重型载重汽车车架轻量化设计研究
一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析
作者简介：严国祥（1982-），男，山西运城人，本科，工程师，主要从事商用物流车、专用汽车的轻量化结构设计工作。
收稿日期：2021-10-18一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析严国祥，薛士博，王雪飞，蒋岩（辽宁忠旺集团有限公司，辽阳111003）摘要：介绍一种基于有限元分析的钢铝混合重卡车架的结构设计：车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，由左右两支钢制纵梁、若干铝合金横梁组成主要受力框架。
纵梁采用原主机厂设计结构样式，横梁断面设计成抗弯刚度和连接性较好的工字型，各零部件之间通过铆钉或高强螺栓连接。
设计过程中通过有限元分析模拟了满载状态下的侧向工况和对扭工况，并重点分析了平衡悬架连接处的结构强度。
经过反复分析、结构优化，车架各处应力均低于材料屈服强度，抗弯和抗扭刚度与原钢车架相当。
对比结果表明，相比同类钢制车架，铝合金车架可减重40%。
关键词：铝合金；卡车；车架；有限元分析；轻量化中图分类号：TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2022）01-0046-04doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2022.01.100前言随着我国经济的快速发展，电商、快递业呈爆发式增长，货物运输量剧增，导致商用物流车需求加大，物流运输行业竞争加剧。
为控制成本，增加货运量，各物流企业对车辆的性能、油耗、载质量利用率要求越来越高，而解决上述问题的最佳方案莫过于减重。
轻量化设计对传统燃油汽车而言可显著降低油耗；对新能源汽车则可增加续航能力；对于商用物流车最明显的优势是多拉货物，空载时降低油耗，从而在相同运费情况下增加收益，显著提升竞争力。
车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，是负责承载整车上部载荷的核心部件[1-2]。
因此，在车架轻量化设计时就要充分考虑其强度。
目前钢制车架的纵梁、横梁普遍采用高强钢板折弯成型，再铆接而成。
基于有限元法的车架轻量化设计和仿真分析
基于有限元法的车架轻量化设计和仿真分析有限元法在车架轻量化设计和仿真分析中是一种常用的工具。
该方法基于数学模型，将结构划分成一系列小的单元，通过计算每个单元的应力、变形等物理量，反推得到整个结构的力学性能。
在车架轻量化方面，有限元法可以帮助我们快速地找到轻量化的设计方案，并通过仿真分析验证其性能，从而提高车架的安全性和可靠性。
首先，在轻量化设计中，我们需要寻找轻量化的潜在方案。
有限元法可以帮助我们划分车架结构，并计算不同部件的受力情况。
通过对受力情况的分析，我们可以找到那些不必要的部件或重量过剩的区域，从而进行删减。
例如，我们可以尝试使用高强度材料或降低材料使用量等方式来达到轻量化的目的。
其次，在设计轻量化方案后，需要通过仿真分析来验证其性能。
在有限元法中，我们可以将车架结构的物理特性输入到数学模型中，并通过计算得出其应力分布、变形情况等。
通过这种方式，我们可以在实际试验之前，快速地评估轻量化方案的性能，并进行修改和优化。
最后，有限元法还可以帮助我们改进设计方案，以进一步提高车架的性能。
例如，在仿真分析中，我们可以调整材料的类型和厚度，以达到更好的性能。
我们还可以通过优化部件的形状和尺寸，来减少结构的应力集中和变形等问题。
总之，有限元法在车架轻量化设计和仿真分析中是一种非常有效的工具。
通过使用该方法，我们可以快速地找到轻量化方案，并通过性能仿真进行验证和优化，最终提高车架的安全性和可靠性。
为了能更清楚地了解车架轻量化设计和仿真分析的数据，我们可以以一辆小型轿车为例，尝试列出相关数据并进行分析。
首先，我们需要了解该汽车原始的车架结构的总重量、尺寸和材料类型及数量等情况。
假设该汽车的车架总重量为1000千克，尺寸为4000毫米长、1500毫米宽和1500毫米高，使用的材料为钢材和铝材，其中钢材使用量为80%。
我们可以看到，该车架的重量相对较高，需要进行轻量化设计。
接下来，我们可以通过有限元法对该车架进行轻量化设计。
汽车车架的轻量化设计 (1)
Ｖ９０６８０‘西华大学硕士学位（毕业）论文题目：汽车车架的轻量化设计研究生指导教师：专、№研究方向：培养单位：论文起止日期曲昌荣巢凯年ｆ教授１车辆工程汽车陛能测试与分析西华大学２００５年５月至２００６年５月２。
６年５月西华人学硕十学位论文１．具有良好的图形用户接口（ＧｕＩ）（如图２ｌ所示）Ｆｉ醇．１ＧｕｌｏｆＡＮＳＹＳ例２．１ＡＮｓＹｓ软件图形用户界面通过ＧＵＩ可方便的交互访问程序的各种功能、命令、用户手册和参考材料，并可一步一步完成整个分析，因而使ＡＮＳＹｓ易于使用。
在用户接口中，ＡＮＳＹＳ程序提供了四种通用方法输入命令：菜单、对话框、工具杆、直接输入命令。
菜单出运行ＡＮＳＹＳ程序是相关的命令和功能组成，位于各自的窗口中，用户在任何时候均可用鼠标访问这些窗口，这些窗口也可用鼠标移动或隐去操作。
