1、限元法进行汽车车架结构强度和刚度的计算。年美国宇航员将有限元分析程序引入汽车结构分析中，对车架结构进行了静强度有限元分析，减轻了车架的自重，是最早进行车架轻量化的分析。当前，国外各大汽车公司利用有限元软件进行车架结构静态分析模态分析的技术已非常成熟，其工作重心已转向瞬态响应分析噪声分析碰撞分析等领域。特别是随机激励响应分析备受亲睐，主要是因为它可用来进行车辆的强度刚度振动舒适性和噪声等方面的分析。国外将有限元法引入到车架强度计算比较早，而我国大约是在七十年代末才把有限元法应用于车架的结构强度设计分析中。在有限元法对汽车车架结构的分析中，早期多采用梁单元进行结构离散化。分析的初步结果是令人满意的，但由于梁单元本身的缺陷，例如梁单元不能很好的描述结构较为复杂的车架结构，不能很好的反映车架衡量与纵梁接头区域的应力分布，而且它还忽略了扭转时截面的翘曲变形，因此梁单元分析的结果是比较粗糙的。而板壳单元克服了。

2、浪费在车辆实际使用过程中出现局部强度不足。所以，产品国产化或改装后，在使用过程中往往会出现强度寿命振动噪声等方面的问题。这些问题影响了我国载货车产品质量，造成了使用中的安全隐患。由于缺乏必要的理论分析，我国载货车制造厂家对有问题的区域往往采取局部加强的方法，这不但需要进行多次全面的实车试验才能确定其有效性，而且会导致整车整备质量的不断增加另外，对些结构上的改进和优化，由于缺少定的理论依据，往往得不到很好的实施，因此开展载货车车架结构强度的计算工作，在满足结构强度和刚度的前提下，合理地进行结构设计，以达到轻量化的目的对车架结构设计具有重要意义。此外，为了加速企业的新产品开发，进步提高产品的性能和科技含量，必须对现有的车型进行结构强度刚度分析计算和动态特性分析研究工作，为新车型的研制开发提供借鉴和校核方法。随着经济全球化进程的加快，汽车工业的竞争日益加剧，汽车巨头们都在加紧新车型的设计开发，由于发动机。

3、虑车架的实际工况，并且，计算比较复杂，工作量大，在实际运用中存在着很大的困难。再后来，人们将比较设计的思想应用于车架设计中。这种设计方法是以同类型的成熟样车为参考来进行车架的设计，目前依然是车架结构初步设计的主要方法。但是，这种方法可能造成车架各处强度不均匀，些局部强度富裕较大，产生材料浪费等现象。世纪年代以来，由于电子计算机的迅速发展，有限元法在工程上获得了广泛应用。有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的问题。只要确定了单元的力学特性，就可以按照结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题。目前，有限元法已经成为求解数学物理力学以及工程问题的种有效的数值方法。在国外，从年代起就开始运用。

4、，燃料消耗也会降低将近半。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。轻量化是世纪整车发展趋势之，减轻汽车质量意味着节约了能源和材料。车辆设计中，在满足载货车运营中对车架的刚度强度及工艺改造等因素要求的同时，应当尽可能减轻它们的质量和降低制造成本。车架结构设计的主要目的在于确保车架强度刚度和动态性能的前提下，减轻车架的质量，由此不仅可以减少钢材和燃油的消耗，减少污染排放，提高车速，改善汽车起动和制动性能，而且可有效减少振动和噪声，增加汽车和公路使用寿命。但我国的汽车工业存在自己的特殊性是引进国外设计，国产化生产二是仿制或改装设计，自己独立开发设计的新产品很少。国内许多厂家在载货车的设计制造和改进过程中仍主要依靠和沿用传统的手工设计方法和设计理念，从而造成产品存在缺陷或结构设计的不合理，目前国产载货车普遍存在的闯题是整车协调性较差局部材料强度余量较大，无法预先判断，造成材料的。

