸设置为0.5mm，转向节其他部位的网格尺寸设置为3mm。
11、进一步的，所述步骤(3)中，响应面优化分析的目标分别是转向节卡钳中心孔的强度、刚度以及质量，通过分析转向节的结构参数对前述目标的敏感性程度，将转向节卡钳中心孔内圈尺寸r、转向节中心孔外圈尺寸r1、转向节卡钳中心孔拔模面外圈尺寸r2、转向节卡钳中心孔拔模面高度尺寸h1、转向节卡钳中心孔总高度h作为设计变量。
12、进一步的，所述步骤(5)构建的转向节卡钳中心孔的二阶多项式响应面模型为：
13、
14、该公式中：为响应值，n为设计变量个数，a0,ai,a2i,aik为多项式系数，xi为第i个试验设计点，xk为第k个试验设计点。
15、进一步的，所述步骤(5)采用决定系数r2和均方根误差对转向节卡钳中心孔的二阶多项式响应面模型进行精度验证，r2越接近1，则响应面模型拟合程度越高：
16、
17、
18、该公式中，r2为二阶多项式响应面模型的决定系数，为二阶多项式响应面模型的均方根误差，yi为第i个试验设计点对应的响应值，为二阶多项式响应面模型得到的预测值，表示预测值的平均值，m为试验设计点的个数。
19、与现有技术相比，本专利技术提出的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法具有以下有益效果：
20、1)本优化设计方法可以适用到一系列不同型号的转向节优化中，提高转向节的设计效率，缩短了设计周期；
21、2)本专利技术以转向节卡钳中心孔结构参数作为设计变量，将刚度、强度与质量作为优化分析目标，使用moga遗传算法进行优化，在满足极限工况使用要求的情况下降低了转向节质量。
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1.一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是所述步骤(2)中，静力学有限元仿真分析包括网格处理，对转向节进行网格处理时，将转向节卡钳部位的网格尺寸设置为0.5mm，转向节其他部位的网格尺寸设置为3mm。
3.根据权利要求1所述的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是所述步骤(3)中，响应面优化分析的目标分别是转向节卡钳中心孔的强度、刚度以及质量，通过分析转向节的结构参数对前述目标的敏感性程度，将转向节卡钳中心孔内圈尺寸r、转向节中心孔外圈尺寸R1、转向节卡钳中心孔拔模面外圈尺寸R2、转向节卡钳中心孔拔模面高度尺寸h1、转向节卡钳中心孔总高度H确定为设计变量。
4.根据权利要求1所述的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是所述步骤(5)构建的转向节卡钳中心孔的二阶多项式响应面模型为：
5.根据权利要求4所述的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是所述步骤(5)采用决定系数R2和均方根误差对转向节卡钳中心孔的二阶多项式响应
...【技术特征摘要】
1.一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是所述步骤(2)中，静力学有限元仿真分析包括网格处理，对转向节进行网格处理时，将转向节卡钳部位的网格尺寸设置为0.5mm，转向节其他部位的网格尺寸设置为3mm。
3.根据权利要求1所述的一种汽车转向节卡钳中心孔优化设计方法，其特征是所述步骤(3)中，响应面优化分析的目标分别是转向节卡钳中心孔的强度、刚度以及质量，通过分析转向节的结构参数对前述目标的敏感性程度，将转向节...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘为民，候森，张玉卓，时可可，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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