ＡＮＳＹＳ命令根据其功能分组，保证了用户快速访问到合适的命令。
２全交互式图形它是ＡＮＳＹｓ程序中不可分割的组成部分，图形对于校验前处理数据和在后处理中检查求解结果都是非常重要的。
西华人学硕十学位论文Ｆｉ醇．３Ｇｅｏｍｅ廿ｉｃｍｏｄｅＩｏｆａｔｎＪｃｋ图２．３载货汽车车架的几何模型２．２．４模型的网格划分汽车的车架大多数是由薄壁型钢焊接和铆接而成，其中槽钢就是最常用的一种型钢，该货车也采用槽钢。
由于载荷常常不通过这些薄壁截面的弯曲中心，由材料力学可知，这些杆件不但要发生弯曲变形，而且还要发生扭转变型。
薄壁杆件抗扭的能力较差，当汽车在高低不平的路面上行驶时，必须考虑到杆件的扭转变型。
在建立板壳单元刚度矩阵时，板壳单元有三节点、四节点、六节点、八节点等几种类型的单元，由于货车车架纵梁和横梁均为平直的槽钢，故可以采用四节点和八节点单元，而八节点单元精度较高。
对于高次单元由于内部应力不是常量，可以较好的适应结构变化的应力场，用较少的单元可以得到较好的效果。
但是高次单元的刚度矩阵比较复杂，形成结构刚度矩阵要花很长的计算时间。
重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化
优化方案
优化方案
根据有限元仿真结果，针对重型载货汽车车架结构的薄弱环节和潜在问题， 提出以下优化方案：
优化方案
1、结构改进：对车架结构进行优化设计，减少不必要的焊接部位，增加结构 强度。例如，采用局部加强板或增加加强筋等方式对车架关键部位进行加固。
优化方案
2、材料替换：采用高强度材料替代传统钢材，如铝合金、高强度钢等，以减 轻车架重量，提高抗疲劳性能。
优化方案
3、尺寸调整：通过对车架结构的关键部位进行尺寸调整，优化结构布局，提 高承载能力。例如，调整横梁和纵梁的长度、宽度和高度等参数，以改善车架的 抗弯和抗扭性能。
优化方案
4、增加附件：如加强板、减震器等附件，提高车架的抗载荷能力和减震效果。
优化效果
优化效果
实施上述优化方案后，重型载货汽车车架结构的效果显著。以下是优化效果 的几个方面：
结论
结论
本次演示通过对重型载货汽车车架进行有限元分析，了解了车架的应力、应 变分布情况，并提出了优化建议。这些建议对于提高车架的承载能力和稳定性具 有重要意义。在实践中，可以根据具体需求和条件，综合考虑选择适合的优化措 施。有限元分析作为一种有效的数值模拟方法，可以为重型载货汽车车架的设计 和优化提供重要参考。
1、结构强度提高：通过结构改进和材料替换，车架的强度得到了显著提高， 能够有效应对各种复杂工况下的载荷。
优化效果
2、重量减轻：采用高强度材料和尺寸调整，车架重量得到了显著减轻，从而 提高整车的燃油经济性。
优化效果
3、疲劳性能改善：优化后的车架结构具有更好的抗疲劳性能，减少了车辆在 使用过程中的断裂等现象。
Байду номын сангаас
参考内容
引言
汽车轻量化论文
汽车轻量化论文引言汽车轻量化是当前汽车工业中的一个重要领域，其主要目标是减轻汽车整体重量，以提高燃油效率和减少尾气回排放。
本文将探讨汽车轻量化的重要性、常用的轻量化材料以及相关的设计方法和技术，旨在为进一步推动汽车轻量化技术的发展提供参考。
1. 汽车轻量化的重要性1.1 减少燃油消耗汽车的重量对其燃油消耗有直接影响。
通过减轻汽车的整体重量，可以降低车辆在行驶中消耗的燃油量，从而减少能源消耗和对环境的污染。
据统计，每减少车辆100公斤的重量，可实现每百公里燃油消耗量降低约6%的效果。
1.2 提高车辆性能轻量化可以提高汽车的动力性能、行驶稳定性和制动效果。
减少汽车的整体重量可以提高车辆的加速性能，使车辆更具灵活性和响应能力。
此外，减轻车身重量还可以降低车辆的重心，从而提高车辆的稳定性和操控性能，并减少制动距离。
1.3 减少尾气回排放汽车尾气排放是环境污染的主要原因之一，而汽车重量的减轻可以减少排放物质的产生和排放。
轻量化降低了车辆的燃油消耗，从而减少了尾气排放，对改善空气质量和环境保护起到积极作用。
2. 汽车轻量化材料2.1 高强度钢材(RHS)高强度钢材具有较高的强度和良好的可塑性，可以替代传统的低强度钢材，减轻车身重量。
使用高强度钢材可以在保证安全的前提下实现车身轻量化。
2.2 铝合金(Aluminum Alloy)铝合金具有优良的机械性能和较低的密度，可以替代部分钢材，减少车辆的整体重量。
同时，铝合金还具有良好的耐腐蚀性，有助于提高汽车的耐久性和使用寿命。
2.3 高性能塑料(Composites)高性能塑料材料具有轻质化和高强度的特点，可以替代钢材和铝合金，帮助汽车实现更大程度的轻量化。
高性能塑料还具有优秀的绝缘性能和耐腐蚀性，适用于车身和内部零部件的制造。
3. 汽车轻量化设计方法和技术3.1 多材料结构设计多材料结构设计是一种常用的汽车轻量化设计方法，通过在车身结构中使用不同材料的组合，可以充分发挥不同材料的优势，同时减轻整体重量。
载重汽车驾驶室悬置翻转支架的轻量化设计及应用