5、特性分析等都可应用这些通用程序或专用程序来分析计算，利用有限元法进行汽车结构的静动态特性分析已经成为种趋势。在西方发达国家的汽车企业中，有限元分柝已经成为其产品设计链中必须的常规。基于我国载货车工业的总体水平仍然落后的现实，在载货车的设计制造和改进过程中，引入有限元分析是必要而有意义的。.车架国内外研究现状从车架的设计方法来讲，早期车架设计采用设计和试验交叉进行。在车架结构定型之前往往经过多轮设计，设计面对的对象是实物，需要经过样品制造试验修改再设计的往复，这种方式不可避免地导致整个设计过程周期长，以及人力物力和财力资源的严重浪费。随着设计验的积累，人们将计算技术应用于汽车车架结构性能的分析及设计中。初期的车架结构性能计算是通过将车架简化成单根纵梁，进行弯曲强度校核。这种计算方法至今还在沿用，但它显然满足不了汽车车架结构性能的设计要求。后来提出的车架结构扭转强度计算方法，只能计算纯扭转工况，不能考。

6、单元在车架建模和应力分析时的局限，基本上可以作为种完全的强度预测手段。近十年来，由于计算机软件和硬件的飞速发展，板壳单元逐渐被应用到汽车车架结构分析中，使分析精度大为提高，有过去的定性或半定量的分析过度到定量阶段。随着计算机软硬件技术的发展，特别是微机性能的大幅度提高及普及，在微机上进行有限元分析已不再是很苦难的事情，同时有限元分析的应用得以向广度和深度发展。目前，国内在进行汽车车架设计时，设计人员主要采用的还是传统的办法对车架进行简化的计算，或者由其它部门进行有限元分析计算。车架的这种设计模式导致的问题包括两个方面是车架简化计算精度不够，为保证强度及刚度要求而使车架的设计过于安全，造成设计出的车架结构过重，增加了设计成本二是造成车架的设计与计算分离，不利于提高车架设计人员的设计水平。为了促进车架设计水平的提高，保证整车在市场上的竞争能力，必须将车架有限元分析技术提高到战略的高度上来。综合分析这些。

7、盘设计制造技术基本成熟，新车型便主要体现在电子设备和车架造型的更新上。同时，为减少新车型的开发成本缩短新车型的开发周期提高新产品的市场竞争力，全球各大汽车公司普遍实施了“平台战略，车架的开发便是该战略的主要组成部分。载货车车架是载货车的基体，般由两根纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置前桥后桥支承在车轮上，具有足够的强度和剐度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。要评价车架设计和结构的好坏，首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的力。然而对车架进行静动态性能的研究，用经典力学方法很难得到精确的优化解，为了能够计算出车架的刚度和强度，往往对车架结构进行较多的假设和简化，计算模型只能构造的比较简单，与实际的结构形状相差很大。在计算机和计算机技术飞速发展并广泛应用的今天，采用近似的数值解己成为较为现实又非常有效的选择。实践和实验证明，在众多近似分析方法中，有限单元法是运用最为成功最为有效的数值。

8、构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重的变形和开裂。车架刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性操纵稳定性及些机件的可靠性下降。货车车架的最大弯曲挠度通常应小于。但车架扭转刚度又不宜过大，否则将使车架和悬架系统的载荷增大并使汽车轮胎的接地性变差，使通过性变坏。通常在使用中其轴间扭角约为。在保证强度刚度的前提下车架的自身质量应该尽可能减小，以减小车身质量。货车车架质量般约为整车整备质量的。此外，车架设计时还应考虑车型系列化及改装车等方面的要求。车架的结构型式根据纵梁的结构特点，车架可分为以下几种结构型式周边式车架周边式车架用于中级以上的轿车。如图.所示，在俯视图上车架的中部宽两端窄。中部宽度取决于车身门槛梁的内壁宽前端宽度取决于前轮距及前轮最大转角后端宽度则有后轮距确定。左右相关纵梁由横梁。

