载重货车车架设计及有限元分析
车架有限元强度分析及轻量化设计
图1㊀车架截面参数longjunhua@㊂Automobile Parts 2021.020852021.02 Automobile Parts086图2㊀车架受力简化示意T 2处力矩平衡原理,计算出支反力T 1T 1=[F 1k (k /2-n )+F 2w (m -w /2-v )]/m (2式中:T 1为前桥中心处对车架的支反力,N ;T 2为中后桥中心处对车架的支反力,N ;F 1为底盘簧上质量在车架上的均布载荷,N /m ;F 2为装在车架上的分布载荷,N /m ;y 为上装质心位置,m ㊂根据平衡方程,得出L 处的截面弯矩和剪力分别为:M =F 1(L +s )2/2+F 2(L -v )2/2-F 1L(3Q =F 1(L +s )+F 2(L -v )-T 1(4当剪力Q =0时,M 出现极值M 0;当支反力R 1㊁R 处M 亦出现拐点M 1,M 2㊂最大弯矩M max 取三者之间的最大值,考虑实际使用条件和安全系数,最大弯矩M max 取2倍静载荷条件㊂故单根纵梁断面的最大弯曲应力为:δmax =2M maxW XɤσS (5式中:σS 为材料的屈服强度㊂根据式(1)和式(5)来初步确定车架的截面尺寸㊂2㊀车架有限元模型的建立根据上述确定的车架截面利用Catia 软件进行车架总体设计,完成设计后通过有限元仿真软件Hyperworks 进行车架总体强度分析㊂图3㊀车架有限元模型3㊀车架强度分析结果3.1㊀载荷与边界重卡牵引车车架在行驶过程中主要承受4种工况,分别是弯曲工况㊁转向工况㊁制动工况㊁扭转工况,这4种工况施加载荷见表1,边界条件见表2㊂表1㊀4种工况下载荷情况㊀弯曲工况/g转向工况/g制动工况/g扭转工况/gx 00-0.70y0-0.200z-2.5-1-1-1注:x 表示前进方向,y 表示转弯方向,z 表示垂直地面方向㊂Automobile Parts 2021.02087图4㊀弯曲工况车架应力云图图5㊀转向工况车架应力云图图6㊀制动工况车架应力云图图7㊀扭转工况车架应力云图4种工况下最大应力见表3㊂表3㊀4种工况下最大应力㊀弯曲工况转向工况制动工况扭转工况最大应力/MPa 344.8324.7285310最大应力位置第二横梁附近,油箱连接处第二横梁附近,油箱连接处第二横梁附近,油箱连接处第四横梁附近,悬置安装处由表3可知,车架纵梁和横梁材料为B510L ,材料的屈服强度355MPa [1],以上4种工况最大应力334.8MPa ,小于材料的屈服强度,满足强度评判要求㊂4 轻量化设计根据应力云图,对车架受力不大的地方进行轻量化设计㊂具体措施为:将第三横梁处下连接板厚度10mm 改为8mm ,纵梁上连接板厚度8mm 改为6mm ,左右位置各两次,如图8所示㊂2021.02 Automobile Parts088图8㊀车架轻量化位置车架减重后应力云图如图9 图12所示㊂图9㊀减重后弯曲工况车架应力云图图10㊀减重后转向工况车架应力云图图11㊀减重后制动工况车架应力云图图12㊀减重后扭转工况车架应力云图可以看出,车架减重后与减重前4种工况下,车架承受的最大应力相当,满足强度要求㊂车架共减轻15.4kg ,4种工况下最大应力见表4㊂表4㊀4种工况下最大应力kg㊀原质量改后质量共减重横梁下连接板7.9ˑ2 6.3ˑ2纵梁上连接板24.4ˑ218.3ˑ215.4结论文中首先通过理论公式对车架纵梁截面进行选择按此截面设计完成车架总成后,通过有限元仿真分析对车架总成进行实际道路上各种工况下的强度分析㊂根据应力结果,提出了横梁和纵梁连接板的减轻方案,结果显示,减重后和减重前应力相当,满足强度要求㊂通过对车架的有限元分析,前期设计之初可以大大缩短时间,提高产品准确率㊂参考文献:[1]邓祖平,王良模,彭曙兮,等.基于HyperWorks 的某轻型卡车车架有限元分析及结构改进[J].机械设计与制造,2012(5):84-86.DENG Z P,WANG L M,PENG S X,et al.Finite element analysis and structure improvement on a light-duty truck frame based on hy-per works[J].Machinery Design &Manufacture,2012(5):84-86.[2]黄黎,段智方,庞建中.重型半挂牵引车车架结构的有限元分析[C]//第三届中国CAE 工程分析技术年会论文集,2007.[3]张建,戚永爱,唐文献,等.基于有限元法的某卡车车架优化设计[J].机械设计与制造,2012(5):48-50.ZHANG J,QI Y A,TANG W X,et al.Optimal design of some truck frame based on FEA [J].Machinery Design &Manufacture,2012(5):48-50.[4]景俊鸿,邵刚.中㊁重卡车架轻量化设计[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2009,32(Z1):14-17.JING J H,SHAO G.Lightweight design of the middle and heavy truck s frame[J].Journal of Hefei University of Technology(Natural Science Edition),2009,32(Z1):14-17.。
重型半挂车架有限元静态分析
重型半挂车架有限元静态分析2007-12-18 [ 字体：大中小 ]1 概述重型半挂车的车架为边梁式结构，中间有两根主承载梁纵梁，纵梁为优质成型工字钢或焊接工字钢，其结构做成阶梯形，以降低重心。
两纵梁间采用焊接横梁，横梁采用优质钢板冲压成型或成型槽钢，两纵梁外侧采用翼梁焊接，翼梁为变截面优质钢板，横梁、翼梁与纵梁连接采用交叉结构，增加了车架抗弯强度和抗扭刚度。
整个车架是全金属结构焊接而成，车架前部可通过牵引销连接牵引车，中前部可停放重型履带式车辆，左右侧分别装有工具箱、防护网和备胎等附件，表面铺有压花钢板和若干防滑条，下部可通过钢板弹簧连接三个车桥，车架为对称结构，如图1所示。
