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轮毂轴承单元是轿车承重和精确导向的关键部件之一。近年来,随着人们对环保的要求越来越高,对轿车的性能要求,尤其是节能、可靠性和节省成本等要求也日益突出。针对这些要求,轿车轮毂轴承单元呈现出集成化、小型化、轻量化的趋势。为了提高燃料的利用效率,提高轿车的运行性能和有利于外围组件尺寸空间的扩展,要求轮毂轴承单元尺寸更小,重量更轻,但是轮毂轴承单元的强度、刚度等基本性能指标不能因为重量的减轻而降低。本论文根据国内外研究的现状,以某轿车从动轮(后轴)所用第三代轮毂轴承单元为研究对象,在轮毂轴承单元载荷分析的基础上,针对法兰盘轮毂和内圈的接触模型,运用SolidWorks软件建立参数化几何模型,并与软件ANSYS Workbench进行协同仿真有限元分析,求解法兰盘轮毂的强度和刚度;利用力矩刚性试验验证有限元分析结果和试验结果的一致性,从而验证有限元分析过程的可行性,在试验设计中用有限元分析的结果代替实际测试的结果。根据对均匀试验设计样本进行有限元分析的结果,采用响应曲面法确定目标函数和约束函数,从而建立以质量和力矩刚性为目标、最大等效应力及变量间的几何关系等因素为约束条件的多目标优化数学模型;采用外点惩罚函数法处理约束函数,将数学模型的约束优化问题转化为无约束优化问题;采用规格化加权法处理多目标函数,使多目标优化问题转化为单目标优化问题;确定遗传算法模型,编写MATLAB语言程序,对法兰盘轮毂的结构进行优化设计;对优化后模型进行有限元分析,比较优化结果和原始模型结果。优化后的结果表明,在保证最大等效应力不超过材料的弹性极限和刚度变化不大的情况下,材料得到充分的利用,优化效果较为明显,达到了轻量化的目的。研究过程中所采用的方法和技术在实际工程中有一定的参考意义和应用价值,也为其它机械零部件的优化问题提供了解决思路。