在现代载重汽车中，发动机大都位于驾驶室座椅下 方，为了改善发动机的接近性，便于维修，往往采用可 翻转驾驶室，而翻转机构是连接车身和车架总成，是翻 转车型的悬置部件，同时也是驾驶室翻起时的运动部件。 翻转机构主要有 3 大功能：（1）连接驾驶室和车架， 有适当的弹性，对车架的震动起减震、缓冲的作用；（2） 作为驾驶室翻起时的运动部件，由扭杆提供适当的翻转 力矩；（3）有适当的刚度，在驾驶室受到冲击时发生 变形从而保护驾驶室。
表 2 铸钢材料的性能要求
Tab.2 Performance requirements for cast steel materialsຫໍສະໝຸດ 牌号抗拉强度 /MPa
屈服强度 /MPa
伸长率 （%）
ZGD410-700 ≥ 700
收稿日期：2019-10-18 修定日期：2019-11-18 作者简介：高峰（1970-），男，研究员级高工，首席工程师， 主要从事铸造工艺、熔炼技术及质量管理工作。
是有较小的缺口敏感性、较高的减震性、良好的耐磨性 及良好的铸造性能和可切削性能。球铁的熔点比铸钢低
（a）ZGD410-700 左翻转臂
（b）ZGD410-700 左翻转支架 - 前悬置
（c）ZGD410-700 下支架 - 后悬置
（d）ZG45 翻转臂
（e）ZGD410-700 左过渡支架 - 前悬置
（f）ZGD410-700 左上支架总成 - 前悬置
图 1 悬置支架产品
Fig.1 Products of mount bracket
技术验证路线：产品结构优化→受力分析模拟→零 件制造→台架试验→整车试验→批量生产。
重型载重汽车车架轻量化设计研究
重型载重汽车车架轻量化设计研究一、概览重型载重汽车作为现代运输行业的重要支柱，其性能与效率直接影响到物流运输的成本与速度。
而车架作为重型载重汽车的核心部件，其重量不仅关系到整车的燃油经济性、动力性，还直接影响到汽车的安全性能。
车架轻量化设计成为提升重型载重汽车性能的重要途径，也是当前汽车制造业研究的热点之一。
车架轻量化设计的核心在于通过优化结构和材料选择，减轻车架的重量，同时保证车架的强度、刚度和耐久性。
这需要对车架的受力情况、材料性能以及制造工艺进行深入的研究和分析。
随着科学技术的不断进步，新型材料如高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等的应用为车架轻量化设计提供了更多的可能性。
在车架轻量化设计过程中，除了考虑材料的选用外，还需要对车架的结构进行优化设计。
通过合理的结构设计，可以减小车架的截面尺寸和厚度，进一步降低车架的重量。
还需要考虑车架与发动机、底盘等部件的连接方式和配合关系，确保整车的稳定性和安全性。
车架轻量化设计还需要考虑生产工艺和制造成本。
在满足性能要求的前提下，应尽量采用简单易行、成本较低的制造工艺和材料，以降低整车的生产成本，提高市场竞争力。
重型载重汽车车架轻量化设计是一个涉及材料、结构、工艺等多方面的复杂问题。
通过深入研究和分析，采用合理的设计方法和手段，可以实现车架的轻量化，提高重型载重汽车的性能和效率，为物流运输行业的发展做出贡献。
1. 重型载重汽车在社会经济中的地位与作用重型载重汽车作为道路交通的重要载体，在社会经济发展中占据着举足轻重的地位。
它们不仅是货物运输的主要工具，还是基础设施建设、物流运输、农业生产等领域不可或缺的力量。
随着全球经济一体化的加速推进，重型载重汽车的需求日益增长，对社会经济的发展起着重要的支撑作用。
重型载重汽车在货物运输中发挥着关键作用。
无论是长途运输还是短途配送，重型载重汽车都能以其强大的承载能力和稳定的性能，确保货物安全、高效地到达目的地。
在国际贸易中，重型载重汽车更是扮演着重要角色，它们穿梭于世界各地的港口、仓库和物流中心，将货物运送到各个角落，为国际贸易的繁荣做出了巨大贡献。
轿车副车架轻量化技术研究及应用
第１７卷第５期塑性工程学报Ｖ。
１．１７Ｎｏ．５１１１１１１１望』Ｑ堕基丛△垦１２Ｅ￡Ｌ垒苎！！竺！！羔堡丛ｇ！盟堡垦垦！堕鱼！！！！：！！！！ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—２０１２．２０１０．０５．０１５轿车副车架轻量化技术研究及应用＊（北京汽车研究总院，北京１０００２１）张立玲黄黎叶子青林逸（密歇根大学，美国４８１０９）赵红伟马正东摘要：文章将多．ｒ况强度分析方法与拓扑优化技术相结合，制定了基于刚度日标及应力约束的轿车副午架结构优化分析流程，并对几种车型的副车架分别进行厂结构强度评价分析、轻昔化优化分析。
工程实际应用表明，采用多工况强度分析方法。
能够准确地预测副车架强度薄弱部位，ＣＡＥ分析与试验结果吻合；采用拓扑优化方法，选取适当的优化参数，可以得到该文给ｆ｛ｊ的减重约１５％、符合制造工艺要求的实用减重方案，并适用于全新副车架的概念模型设计，具有较为重要的学术价值及工程实际意义。