有限元法是一种求解数理方程的数值计算方法，是解决实际工程问题的强有力的分析手段，它的基本思想是将结构进行有限元离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的工程结构，各单元之间通过有限元节点相互连接，根据有限元理论建立有限元总体方程，然后求解。
其计算结果的可靠性在科学方面已经得到广泛的认可。
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学和耦合场于一体的大型CAE有限元处理工具。
有限元静态分析为复杂重型车架结构受力分析提供了有效的手段。
在载荷作用点恒定、加载速度缓慢或者为零、加载量值缓慢变化或保持恒定情况下，计算结构的应力、应变、位移的过程，能够在车架设计初期全面了解该半挂车车架在不同工况下的强度和刚度状况，确定应力、应变危险点，同时也能对车架结构优化设计进行分析指导。
在重型半挂车开发设计阶段，由于缺乏必要的动态试验设备和完善的实验方法，对车架在各种载荷工况和路面条件下的可靠性不能进行准确的有效分析和计算。
采用有限元分析，通过建立适当的有限元模型，可在车架的开发设计阶段，对其进行强度分析，以提高车架的开发速度和质量。
2 有限元分析车架静态有限元分析是计算在固定不变的载荷作用下的结构响应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构随时间变化载荷的情况，静态分析主要是结合有限元理论，从静力学、几何学、物理学三方面对结构进行分析。
重型车车架组合结构的有限元分析
按照实际试验和经验算法, 以垂直静力弯曲和 弯扭组合 2 种工况计算了车架的应力, 研究了货物 载荷的偏置及超载对车架应力的影响。重型车如遇 实际所承载荷过大、 路面不平及车速较高等因素 , 致 使行驶中的车架受到比较频繁的扭转和重载 , 很可 能会使得局部连接板区域及相关支架位置产生应力 集中, 从而产生车架的断裂破坏。 模态分析得出了该重型车车架的固有频率和振 型。计算表明, 车架在自然约束条件下低阶频率范 围在 9~ 45 H z, 车架振型表现为垂直弯曲、 面内弯 曲、 扭转及弯扭组合特征。 参考文献:
2
车架有限元模型的仿真数据分析
车架钢板弹簧座 处每个节点的垂直位移被约
束 ; 在车架的左右对称面上 , 选取 2 个节点分别进行 水平面内纵、 横向的附加约束, 就可以求出变形引起 的节点位移。模型计算的静载荷包括驾驶室及驾乘 人员, 发动机及油箱, 货厢及货物。前面 2 种为集中 载荷, 在建立有限元模型时将作用点设置在节点上, 程序可以直接叠加到结构载荷向量中去 ; 货厢及货 物为均布载荷, 在有限元分析时 , 程序将它们放置到 单元节点上 , 形成单元节点力向量, 然后经由单元载 荷乘子 , 把载荷情况叠加到结构载荷向量中去。 弯扭组合状态即在钢板弹簧座的左前、 右后分 17
《机械与电子》2005( 2)
M PC 类型 R BE2 R BE3 Expl icit
[ 2]
图 1 板簧的简化
还有导向作用( 图 1b) , 即钢板弹簧在各个方向上均 有刚度 , 但其它方向上的刚度要比垂直方向的刚度 大得多 , n 、 p 节点间为一刚性梁[ 3] 。节点 m 和 n , p 和 q 之间弹簧元的刚度分别为 y K / ( x + y ) 和 x K / (x + y)。 与支架位置相关联的弹簧单元支承点, 取在连 接销的中心点位置, 这样有助于模拟板簧对支架位 置的弯矩作用。如图 2、 表 1 所示, 弹簧元的上端点 与该中心点之间建议采用 RBE2 或 RBE3 型多点约 束 , 以实现连接点的位移协调或总力平衡。
重型汽车车架的结构有限元分析与轻量化设计研究
i
重型汽车车架的结构有限元分析与轻量化设计研究
ABSTRACT
With the WFG9280 heavy vehicle frame as subject, the FE(finite element) analyses were performed to investigate its static and dynamic characteristics, and further a reasonable project for light-weight design was put forward. In the present thesis, the following works were mainly carried out. (1) The 3D FE model of the WFG9280 vehicle frame was built through the CAD/CAE software of UG and ANSYS, and the static strength analyses were carried out for the vehicle frame under four work conditions, i.e. bending, torsion, braking and swerve; (2) The dynamic characteristics of the vehicle frame were analyzed through the FE method, and further the first ten vibration modes, as well as the transient response
南京航空航天大学 硕士学位论文 重型汽车车架的结构有限元分析与轻量化设计研究 姓名：赵慧慧 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：魏民祥 20071201
载货汽车车架拓扑优化设计及有限元分析的开题报告
载货汽车车架拓扑优化设计及有限元分析的开题报告一、研究背景随着物流业的快速发展，货车需求也不断增加。
而车辆的持久稳定性和安全性是货车发展的基础，因此在设计过程中车架的优化设计和有限元分析尤为重要。
