随着汽车排放要求的提高和道路法规严格的限制,载重汽车作为物流运输中重要的运输工具,在满足各项法规要求的同时,尽可能降低汽车的整备质量和增加载重量已然成为汽车行业的发展趋势和重要发展目标。平衡悬架是重型汽车的重要组成部分,其重量约占底盘重量的1/4,是汽车轻量化设计的重点对象之一。因此对平衡悬架的轻量化具有非常重要的理论意义和工程应用价值。本文以某公司重型汽车的平衡悬架作为轻量化设计目标。主要研究内容有:(1)平衡悬架的理论设计计算。选择整车的相关参数,根据整车参数确定平衡悬架的性能参数,进而对平衡悬架的关键零部件进行理论设计计算,再通过对平衡悬架的静挠度进行校核,验证平衡悬架设计的合理性。(2)平衡悬架总成的几何模型的构建。使用CATIA软件对平衡悬架的关键零部件建模并装配成平衡悬架总成的几何模型,并依据各零部件的材料属性,对其进行称重。(3)平衡悬架的CAE分析及其轻量化目标的确定。将平衡悬架总成几何模型导入到Hyper Works中做CAE分析的前处理网格划分,再将处理好后的平衡悬架网格模型导入Nastran软件中进行模态分析,得到了各阶固有频率及对应的固有振型;通过对模型边界条件的加载,运用Abaqus对平衡悬架在转弯工况、动态工况和紧急制动工况三种工况下的静强度分析,得到整体vonMises应力及位移和零部件应力云图。所有CAE分析结果均符合实际要求,并依据分析结果,给出平衡悬架轻量化目标。(4)平衡悬架的拓扑优化设计。建立以平衡轴质量最小、平衡悬架的模态达到18Hz以上、平衡悬架零件在上述三种工况下不失效以及位移最小为边界条件的拓扑优化模型。优化后的平衡轴质量减轻5.9 kg。同时,建立了优化后的平衡悬架模态仿真分析模型和静强度仿真分析模型,并分别与优化前的模型进行对比,结果均与原始模型性能差别较小,说明了本文优化方案的可行性和有效性。