关键词：轻量化；轿车副车架；拓扑优化；数值模拟中图分类号：Ｕ４６３．３２文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２０１２（２０１０）０５－００７１—０５ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｐａｓｓｅｎｇｅｒｃａｒｓｕｂｆｒａｍｅｓＺＨＡＮＧＬｉ－ｌｉｎｇＨＵＡＮＧＬｉＹＥＺｉ—ｑｉｎｇＬＩＮＹｉ（ＢｅｉｊｉｎｇＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２１Ｃｈｉｎａ）ＺＨＡＯＨｏｎｇ－ｗｅｉＭＡＺｈｅｎｇ－ｄｏｎｇ（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｃｈｉｇａｎ，ＡｎｎＡｒｂｏｒ，ＭＩ４８１０９，ＵＳＡ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＡＥａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｐａｓｓｅｎｇｅｒｃａｒｓｕｂｆｒａｍｅｓｗｅｒｅｓｅｔｕｐｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ—ｐｉｅｌｏａｄｃａｓｅｓｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ。
浅析重型商用车车架轻量化技术的发展及应用
浅析重型商用车车架轻量化技术的发展及应用东风柳州汽车有限公司 姓名：周友明 学号：Ｐ１２０２０１２１ 0 引言随着经济的快速发展，环境污染和能源短缺问题越来越明显，而汽车数量的增加更使这些问题日益严重。
因而，轻型、节能、环保、安全、舒适、低成本成为各汽车制造厂家追求的目标。
2009年备受世界瞩目的哥本哈根会议在全球掀起一股热烈的“哥本哈根”环保风，“低碳经济”已成为社会各界最为关注的热门词汇[1]。
近年来，得益于国家政策的扶持和国内市场的旺盛需求，我国汽车工业发展极为迅速，同时汽车也消耗了大量的不可再生能源，使一些地区出现了大面积的汽油、柴油和天然气等能源相对不足的现象，对人们的日常生活和农工业生产带来了很大的影响，对经济的发展产生了直接限制作用，所以节能减排已成为汽车工业界目前有待解决的重大问题，尤其是节能和环保更是关系到人类的可持续发展。
因此，推进汽车的节能环保显得尤为重要。
1 商用车车架轻量化的意义目前，我国商用车保有量占全部汽车保有量的23%左右，而燃油消耗占到整个汽车用油量的70%[2]，其中重型商用车的耗油量又占全部商用车耗油量的70%以上。
因此，汽车节能降耗重点就是要抓重型商用车的节能降耗。
轻量化技术是提高汽车燃油经济性、减少尾气排放、节约材料消耗的有效手段。
根据国外的研究数据表明，汽车整车质量每降低100公斤，百公里油耗可降低0.3～0.6升；汽车整车质量每减重10%，油耗可降低5%～8%[3]。
国内通过试验对比分析，某典型重型商用车减轻自重的10%，可以降低油耗4.75%[4]。
另外，轻量化对环保也很有好处，车辆每减轻100公斤，CO排放量可减少约5g/km[5]。
同时，轻量化可2减少原材料消耗，降低零件成本，增加企业的收益。
因此，轻量化对于消费者、企业以及社会环境都是有益的。
对载货汽车来说，轻量化不但减轻了自身质量还提高了载质量利用系数（汽车最大承载质量与汽车整备质量之比），这是一个综合衡量轻量化的系数，也是国内外商用车设计的基本准则。
汽车轻量化设计的研究与实践
轻量化设计的研究与实践研究主题: 汽车轻量化设计的研究与实践摘要:汽车轻量化设计是当前汽车工业界的研究热点之一，其旨在通过减少汽车的重量，提高燃油经济性以及减少环境污染。
本论文旨在探讨汽车轻量化设计领域的研究问题及背景、研究方案方法、数据分析和结果呈现，最终得出结论和讨论。
1. 引言- 研究问题及背景:汽车工业正面临着由于全球气候变化和能源问题带来的严峻挑战。
为了应对这些挑战，汽车轻量化设计成为了一个非常重要的解决途径。
然而，在开展轻量化设计时，需要考虑到安全性、成本以及材料可行性等多个因素，这对设计过程提出了更高的要求。
2. 研究方案方法- 研究设计设想与目标:本研究旨在通过分析和评估不同材料在汽车结构中的应用，以及轻量化设计对性能和可行性的影响，来探索最佳的汽车轻量化设计方案。
- 数据采集与实验设计:采集多个不同材料的性能数据，并设计实验来评估不同材料和设计方案的性能差异。
- 数值模拟与分析:使用专业数值模拟软件对不同设计方案进行模拟，并从中分析其性能和可行性。
- 参数优化与对比:运用参数优化技术对不同设计方案进行对比和优化，以找到最佳的汽车轻量化设计方案。
3. 数据分析和结果呈现- 材料性能分析:将不同材料的性能数据进行分析，并从中找出适合汽车结构的轻量化材料。
- 实验结果分析:通过实验获得的数据，分析不同设计方案的性能差异，并找出最优设计方案。
- 数值模拟结果分析:使用数值模拟软件获得的数据进行分析，评估不同设计方案在各种工况下的性能和可行性。
4. 结论与讨论- 结论:通过本研究的数据分析和结果呈现，我们得出了最佳的汽车轻量化设计方案，该方案在性能和可行性方面均表现出色。
- 讨论:在讨论中，我们将分析所选设计方案所带来的优势和限制，并提出未来研究的方向和建议。
结论:本研究通过研究和实践，提出了一个创新的汽车轻量化设计方案。
通过数据分析和结果呈现，该设计方案在性能和可行性方面表现出色。
然而，我们也意识到该方案所带来的一些局限性。
重型货车驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究