从材料及制造工艺角度来看，目前较为成熟的结果是焊接结构，但是这种结构重量较重、成本高、制造周期长、不环保等问题日益凸显，因此要求综合考虑设计材料、拓扑结构、工艺等多方面因素，通过优化设计来提高车辆的质量、性能、经济性和可靠性。
二、研究内容1.车架结构拓扑优化设计。
在满足安全性和结构强度的前提下，结合实际的工作条件和载荷特点，通过最优化设计方法寻找最佳的车架结构形式，减轻车身质量，实现经济性和环保性。
2.车架有限元分析。
采用有限元分析方法，对拓扑优化设计后的车架进行有限元模拟分析，验证其强度和刚度的可靠性，进行有限元分析计算，为车辆的改进提供依据。
3.材料选择及加工工艺的分析。
车架材料的选择及加工工艺直接影响着车体的质量、成本、环保性等方面，以现代先进制造工艺，适当选择适合的材料，实现车体质量的低成本、高品质。
三、研究意义与价值根据研究内容，主要达到以下目的：1.提高载货汽车的安全性和可靠性，减少事故数量和损失，同时提高企业的经济效益。
2.减少我国的能源和环境负担，优化设计和改进制造工艺，避免资源的浪费和环境污染。
3.积累相关技术和经验，在相应领域做出贡献，并推动该领域技术的进步。
四、研究方法1.车架结构拓扑优化设计。
综合考虑载荷、强度、刚度等因素，采用最优化模拟设计方法，缩短设计周期，降低制造成本。
同时，为了防止优化设计过程中出现失控情况，我们建立了一套预警机制来发现和纠正问题。
2.车架有限元分析。
建立标准分析模型，通过有限元分析计算车架的应力、位移和应变，以确定车架的强度和刚度，在改进设计过程中应用结果。
3.材料选择及加工工艺的分析。
在选择材料的过程中，我们将考虑性能、成本等各方面因素。
在加工工艺的选择过程中，我们将专注于工艺稳定性、效率和成本。
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
货车车架有限元模型的建立及分析
品 主产竞 争相适 应 ；也不 能对 车架结 构 的应力 分 布及
刚度 分布 进行定 量分 析 。因此， 设计 中不 可避 免地造 成 车架 各部 分强度 分配 不合 理现 象 ：使 得 整个 车架设 计 成本 提高， 而且 某些 部位 强度 不足 ， 易 引起 事 故 ； 些 容 某
第
图 １ 车 架 有 限 元 模型
用 设施 的安装 基础 和关 键承 载部 件 。我 国对 于一 般 车
和 简化 ，本文 最 终模 型 包含 ２ ６５ ６个节 点 ．２ ８ ０ １ ２ ０３ ７ 个单 元 。从 Ｈ ｐ ｒ ｓ ｙ ｅｍｅｈ中 以 ｃ ｂ或 ｉｐ格 式文 件 导人 ｄ ｎ 到有 限元 软件 Ａ Ｓ Ｓ中 ，得 到 整个 车 架 的有 限元 模 ＮＹ 型 ， 图 １ 左为 车头 ， 为车尾 ） 见 （ 右 。
架 的设计 及强 度校 核 ， 依靠 经典 的材 料力 学 、 是 弹性力 学 、 构力 学 的经验 公式 。传 统 分析设 计 方 法。 有简 结 具
单 易行 的优 点，目前在 我 国 的车辆 设计 计算 中仍起 一 定 作用 。 统方 法也 有 明显不 足， 传 带有 相 当的盲 目性 ， 每 次 车架设 计改进 都 不会有 明显 的 突破 ；而且设 计周 期 长 ， 得 车架 的更 新 换代 的速度 较 慢， 能 与 现代 化 商 使 不
１ 工况及 模型 简 化
主 要从 弯 曲和扭转 工 况考 虑时 ．由于所有 载荷 的 加入 都 是在 超载 状况 下分 析 的 ，而 超载 时的受 力是 规 定 载荷 的 ２５倍左 右 ，所 以得 到 的结 果就 不 用加 动 载 ． 系数 ， 是极 限应 力状 况 ， 就 符合 实际 工况 。
１ 略去某些 功能 件和 非承 载构件 。有 些构 件仅 为满 足 ） 工艺 或使 用要 求设 置， 非根 据强 度要 求设 置 ． 车 架 并 对 结构 内力 分布 和变 形 的影 响较 小，因此建 模 时可 以忽
半挂牵引车车架有限元分析的开题报告
半挂牵引车车架有限元分析的开题报告题目：半挂牵引车车架有限元分析一、选题背景和意义：半挂牵引车是一种常用的运输工具，其安全稳定性对于交通运输行业至关重要。
车架是半挂牵引车的主体结构，负责承载车身和所装载物品的重量和力量，因此其结构安全性是半挂牵引车运行安全的重要保障。
有限元分析是一种理论计算方法，可以模拟实际的结构受力情况，对于车架的结构设计和优化具有重要的意义。
二、研究内容和方法：本研究将以一辆半挂牵引车的车架为研究对象，利用有限元分析软件进行车架的有限元建模，通过加载不同的载荷，分析车架的受力情况，找出车架的薄弱环节，并提出相应的优化方案。
研究方法主要包括以下几个步骤：1.车架有限元建模采用有限元分析软件对半挂牵引车的车架进行建模，选择合适的单元类型和网格划分，构建数值分析模型。
2.载荷分析根据实际情况，确定车架承受的载荷情况，在有限元分析软件中加载各种载荷，如静载荷、动载荷等。
3.应力分析利用有限元分析软件分析车架的应力分布情况，得出车架的最大应力和应力集中点位置。
4.应变分析利用有限元分析软件分析车架的应变分布情况，得出车架的最大应变和应变集中点位置。
5.结构优化根据有限元分析结果，找出车架的薄弱环节，提出结构优化方案。
采用有限元分析软件对优化方案进行验证和优化。
三、预期结果和意义：通过本研究，可以建立半挂牵引车车架的有限元模型，分析车架在不同载荷作用下的受力情况，找到车架的薄弱环节，提出优化方案，最终得到经过优化的车架结构。
这些结果可以为半挂牵引车车架结构设计和优化提供参考，提高其安全性和稳定性，减少车辆事故的发生，为国家交通运输事业的发展做出贡献。
载重货车车架设计及有限元分析
摘要汽车车架是整个汽车的基体，是汽车设计中一个重要的环节。
车架支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的重要机件，承受着传给它的各种力和力矩。
因此，车架必须要有足够的弯曲刚度，也要有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命。
同时，随着现在汽车的发展，载重货车的乘坐舒适性，操控性能也在不断提高，因此车架的设计还应同时兼顾舒适性和操控性。
本文以商用载重货车为研究目标，结合货车的各项参数，对车架进行设计。
