Оптимизация конструкции и экспериментальное исследование напряжённо-деформированного состояния балансира задней подвески вездеходного транспортного средства

Снижение снаряжённой массы колёсных машин давно является одним из приоритетных направлений работы автомобильных инженеров, так как за счёт этого можно значительно улучшить эксплуатационные свойства колёсной машины: улучшить динамику, проходимость, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ. Значительная доля снаряжённой массы автомобиля приходится на высоконагруженные детали несущей системы, трансмиссии и подвески. Поэтому создание облегчённых высоконагруженных деталей даст весомый вклад в снижение снаряженной массы автомобиля в целом. В статье описано применение метода топологической оптимизации на базе конечно-элементного моделирования при проектировании высоконагруженных деталей шасси автомобиля. Показан пример синтеза силовой схемы балансира задней подвески вездеходного транспортного средства с описанием расчётной модели, нагрузочных режимов и интерпретацией полученных результатов. Задача оптимизации решалась с использованием конечно-элементной модели переменной плотности. В качестве целевой функции использовалась минимизация потенциальной энергии деформации, в качестве ограничения - целевой объём в долях от исходного пространства проектирования. Приведен сравнительный анализ полученной конструкции с конструкциями-аналогами. Описана постановка и результаты экспериментального изучения напряжённо-деформированного состояния оптимизированного балансира. В результате оптимизации удалось добиться снижения массы балансира до 49% по сравнению с конструкцией - аналогом с сохранением требуемой прочности. Экспериментальная проверка несущей способности балансира показала необходимость белее тщательного проведения поверочных расчётов оптимизированных деталей, в том числе с учётом погрешностей изготовления и сборки.

топологическая оптимизация, метод конечных элементов, балансирная подвеска, вездеходное транспортное средство