重型货车驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究一、本文概述随着全球经济的不断发展和贸易活动的日益频繁，重型货车作为物流运输的重要工具，其性能和效率的提升成为了行业关注的焦点。
作为货车关键部件之一，驱动桥桥壳的结构设计和轻量化研究对于提高货车的承载能力和燃油经济性具有重要意义。
本文旨在深入分析重型货车驱动桥桥壳的结构特点，探讨其受力特性和优化设计方案，并在此基础上研究轻量化技术在桥壳结构中的应用，以期达到提高货车性能、降低能耗和减少环境污染的目的。
文章首先将对重型货车驱动桥桥壳的基本结构进行概述，介绍其常见的材料、制造工艺以及结构形式。
随后，通过有限元分析等数值计算方法，对桥壳在不同工况下的受力状态进行详细分析，揭示其应力分布规律和失效模式。
在此基础上，结合结构优化设计理论，提出改进桥壳结构的方案，以提高其承载能力和耐久性。
接下来，文章将重点探讨轻量化技术在重型货车驱动桥桥壳结构中的应用。
通过对比分析不同轻量化材料的性能特点，研究其在桥壳结构中的适用性。
结合先进的制造工艺和结构设计理念，探索实现桥壳结构轻量化的有效途径。
通过对比分析轻量化前后的桥壳性能变化，评估轻量化技术在实际应用中的效果和潜力。
文章将对重型货车驱动桥桥壳结构分析和轻量化研究的成果进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为重型货车的设计和制造提供有益的参考和指导，推动物流运输行业的可持续发展。
二、重型货车驱动桥桥壳结构分析重型货车驱动桥桥壳作为车辆动力传递和承载的关键部件，其结构设计对于整车的性能和使用寿命具有至关重要的影响。
桥壳的主要功能是支撑车轮和差速器，并传递来自发动机和传动轴的扭矩，因此，其必须具备足够的强度和刚度，以承受复杂多变的工作环境和载荷条件。
桥壳的结构通常分为整体式和分段式两种类型。
整体式桥壳具有较高的结构刚性和强度，适用于承载要求较高的重型货车。
分段式桥壳则通过分段设计，实现了桥壳的轻量化，同时在一定程度上降低了制造成本。
轻量化设计在汽车制造中的研究进展
轻量化设计在汽车制造中的研究进展在当今的汽车制造领域，轻量化设计已成为一项关键的技术发展趋势。
随着环保要求的日益严格以及消费者对燃油经济性和车辆性能的不断追求，汽车制造商们纷纷将目光聚焦于轻量化设计，试图通过减轻车辆重量来实现节能减排、提升性能和增加续航里程等目标。
轻量化设计的重要性不言而喻。
首先，减轻车辆重量能够显著降低燃油消耗和尾气排放。
研究表明，汽车每减重 10%，燃油效率可提高 6%至8%。
这对于应对全球能源危机和环境污染问题具有重要意义。
其次，轻量化有助于提升车辆的加速、制动和操控性能，使驾驶体验更加出色。
此外，对于电动汽车来说，轻量化能够延长电池续航里程，缓解消费者的里程焦虑。
目前，汽车轻量化设计主要通过材料创新、结构优化和制造工艺改进等途径来实现。
在材料方面，高强度钢、铝合金、镁合金和碳纤维复合材料等轻质材料的应用越来越广泛。
高强度钢具有较高的强度和良好的成形性，能够在保证车身强度的前提下减轻重量。
铝合金具有密度小、耐腐蚀等优点，常用于车身覆盖件和发动机部件。
镁合金的密度比铝合金更低，但强度稍逊，适用于一些对重量要求极为苛刻的零部件。
碳纤维复合材料则具有极高的强度和轻量化优势，但由于成本较高，目前主要应用于高端车型和赛车领域。
结构优化是轻量化设计的另一个重要手段。
通过采用先进的计算机辅助设计和模拟技术，工程师们能够对汽车的结构进行精确分析和优化。
例如，采用空心结构、薄壁结构和一体化设计等方法，可以在不影响结构强度的情况下减轻零部件的重量。
此外，合理的车架和车身结构设计能够有效分散载荷，减少材料的使用量。
制造工艺的改进也为轻量化设计提供了有力支持。
激光焊接、液压成型和热成型等先进工艺能够制造出更加复杂和精确的零部件，提高材料的利用率和零部件的强度。
增材制造（3D 打印）技术的出现为汽车轻量化设计带来了新的机遇，通过逐层堆积材料，可以制造出具有复杂内部结构的轻量化零部件。
然而，轻量化设计在汽车制造中也面临着一些挑战。
重型汽车车架轻量化设计
量化设计 ； 以现 有车架 为参照 系 ， 通过轻 量化车 架与现有 车 架有 限元分析 结果 的对 比 ， 轻量 化 对 设计进行 评价 ； 用有 限元 分析指 导 台架试 验 ， 以 台架试 验数 据及 整 车 可 靠性 道路 试验数 据 修 又
正有 限元模 型 。 关 键 词： 车架 ； 轻量化 设计 ； 有限元分 析 ； 比分析 对 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ４—８２ （ ０ ０ １ ０ １ ０ １７ ４ ５ ２ １ ） ２— １０— ４
第 ２ 卷 第 １ ４ ２期
Ｖ０ ． ４ １２ Ｎｏ １ ．２