确定了车架总成以及纵梁横梁的各项参数。
运用solidworks软件做出了车架的三维模型图。
同时利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对车架的四种典型工况做出静力分析，得到各种工况下的变形情况和应力分布情况，同时对车架进行了模态分析。
最后根据分析结果对车架做出优化建议。
关键词: 载重货车；车架；结构设计；有限元分析IABSTRACTThe vehicle frame is the base of the car, is one of the most important parts in the automobile design. Frame supports the engine clutch, transmission, steering gear, non bearing body and the container all spring quality the important parts, bear and pass it on to all kinds of force and moment. Therefore, the frame must have enough bending stiffness, also want to have enough strength, to ensure sufficient reliability and life. At the same time, with now the development of automobile and truck ride comfort, handling performance also continues to increase, so design of the frame should also combine comfort and handling.In this paper, the commercial truck as the research objective, combined with the parameters of the truck, the frame design. Frame assembly and the longitudinal beam parameters were determined. The 3D model chart of the frame was made by SolidWorks software.. At the same time, the finite element analysis software ANSYS Workbench of the frame of four kinds of typical working conditions to make static analysis, obtained under various conditions of deformation and stress distribution, and the modal analysis of the frame. Finally, according to the results of the analysis of the frame to make optimization recommendations.Keywords:Truck； frame；structure design；finite element analysisII目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1车架总成概述 (1)1.2国内外研究情况及其发展 (2)2 车架总成设计 (6)2.1参考车型及其参数 (6)2.2车架类型的选择 (6)2.3车架设计的技术要求 (11)2.4车架的轻量化 (13)2.5车架的参数设计 (13)3 车架的有限元静力学分析 (19)3.1车架几何模型的建立 (19)3.2车架有限元模型的建立 (19)3.3车架的静力学分析 (21)3.4 基于静力分析的车架轻量化 (32)4 车架的模态分析 (34)4.1车架模态分析的基本理论 (34)4.2车架有限元模态分析结果 (36)4.3车架外部激励分析 (40)5 总结与展望 (42)III5.1总结 (42)5.2工作展望 (43)参考文献 (45)致谢 (47)IV1 绪论1.1车架总成概述汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺规范，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。
关于半挂车车架有限元分析与轻量化分析
关于半挂车车架有限元分析与轻量化分析摘要：文章主要从半挂车实体建模及有限元的简述出发，分别简述了车架有限元模型的建立，以及轻量化的车架结构优化，旨在与广大同行共同探讨学习。
关键词：半挂车车架；有限元分析；轻量化一、半挂车实体建模及有限元的简述1.半挂车介绍半挂车是一种道路运输车辆，由两部分构成，一部分是带有动力的车头，另一部分为承载货物的半挂。
半挂车是目前普遍应用的运输工具，按用途分为专用和普通两种。
按大梁的结构来分有平板式、阶梯式、凹梁式三种。
如下图1-1所示。
图1-1 半挂车分类板式半挂车可以最大利用空间，同时离地面较高，方便公路运输。
阶梯式半挂车货台比较低，方便货物的装卸，凹梁式半挂车具有较小的离地间隙和较低的货台。
半挂车第二部分半挂结构主要由车架、双侧保护装置、工具箱、挡泥板、轮轴、牵引装置、电路、气制动、支撑、悬架装置、备胎、车箱、后保险杠等结构组成。
2.有限元法介绍有限元法是用简单的问题替换复杂的问题并进行求解，具有计算精度较高的优点，可对不同复杂形状的工程问题进行科学有效的分析以及计算。
二、车架有限元模型的建立建立有限元模型是进行有限元分析的基础，也即选择单元类型、赋予材料属性、划分网格、模拟连接方式、施加边界条件的过程，其中划分网格是前处理最为重要也是最为繁琐的步骤。
1.建立车架有限元模型应遵循的原则（1）确保模型的计算效率。
