3.1 拓扑优化空间

根据悬架布置，考虑设计修改的方便性和不产生运动干涉，建立拓扑优化空间如图2所示。

拓扑优化空间是材料布置的空间限制，材料将只在此范围内进行合理化分布，因而能够保证不改变原设计的空间布置，不会产生附加的运动干涉。

另外，在拓扑优化过程中，原始的安装孔位均被设为非设计空间，即在计算过程中，该部分的单元密度永远被当做1，从而保证安装孔位与原始设计保持一致。

3.2 拓扑工况

鉴于该支架主要承载推力杆传递的纵向力，力的方向随车桥的上下跳动而有所改变，因此拓扑工况选取车桥跳动的极限位置和水平位置，共三个工况，计算结构静强度。以推力杆跳动角度为参考，其上跳限值为7°，下跳限制为15°。

3.3 优化目标

对此零件的设计目标是在满足结构强度的基础上，尽可能实现轻量化，因此，优化目标选取为结构体积最小。

3.4 约束

在满足体积目标的前提下，结构刚度和安全系数也期望能够得到提升；同时，新结构也应当具有优良的工艺性，能够使用简单、廉价的工艺过程实现，这样既能保障材料成本的节约，工艺成本也不会提升，新的设计才有可能被认可。

因此，对原始结构在相同工况下进行了静刚度、强度计算，对原始结构的力学性能进行了初步估计，在各工况下的位移最大位置进行了位移约束，令优化结构的位移量不超过原设计的70%；同时对最大应力进行了约束，保证新结构的最大应力小于200MPa；采用对称设计能够避免提高模具制造成本，因此还对模型进行了对称和分模方向的约束，以提高工艺性。

4 拓扑结果几何诠释

拓扑结果如图3所示，这是未经平滑处理的原始结果，不能直接用于设计，但从中可以看到材料布置的优化方向，以此作为参考，还需要使用CAD工具对其进行几何诠释。

根据拓扑优化结果，重新建立了几何模型，优化了肋板的形状、位置和角度，新的设计如图4所示。

5 优化结果验证

5.1 结构静强度验证

验证结构静强度的工况与进行结构拓扑的工况一致，工况1为两推力杆分别施加水平同向力50000N；工况2为两推力杆下跳15°，分别沿推力杆方向施加同向力50000N；工况3为两推力杆下跳7°，分别沿推力杆方向施加同向力50000N。

该件为铸造件，所采用的材料为QT450-10，密度为7.3 ×10-9t/mm3，取杨氏弹性模量为147000MPa，泊松比为0.3，产生0.2%塑性应变时的条件屈服强度为310MPa，抗拉强度为450MPa。进行强度校核时采用材料的条件屈服强度计算安全系数。