轻型载货汽车车架有限元分析与优化

车架作为汽车的承载基体，安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成，承受着传递给它的各种力和力矩。车架工作状态比较复杂，无法用简单的数学方法对其进行准确的分析计算，而采用有限元方法可以对车架的静动态特性进行较为准确的分析，从而使车架设计从经验设计进入到科学设计阶段。 本文运用有限元方法对某货车车架进行强度、刚度分析，并根据分析结果，进行优化设计，提出了改进意见。 首先，本文采用四节点壳单元和少部分的三角形单元对车架进行离散建立有限元模型。在忠实于结构主要力学特性的前提下，对车架结构进行必要的简化。建立有限元模型时考虑了若干问题，比如：结构简化的处理，单元的选取，单元数量的控制，单元质量的检查，网格的布局，还有连接方式的模拟。同时，文中也研究了影响有限元分析结果的各种因数，如单元大小、单元厚度、部件连接的模拟方法等。对车架有限元模型进行了刚度强度分析、模态分析，找出了车架结构中需要改进的部位，并对车架进行了静、动态性能评价。 文中阐述了优化设计的基本概念、基本方法以及建立优化模型的基本原则。建立了车架结构在扭转工况下的壳单元优化模型，以最大位移和最大应力为约束条件，以车架的总质量最小为优化目标对车架进行优化设计，分析了优化结果，并提出了改进方案。