网格的大小、稀疏程度，也即单元与节点的数目多少，决定着计算结果的准确性和计算效率，在进行车架有限元模型建立的过程中应权衡好计算结果的准确性与计算效率的矛盾，找到最合适的网格尺寸。
（2）确保计算结果的准确性。
建立车架三维几何模型的过程中，在不影响分析结果的前提下，已经对车架进行了一定的简化，目的就是为了能够得到准确的结果，避免造成应力集中等问题。
2.模型导入及中面抽取（1）三维几何模型的导入和修复我们将利用 Solidworks 软件建立的车架的三维几何模型导入 Hypermesh 中。
中型载货汽车车架有限元静力学分析-任务书
毕业设计（论文）任务书学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称教授从事专业车辆工程是否外聘□是√否题目名称中型载货汽车车架有限元静力学分析一、设计（论文）目的、意义汽车作为交通运输工具之一，在人们的日常生活中发挥着非常重要的作用。
随着国民经济的快速发展，汽车工业也得到了飞速发展，在现代化发展的今天，生产出结构轻、性能好、质量高、用途广、安全可靠的汽车，成为了汽车厂家和客户共同关注的焦点。
作为汽车总成的一部分，车架承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，而且汽车上许多重要总成都是以车架为载体，因此设计出重量轻而各方面性能达到要求的车架结构是一项重要的工作。
传统的车架结构设计是采用类比的思想进行经验设计，设计出的车架结构除了个别部位的应力水平较高外，大部分部位的应力水平较低。
因此，有必要采用有限元法对车架结构进行优化设计，以降低车架的重量，减小汽车的制造成本，提高市场竞争力。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：1.选题的背景、目的及意义；2.Pro/E、ANSYS软件研究；3.车架设计的方法步骤研究；4.用Pro/E软件建立车架整体模型，然后导入ANSYS软件进行网络划分；5.假定汽车满载情况下，对车架进行弯曲、扭转、紧急刹车、急转弯四种工况下的受力和变形情况的静态有限元分析。
技术要求：1.研究中型载货汽车车架；2.有限元模型、载荷建立正确；3.生产纲领：成批生产。
三、设计（论文）完成后应提交的成果中型载货汽车车架有限元静力学分析程序一份；设计说明书（20000字以上）一份。
四、设计（论文）进度安排（1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第1～2周（2.28～3.11）（2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、熟悉Pro/E、ANSYS软件的使用第3～5周（3.14～4.1）（3）理论联系实际分析问题、解决问题，使用Pro/E、ANSYS软件完成中型载货汽车车架的三维设计、强度分析等部分设计内容，中期检查第6～8周（4.4～4.22）（4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第9～12周(4.25～5.20) （5）评阅教师评阅、学生修改第13周（5.23～5.27）（6）毕业设计预答辩第14周（5.30～6.3）（7）毕业设计修改第15～16周（6.6～6.17）（8）毕业设计答辩第17周（6.20～6.24）五、主要参考资料1.刘惟信．汽车设计．北京：清华大学出版社2.张洪信．有限元基础理论与ANSYS应用．北京：机械工业出版社，2006.13.段进，倪栋，王国业．ANSYS10.0结构分析从入门到精通．北京：兵器工业出版社，2006.104.姜勇，张波．ANSYS7.0实例精解．北京：清华大学出版社5.汽车车身结构与设计．北京：机械工业出版社6.余传文．重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化．吉林大学硕士学位论文，20057.黄华，茹丽妙．重型运输车车架动力学分析．车辆与动力技术8.刘新田，黄虎，刘长虹等．基于有限元的汽车车架静态分析．上海工程技术大学学报，2007，6：112～1169.中型载货汽车车架设计资料10.网络资源，超星数字图书馆11.近几年相关专业CNKI网络期刊等六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日。
货车车架的有限元分析
图 6 扭转工况的应力分布图 / MPa 4. 3 模态的计算结果
模态计算该车架的自由振型 ,即取消所有约束条件 、承载 情况和前后悬弹簧的作用 ,用 Block Lanczo s 法提取自由振动 时的前 15 阶固有频率 ,前 6 阶的频率为零 ,其余各阶频率如表 1 。其中节选的第 7 阶 、第 9 阶的振型 ,如图 8 、图 9 所示 。
挠度ix轴的转角ixixiyizixiyiz24个自由度iz节点力矩阵为取决于单元的方位尺寸和弹性性质而与单元位置无关就可以进行车架的有限元分析计算了车架的有限元模型该车架初步设计为长考虑到车架几何模型的复杂性可在三维cad软件里面建立好车架的面模型然后导入到ansys里分析分析时首先要考虑的是各铆接点的位置hptcreatearea相应硬点连接成mpc单元因车架各层间即有压应力mpc的类型应选择rigidbeam方式对于纵梁和横梁选用shell63单元进行网格划分通过mpc与车架连接个弹簧单元与车架后轴连接单元总数为96213节点总数99897mpc单元为1012材料为16mn弹性模量为2e5mpa约束条件及承载情况车架设计最重要的是考察车架在弯曲和扭转时的受力情弯曲工况的边界条件及承载情况计算时约束前后悬弹簧接地处的所有自由度让车架形成一简支梁结构根据实际受力情况在安放驾驶室的地方加上20n在剩余处加上330n13
图 8 第 7 阶振型
图 7 扭转工况下横梁的应力分布图/ MPa 表 1 车架的 7～15 阶固有频率及振型
阶数 7 8 9 10 11 12 13 14 15
频率/ Hz 6. 710 5 13. 325 18. 097 20. 080 23. 718 26. 013 37. 705 44. 159 47. 888