重 庆 理 工 大 学 学 报 （自然科 学）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｈ ｎ ｑ ｇ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｅ ｈ ｏ ｇ （ ａ ｒｌ ｃ ｎ ｅ ｏ ｒａ ｏ Ｃ ｏ ｇ ｉ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ） ｎ ｓｙ Ｔ ｏ ｕ ｅ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｂ ｔ ｒｔ ｇ ｉ ｎｔ ｅｅ ｅ ｔ ｎ ｌ ｉ Ｆ Ａ）ｍ ｔ ｄ ｔ ｔ ｅ ｘ ｅ ｍｅｔ ａｄｗ ｏ ｂｔ ｃ ： ｙｉ ｅ ａｉ ｔ ｆ ｉ ｌ ｎ ａ ａ ｓ ｒ ｎ ｇ ｎ ｗ ｈ ｉ ｅ ｍ ｙ ｓ（ Ｅ ｅ ｏ ，ｅ ｄｅｐｒ ｎｓ ｎ ｈｌ ｈ ｓｂ ｉ ｅ
近年 来 ， 交通 运输 、 公路 管理 等 国家 部 门在 全 国范 围内对超载 车辆 的查处 １益严 格 ， 道路 机 动 ３ 《 车辆生产 企业 及 产 品公 告 》 管理 制 度 日益 规 范 和 完善 ， 政府 出台 了一 系列 政 策 、 规 ， 力 倡 导 节 法 大 能减排 。这 些 因素促 使 道路 运 输 车 辆 ， 别 是 重 特 型汽车 ， 出现 了轻 量化 的趋 势 。
重型卡车车架轻量化设计研究
重型卡车车架轻量化设计研究摘要：中国社会经济日新月异，建筑行业也随之崛起。
建筑行业中载货汽车尤其是重型载货汽车的应用更加广泛。
重型卡车在使用过程中的安全性是建筑行业中一个较为瞩目的话题，尤其是重型卡车车架的车架安全问题受到了行业内部极大的关注。
通过对重型卡车车架的优化设计保证其职责正常的发挥的同时且具有较高的安全性，使得企业的经济效益得到保证，是业界重点研究的问题。
关键字：卡车车架；轻量化：设计：研究；前言通过对国内重型卡车的调查和数据分析得知，重型卡车生产时会以牺牲车辆稳定的性能和造价低为代价，通过整体均匀加厚，突出重点位置的操作方法来实现重车使用的耐久性目标。
这样操作的弊端一目了然，重型卡车行驶情况较差，油耗偏高，成本增加，并不能一劳永逸的解决其车架经常出现的问题。
故此，优化重型卡车卡车车架设计，从而实现节省资源，降低能耗，缓解轮胎磨损，对重型卡车车架的生产和生产应用有很重要的实际意义。
1重型卡车车架存在的问题边梁式、中梁式和综合式车架是重型卡车车架的三种车架结构，重型卡车多采用边梁式结构车架，此种车架结构能够保证纵梁和横梁能够担负起承载能力、扭转刚度和承受纵向载荷的职责。
重型卡车车架主要由多根横梁和两边的纵梁组成。
据数据显示和调查，国内重型卡车车架双层大梁车架结构应用最为广泛，但由于建筑行业的施工环境不稳定性，路况的复杂多变性直接影响了重型卡车车架的使用寿命。
一般情况下，重型卡车车架使用四个月左右就会出现裂纹，甚至是严重的断裂，切实影响了司机及周围工作者和人身安全和企业的经济效益。
重型卡车通过热轧钢板成型的双层大梁表面不够光滑且铆接内外层大梁折边圆角处存在一定的缝隙，基于此种情况，在载荷状态下，贴合程度不够紧密的内外大梁易出现滑移现象，导致铆接孔这个位置承受超过本身支撑能力的应力，最总引发重型卡车车架行驶中的安全隐患。
故此提出重型卡车车架的的轻量化设计观点，来改善重型卡车车架使用的耐久性和安全性以及经济性是行业内备受关注的课题。
重型商用汽车轻量化设计分析
石 西锋
（ 陕西 重 型汽 车有 限公 司 西 安
【 摘
７００） １２ １
要 】：介 绍 Ｊ重 商用 汽车 轻 量化 ｉ 的现 状 。并 针 对重 型 商 用汽 车 的特 点 ，通 过 实例 论 述 了轻量 化设 ， 殳计 轻 量化 结构 优 化 设计
材 方 面 以达到 减 轻 自重 的 目的。
１ 重 型 汽 车 轻 量 化设 计 现 状
１ １ 轻 量 化 对 重 型 汽 车 的 重 要 性 ．
国外 有 关试 验 资料 证 明 ，减轻 车 辆 自身 质量 １ ％， ０ 可降 低 油 耗 ５ ～８ ％ ％。 汽车 发 动 机 的功 率 主 要 消耗 在 克 服 汽 车 行驶 阻 力 上 。汽 车 行驶 阻力 由空气 阻力 、滚动 阻 力 、加速 阻力 和爬 坡 阻 力 等组 成 。 空 气 阻力 主 要 与车 身
Ｕ 月Ｊ舌 Ｉ
载 比较 严重 的 情 况 将会 发 生 较 大 变化 ，产 品 需 求结 构 由 超 载 型 向轻 载 型逐 步分 化 ，所 以 白重 轻 的 车辆 也 将 更 加 具 有 市 场 竞 争 力 。 开 发 自重 轻 的 轻 量 化 重 卡 是 当务 之
，Ｌ 、０ Ｊ ’
计方法 重型 商用汽牟轻量 化 设计 】 用 。阐述 了重型商 汽 车轻量化 设计的深远意 义及重要性 。 ｝的应 【 关键 词 】：重 型汽 车
Ａ ｎａ ｙ ｉ ｈｅ ｌｇ ｗ ｅ ｇ ｓ ｇ ｎ ａ ｙ ｔ ｕｃ ｌ ｓ ｓｏｆｔ ｉ ｈｔ ｉ ｈｔｄｅ ｉ ｎ ｉ ｈｅ ｖ ｒ ｋ
汽 车 生 产 厂提 高 竞争 能 力 的 关键 。 因此 ，加 强 载 重汽 车
重卡驱动桥的轻量化设计及应用研究
2023年第47卷第6期Journal of Mechanical Transmission重卡驱动桥的轻量化设计及应用研究闫小楼邱阳李有利（内蒙古第一机械集团有限公司包头北奔重汽桥箱有限公司，内蒙古包头014030）摘要为了优化重卡驱动桥结构性能，实现整桥轻量化市场供应目标，以CAE/CAM技术为支撑平台展开相应研究。