9、计算方法。在汽车结构设计中采用有限元法进行分析，是近几十年来发展起来的计算方法和技术。有限元法的独特优点是能够解决结构形状和边界条件都非常任意的力学问题。早期由于有限元法所要求解的问题计算规模都比较大，而计算机的速度和容量有限，所以造成有限元法在使用上的局限性。现在这些闯题已经解决，只要注意所建有限元模型中各种支承连接关系尽量与实际结构相符，载荷和动态分析中的激励能反映实际情况，特别是动态载荷的变化曲线的精确获得以及在计算中如何加载，行驶制动转弯工况的载荷和约束如何正确选择等问题，就可以得到满足精度要求的有限元分析结果。汽车车架结构的静动态分析的主要目的是查明车架内部各点的应力形变和相对位移，找出其固有频率及振型，从静动两个方面检验车架结构的合理性。随着有限元技术的成熟和高速计算机的出现，各种通用程序专用程序的求解功能都很齐全，前后处理也很方便，汽车结构中绝大部分部件甚至整车的有限元静动态分析和固。

10、简化，单元的选取，单元数量的控制，单元质量的检查，网格的布局以及连接方式的模拟。研究影响有限元分析结果的因素，比如单元厚度，单元大小，加强筋以及部件连接的模拟方法。对车架有限元模型进行刚度强度分析模态分析找出车架结构中需要改进的部位，并依据分析结果提车改进方案。对研究的车架进行惊呆性能评价。建立优化分析模型进行优化设计提出科学的改进方案。.拟解决的主要问题如何设计车架基本结构车架载荷及其约束的处理静态工况下弯曲工况的分析处理计算结果的处理有限元模型的创建方法对模型进行加载及求解的方法对分析出的图形数据的处理以及如何对车架进行优化第章轻型载货汽车的车架设计.车架的概述车架的设计要求车架作为汽车的承载基体，为货车中型及以下的客车中高级和高级轿车所采用，支承着发动机离合器变速器转向器非承载式车身和货箱等所用簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。为此，车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机。

11、接。其最大特点是前后两段纵梁系经所谓的缓冲臂或抗扭盒与中部纵梁焊接相连。前缓冲臂位于车厢前围板下部倾斜踏板前方后缓冲臂位于后座下方。其结构形状容许缓冲臂有定的弹性变形，可吸收来自不平路面的冲击和降低车内噪声。此外，车架中部加宽既有利于提高汽车的横向稳定性，又减短了车架纵梁外侧装置件的悬伸长度。在侧视图上，与其他型式的轿车车架类似，在前方车轮处纵梁向上弯曲以让出前后独立悬架或非断开式后桥的运动空间。采用这种车架时车身地板上的传动轴通道所形成的鼓包不大，但门槛较宽，见图.。形车架如图.所示，这种车架为些轿车所采用。车架的中部为位于汽车纵向对称平面上的根矩形断面的空心脊梁，其前后端焊以叉形梁，形成俯视图上的形状。周边式车架形车架梯形车架图.轿车车架前端的叉形梁用于支承动力传动总成，而后端则用于安装后桥。传动轴经中部管梁通向后方。中部管梁的扭转刚度大。前后叉形边梁由些横梁相连，后者还用于加强前后悬架的支承。

12、文献可知，当前国内对于有限元法应用于车架结构分析的研究只是限于对车架和车架结构在静态扭转弯曲载荷以及几种极限工况载荷作用下的分析，得出车架结构的静态应力分布，并对其进行了局部的修改，由于软硬件对计算模型规模的限制，模型的细化程度不够，因而结构的刚度强度分析的结构还比较粗略，计算结构多用来进行结构的方案比较，离虚拟实验的要求还有相当大的差距。.主要设计内容本课题通过参考国内外轻型载货车车架的结构及工作原理的基础上，对车架进行设计计算和校核，利用建模并应用软件对的车架进行有限元分析，具体工作如下。结合汽车公司生产实际要求，在参考以往的研究成果以及国内外发展的现状，确定主要研究内容。研究应用弹性力学有限元静态分析模态分析理论以及所有软件基础。车架设计方法以及设计步骤的研究。以轻型货车车架为参考设计车架并对其进行建模，将建成的车架模型导入到中准备进行有限元分析。分析研究建立有限元模型要考虑的问题，比如结构。

参考资料：

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