∑R j u j = 0
基于ansys的随车起重运输车车架有限元分析
基于ansys的随车起重运输车车架有限元分析
有限元分析可以反映出一个结构的应力分布情况，该方法对于确定车架安全性能，特别是结构件是否安全有着重要意义。
随车起重运输车车架也采用有限元分析来评价车架的安全性，指导车架设计以及确定车架性能参数。
首先，利用有限元分析方法建立车架的三维有限元模型，该模型可包括车架的各个部件和对应的材料等属性信息。
接着，利用有限元分析软件将模型静力分析，选择合适的加载类型并设定载荷作用范围，同时，还要添加边界条件，如，夹紧条件、位移支撑条件和支持条件几大类。
最后，根据计算结果，对车架进行受力、位移、应变等性能分析，根据分析结果，确定车架的荷载能力及各部件结构安全系数。
通过有限元分析，能够有力地验证车架设计方案以及连接方式，同时还能有效检测普通载荷或极限载荷的作用下结构的稳定性，从而确定车架是否具有足够的受力强度，勾稽设计内容是否正确，布线、装配、焊接等技术是否合理。
有限元分析的优势在于更快捷的调整和比较设计参数，以及几何细节变化的早期实时反馈。
有限元分析有助于提高设计工作效率。
此外，有限元分析也可以用于评价随车起重运输车车架的气密性能，以及针对峰值压力、不同控制及振动响应等非线性载荷的定义。
结构的表观失效和气密性能的性能可以在一定的范围内准确地由有限元模型得到。
综上所述，通过有限元分析，可以迅速准确地评估随车起重运输车车架性能，以最大程度发挥车架的功能，确保车架安全可靠，为准确选择车架零部件提供有效依据。
基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析
基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析摘要：货车车架是车子的关键受力部分，货车上受到的来自内部和外界的各种载荷最后都要传递给货车车架，所以车架结构强度的大小是货车整体设计的关键因素之一。
在汽车设计中，有限元分析法可以对汽车进行动态性能、静态性能和车架结构分析，从而，对车身结构优化，提高整车性能、缩短设计时间。
有限元软件ANSYS具有独一无二的分析优化功能和良好的可靠性，在结构动力分析、静力分析和优化设计方面具有出色的表现。
本文以东风货车为研究对象，运用Pro／E和ANSYS软件，先创建货车车架的三维实体建模型，在对其动态分析、静态分析及模态分析研究。
以实体为基础进行建立他的简单尺寸来优化，以车架的截面面积作为参数，把他最小的体积作为其最终结果。
简单介绍Pro/E三维建模的简化技巧和ANSYS结构优化设计时的基本思想和方法。
通过对东风货车车架结构的有限元仿真和有限元分析，积累许多宝贵的经验，得到一些重要数据，在以后货车车架的设计优化中有借鉴和指导作用。
关键词：东风货车车架；ANSYS；Pro/E；静态分析；动态分析；模态分析Dongfeng truck frame based on ANSYS simulation and finite element analysisAbstract：Truck frame is the car key part of the force, van from internal and external load, the last to be passed on to the truck frame, so the size of frame structure strength is one of the key factors of the overall design of the truck. In the automobile design, the finite element analysis method can be used to analyze the dynamic performance, static performance and frame structure of the vehicle, so as to improve the performance of the vehicle and shorten the design time. Finite element software ANSYS has a unique analysis optimization function and good reliability, and has excellent performance in structural dynamic analysis, static analysis and optimization design.In this paper, Dongfeng truck as the research object, the use of Pro / E and ANSYS software, to create a three-dimensional model of the truckframe, the dynamic analysis, static analysis and modal analysis. Optimization structure based on the entity unit model to create the frame size is simple constraints, with the frame of the longitudinal cross section area size as a design parameter, the frame structure of the total volume minimization as optimization the final result. The simplified technique of Pro/E 3D modeling and the basic idea and method of ANSYS structure optimization are introduced in this paper. Through the finite element