运用体系化布局思维，科学搭建数学模型，经CAE仿真分析与CAM协同生产，形成完整的轻量化设计车桥，并进行了样机试验。
结果表明，轻量化设计后的整桥在满足噪声限值、B10寿命等关键性能参数的前提下，其质量相对减轻12.7%，传动效率达95%以上。
该设计方法可为重卡其他零部件改进提供参考思路，尤其在轻量化研究领域，具有较强的应用推广前景。
关键词驱动桥轻量化CAE/CAM技术协同生产传动效率Lightweight Design and Production Practice of the Heavy Truck Drive AxleYan Xiaolou Qiu Yang Li Youli(Baotou Beiben Heavy Truck Bridge Box Co., Ltd., Inner Mongolia First Machinery Group Co., Ltd., Baotou 014030, China)Abstract In order to optimize the structural performance of the heavy truck drive axle and realize the market supply goal of the whole axle lightweight, the corresponding research is carried out based on CAE/CAM technology. Using the systematic layout thinking, the mathematical model is scientifically built, a complete lightweight design axle is formed through CAE simulation analysis and CAM collaborative production, and the prototype test is conducted. The results show that the weight of the whole axle after the lightweight design is relatively reduced by 12.7% and the transmission efficiency is more than 95% on the premise of meeting the key performance parameters such as noise limit and B10 life. This design method and thinking can provide reference ideas for the improvement of other parts of heavy trucks, especially in the field of the lightweight research, and it would have great application and promotion prospects.Key words Drive axle Lightweight CAE/CAM technology Collaborative production Transmission efficiency0 引言当前，随着中国制造2025建设目标的提出，汽车轻量化已成为我国汽车工业节能、减排、降耗的重要战略路线。
某4×2车载泵车架轻量化设计
黄甜芳（东风商用车技术中心，湖北 武汉 430056）摘要：各大汽车厂商和研发机构在对汽车发动机和变速器等主要部件进行改进和开发，以达到降低油耗、提高使用效率的同时，汽车的轻量化研究也在有条不紊地进行中。
车辆轻量化设计有利于提升燃油利用率、动力输出，降低行驶阻力。
目前货车车架拥有整车近10％左右质量，这使得它被作为首要轻量化对象。
然而车架作为货车重要承载部件，上端承受自身及货物重量，下端承受地面各种冲击力及扭矩，在对其开展轻量化时，需确保车架拥有可靠使用性能。
基于此，详细阐述了某4×2车载泵车架轻量化设计的过程，归纳提炼出实用型车架轻量化方法，旨在为车架轻量化设计提供参考。
关键词：车架；轻量化；有限元4×2 Lightweight Design of Vehicle Pump FrameHuang Tianfang（Dongfeng Commercial Vehicle Techonical Center, Wuhan 430056, China）Abstract: Major automobile manufacturers and R&D institutions are improving and developing the main components of automobiles, such as engines and transmissions, in order to reduce fuel consumption and improve usage efficiency. At the same time, lightweight