汽车轻量化设计已在汽车研发过程中占有重要地位。铝合金材料凭借其良好的性能，已经成为汽车轻量化设计的重要措施之一。锻造铝合金具有出色的机械性能和良好的耐蚀性，既可用于形状复杂、厚薄不均匀的托架、车轮等重要零部件，又是理想的汽车轻量化材料。摆臂作为汽车悬架系统中传力和导向的重要部件，其一端通过橡胶衬套与副车架连接，另一端通过球铰与转向节连接，将作用在车轮上的各种力传递给车身，并保证车轮按照一定轨迹运动。由于摆臂的实际工况载荷比较复杂，有限元分析在其所受的应力达到材料许用应力的情况下，局部位置可能产生开裂，影响正常使用，甚至影响到整车的可靠性。本文针对某车型摆臂，对比分析锻造铝合金和刚结构摆臂强度，以考察该摆臂材料使用铝合金代替刚的可行性。
      本次分析模拟台架试验：上下振动，转向，前进制动，后退制动四种工况，通过多体动力学载荷分解得到相关硬点的载荷输入，进行有限元强度分析。具体分析流程如图所示。为了得到摆臂硬点位置各方向的载荷，首先需要计算得到轮胎接地点各方向载荷。以制动工况为例，图为汽车在水平路面上制动时的受力情形，对后轮由此可以得到前后轮接地点的纵向和垂向载荷。其他工况载荷可以此类推，计算得到轮胎接地点的载荷，并通过多体动力学软件分解出摆臂各硬点的载荷。本次分析采用惯性释放方法。各硬点对应的载荷如表所示。针对铝合金前摆臂，采用四面体单元进行建模，共计100178个单元，25151个节点，单元基本尺寸3mm。有限元模型如图所示。针对钢结构前摆臂，采用板壳单元进行建模，共计21835个单元，15727个节点，单元基本尺寸3mm。有限元模型如图所示。铝合金摆臂的材料参数：弹性模量为70GPa，泊松比为0.33380MPa。密度为2700kg/m3，屈服强度为刚结构摆臂本体的材料参数：弹性模量为200GPa，泊松比为0.28，密度为7900kg/m3，屈服强度为356MPa。
      采用同样的分析方法，分别对铝合金前摆臂和钢结构前摆臂进行了强度分析，得到两种材料摆臂的强度分析结果，如表所示。铝合金摆臂总重量为2.06Kg，钢结构摆臂总重量为3.26Kg，轻量化效果为36.8%，铝合金摆臂模型重量较刚结构模型有明显降低。由安全系数结果可知，说明锻造铝合金轻量化摆臂不仅能够切实降低重量，而且强度性能上也有一定提高。本文通过有限元方法，模拟台架试验工况，对锻造铝合金前摆臂进行了强度分析，并通过安全系数与钢结构前摆臂的强度结果进行了对比，说明锻造铝合金前摆臂不仅能够起到轻量化效果，而且可以使强度性能得到一定提升。但为全面说明锻造铝合金摆臂的结构性能，需要在以下两方面做进一步工作：1、对锻造铝合金前摆臂进行疲劳分析，对其疲劳耐久性能进行预测。2、通过试验进一步验证锻造铝合金前摆臂的强度、耐久性能，与有限元分析结果进行对比。

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