simulation and finite element analysis of the frame structure of the Dongfeng truck, accumulated many valuable experiences, and get some important data, which have reference and guidance in the design optimization of the truck frame.Key words：Dongfeng truck frame;ANSYS; Pro/E; Static analysis; Dynamic analysis; The modal analysis基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析1 引言1.1 课题的目的和意义当代汽车工业中，有限元分析法在已经普遍应用在车辆骨架的研发里面。
重型特种专用车异型车架结构有限元分析及设计优化
图 ８ 扭转 工况下优化前局部应力云 图
壳 单 元 、实 体 单元 模 型 自 雨按 所 给 密 度
巾 程 序 自动 计 算 。根 据 整 车实 际使 用情
进 行 合理 模 拟 ， 确 保能 正 确 反映 零 部 件
之 问 的运 动 关 系 。 整 个 车 架 、 副 乍 架 及悬 架 被 离 散 为
２ ８ ８ ８ ７ ７ 个 先 单元 、 １ ３ ８ ３ ９ １ ８个实 体 单 元 、 ７ ４个 粱 单 元 、 ｌ ｏ个 杆 单 元 ， １ ２ ２ ９个 多 点约束 耦 合 单元， ６ ５ ４ １ ９ ４个 节 点 。
． ４ Ｇ（ ３ ． ９ ２ ｍ／ ｓ ！ ） 。 前 、 后 平 衡 悬 架 存 在 相 运 动 关 系 ０
的 各零 部 件 之 间 采 用 多 点 约 束 耦 合 单 元
４ 车架有限元分析
此类连续 管作、 Ｉ 车 大 部 分 时 间 停 在
油田 ｌ ｌ ： 地进 行作业， 转 场 行 驶 时 间很 少 ， 因此 一 般 不 需 考 虑 结构 的疲 劳 问 题 。 车 架材料 采用 Ｚ Ｑ Ｓ ５ ０ ０ Ｌ， Ｏ － ＝５ ０ ０ ＭＰ ａ ，
大 ，结 构 复 杂 、 况 恶 劣 ， 因 而 其 车 架 构 ， 由 左 、 右 纵 梁 和 ｌ ｌ 根 横 梁组 成，
＋ ８（ ｍｍ） 双 层 结 构 ，断 面 的 承 载 能 力 对 整 车的 性 能 及 安 全 至 关重 纵 业车 因其 装载 大尺 为 槽 型 ，横 梁 与 纵 梁 的 连 接 均 为螺 栓连
０ ＝８ ５ ０ ＭＰ ａ 。 计 算 结 果 表 明 ， 在 各 工 况 下 车 架 总 成 的 总 体 应 力 水 平 不 高 ，分
中型载货汽车车架有限元静力学分析
摘要汽车车架作为汽车关键的承载部件，它将发动机和车身等总成连成一个有机的整体，承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，而且汽车上许多重要总成都是以车架为载体，因此设计出重量轻且各方面性能达到要求的车架结构是一项重要工作。
传统的车架结构设计是采用类比的思想进行经验设计，车架的这种设计模式导致的问题包括两个方面：一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。
设计出的车架结构除了个别部位的应力水平比较高外，大部分部位的应力水平较低。
因此，有必要采用有限元法对车架结构进行优化设计，以降低车架的重量，减少汽车的制造成本，提高市场竞争力。
本文以解放J4R中型载货汽车车架为研究对象，在现有CAD图纸的情况下进行简化，通过对ANSYS软件的学习，以Pro/E软件创建车架实体模型，对车架的静力以及模态进行了分析。
得到一些有益的结论，并掌握了一般静力分析中的网格划分、约束加载、分析求解等过程进行了认真的学习，为车架的设计和改进提供了指导作用。
关键词：中型载货汽车；车架；ANSYS；静力分析；模态分析ABSTRACTAs an important component, frame carrying the whole vehicle, such as assembly, take the engine and body together into an organic whole,endure the loads from the road and many kind of complex loads, and many important assemblys are based on frame,use the frame as a vector. So design a lightweight and all aspects of performance to meet the requirements of the frame structure is an important work. The frame structure of traditional design is the idea of experience with analog design, this methed caused two problems: First, simplify the calculation accuracy of the frame is not enough to ensure the strength and stiffness requirements of leaving the frame design is too safe, resulting the frame structure designed overweight. Second is caused by separation of design and calculation of the frame, the frame is not conducive to raising the level of the designer's design. In addition to the frame structure