research on automobiles is also being carried out orderly. Lightweight design of vehicles is beneficial for improving fuel efficiency, increasing power output, and reducing driving resistance. Therefore, lightweight design is of great significance. At present, the truck frame has a mass of nearly 10% of the entire vehicle, which makes it the primary lightweight object� However, as an important load-bearing component of trucks, the frame bears the weight of itself and goods at the upper end, and various impact forces and torques from the ground at the lower end� It is necessary to balance the reliable performance and the lightweight of the frame� This article elaborates in detail on the lightweight design process of a certain 4×2 vehicle pump frame, aiming to providing inspiration for the lightweight design of the frame�Key Words: Frame; Lightweight; Finite elements作者简介：黄甜芳（1991-），女，硕士，毕业于北京邮电大学机械工程专业，东风商用车技术中心工程师，研究方向：车架设计及整车DMU。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
武汉理工大学
硕士学位论文
重型载重汽车车架轻量化设计研究
姓名：朱容庆
申请学位级别：硕士
专业：车辆工程
指导教师：邓楚南;乐玉汉
20060501
的精度也不商。
后一种方法既适用于建立简单结构也适用于建立复杂结构的几何模型，使用面十分广泛。
由于现在ＣＡＤ软件在产品设计中的广泛使用，采用ＣＡＤ软件建立结构的几何模型，是现在的主流。
使用ＣＡＤ软件建模可以有效的节省工作时间，提高建模的工作效率。
本文采用ｕＧ软件建立所研究车架的几何模型，建立的主要步骤为：
（１）利用ｕＧ软件，按照车架上各零件的实际尺寸绘制所有零件的三维实体的几何模型；
（２）按照前文所述的车架坐标系对车架各个零件进行装配，得到整个车架的三维几何模型。
车架装配模型如图４—１所示。
图４－１车架装配图
４．２车架有限元模型的建立
４．２。
１将车架豹几何模型转化为ｉｇｓ格式的文件
由于Ａｎｓｙｓ软件不能直接处理ｕＧ软件形成的．ｐａｒｔ文件，所有在车架的装配模型完成后应浚将模型转化为Ａｎｓｙｓ软件可以识别的．ｉｇｓ格式，在ｕＧ软件中可以通过Ｔｒａｓｌａｔｅ模块实现这个操作ａ启动Ａｎｓｙｓ软件后，通过其ｉｍｐｏｒｔ选项导入车架的三维几何模型．ｉｇｓ格式的文件。
４．２．２车架有限元模型的建立
４．２．２．１设置材料参数
启动ＡｎｓｙＳ软件，设置分析类型为结构分析Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，然后设置有限元单元类型为ＳＯｌｉｄ４５，同时设置材料参数。
车架的材料参数如表４一ｌ所示。
表４—１材料特性
材料类弹性模量密度
泊松比ＰＲＸＹ型ＥＸ（Ｎ／ｍｍ２）ＤＥＮＳ（豫／ｍｒ，，３）
槽钢２．１１×１０５７．８５ｘ１０“Ｏ．２９
４．２．２．２划分有限元网格
然后，划分有限元网格。
由于车架是以装配件的形式导入ＡｎＳＹＳ软件的，因此在划分网格时相邻的零部件之间的连接处理尤其重要。
零部件相接触的部位在划分网格时要一体划分，这样可以保证零部件在有限元软件中的有效连接。
划分网格后的车架有限元模型如图４—２所示。
图４－２划分网格
武汉理工大学硕士学位论文
图４－３加载图
武汉理丁大学硕士学位论文
本文要求的分析类型应为静态分析。
启动ＡｎｓＹＳ，定义分析类型为静态分析。
弯曲工况的分析结果如下图所示：
图５－２弯曲工况节点应力云图
武汉理工大学硕士学位论文
图５－３扭转工况节点应力云图
车架分析结果如下表所示：
表５—２车架评价指标表
最人应力口。
工况动荷系数Ｋ安全系数ｎ
（Ｍｐａ）
满载弯曲２．５４７．４１２
满载扭转１．３４６．４２３５．１．４车架结构静力分析结果评价
结构静力分析的目的式根据有限元分析的结果数据对车架的强度进行评价。
假设车架材料的屈服极限为仃。
，不同工矿下计算出的最大复合应力（ｙｏｎ—ｍｉｓｅｓ）为ｃｒ。
一则车架结构的强度安全系数为：。