designed for individual parts of the stress level is relatively high, most parts of the stress level low. Therefore, it is necessary to use finite element method to optimize the design of the frame structure to reduce the chassis weight, reduce vehicle manufacturing costs, improve market competitiveness.In this paper, use FAW J4R medium truck frame for the study, in study of ANSYS software ,and use Pro / E software to create solid models of the static frame and the mode were analyzed. Get some useful conclusions, and mastery of the general process of static analysis for improved frame design and provide guidance.Key words: MediumTruck ;Frame;ANSYS;Static Analysis;Modal Analysis目录摘要 (I)A bstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题的背景 (1)1.2 选题的目的 (1)1.3 选题的意义 (1)1.4 研究现状 (2)1.5 课题主要内容 (4)第2章有限元基础及ANSYS软件介绍 (5)2.1 有限元分析简介 (5)2.2 有限元方法的基本求解过程 (6)2.3 有限元分析的误差及建模准则 (7)2.4有限元分析软件ANSYS简介 (9)2.4.1 ANSYS的发展概述 (9)2.4.2 典型的ANSYS分析过程 (10)2.4.3 ANSYS的主要功能 (11)2.4.4 ANSYS的主要特点 (12)2.4.4 ANSYS软件提供的分析类型 (13)2.5 本章小结 (14)第3章车架有限元模型的建立 (15)3.1 车架的实体建模 (15)3.1.1 Pro/E软件简介 (15)3.1.2 Pro/E软件基本功能 (16)3.1.3 几何建模的简化 (16)3.2 应用Pro/E软件三维几何模型的建立 (18)3.3 应用ANSYS软件对车架模型进行网格划分 (19)3.4 实体单元Solid 45的简介 (21)3.5 本章小结 (24)第4章车架有限元的静力级模态分析 (25)4.1 车架静力分析 (25)4.1.1 车架受力情况 (25)4.1.2车架结构静力分析及约束处理 (26)4.2 车架模态分析 (33)4.2.1 结构动力性能分析方程 (34)4.2.2 车架结构模态分析 (34)4.2.3 分析结果 (41)4.3 本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录 (45)第1章绪论1.1 选题的背景车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机和车身等总成连成一个有机的整体，承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，而且汽车上许多重要总成都是以车架为载体，因此设计出重量轻且各方面性能达到要求的车架结构是一项重要工作。
某重型载货汽车车架有限元及试验研究
关 键词 ： 架 ； 限元 ； 车 有 应力测试 ； 强度
【 ｓｒ ｃ】 ｔｅｍａ ｅ ｒ ｇ ａｔｆｔｅｖｈｃｅｍｏｔ ｔｅｌａ ａ ｕ ｄ ｒ ｋ ｎｂ ｅ ｒ ｅ ｓ Ａｂｔａ ｔ Ａ ｈ ｉ ｂ ａｉ ｐ ｈ ｅ ｉｌ， ｓ ｏ ｈ ｏｄＷ Ｓ ｎ ｅｔ ｅ ｙｔ ａ ， ｓ ｎ ｎ ｒ ｏ ｆ ａ ｈ ｆｍ ０
ｂｎ ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｎ ｏ ｉａｉ ｅ ｄｎ ｎ ｒｉ ｏ ｄｔ ｎ ｅｅａ ａ ｚ ｄＴ ｒｕ ｈ ｃｍ ａｉｇ ｅ ｄｎ ｃｎ ｉｏ ｓａｄ ｃｍｂｎ ｏ ｏ ｂ ｎ ｉｇａ ｄ ｔ ｓ ｎ ｃｎ ｉｏｓｗ ｒ ｎ ｌ ｅ ．ｈｏ ｇ ｏ ｐ ｒｎ ｇ ｉ ｔ ｎｆ ｏ ｏ ｉ ｙ ｔｅ ａｌｒ ｃｕ ｌ Ｓ ｉ ｘ ｅｉ ｅ ｔ ｅｕｔ ｏ ｅｔｃ ｓ ｓ ａｎ ｔｅｃｒ ｃｎｓ ｅｍ ｄ ｌ ｄ ｈ ｉ ｅ ａｔａ ｅｗｔ ｅｐ ｒ ｎａ ｒｓｌ ｅ ｃｒ ａ ｔ ｔ ｔ ． ｏｒ ｔｅｓ ｔ ｏ ｅ ｆ ｕ ｎ ｕ ｈ ｍ ｌ ｓｆ ｌ ｉｌ ｅ ｒ ｉ ｈ ｅ ｆ ｏ ｈ ｎ ａ
ｌ ｉｎｍ ｄ ｌ ｅ ａ ｅＷ Ｓｅｔｂｉ ｅ ｉ ｅ ｎｔ ｅ ｍ ｎ ｍ ｔｏ ， ｈｃ ｔ ｉ ｃａａｔｒ ｔ ｓｕ ｄ ｒ ｔ ａ ｏ ｏ ｅ ｔ ｍ ａ ｓ ｌ ｈ ｄｗ ｔ ｔ ｉ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ｗ ｉｈｓ ｃ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｎ ｅ ｆ ｏ ｈｆ ｒ ａ ｓ ｈｈ ｆ ｅ ｅ ｈ ｉ ｔ ａ ｓｃ
温 洁 明
（ 西大学 机械工程 学院 ， 宁 ５ ００ ） 广 南 ３０４
Ｆｉｉ ｅ ｎｔ Ｅｌ ｍｅ ｔ ａｙ ｉ ｎ ｐ ｒ ｅ ｔ ｌ ｓ ａｒ ｈ ｏ ｈ ａ ｙ Ｔｒ ｃ ａ ｅ ｎ Ａｎ ｌｓｓ ａ ｄ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｍ Ｒｅ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｈｅ ｖ ｕ ｋ Ｆｒ ｍｅ
某重型载货车车架有限元静态及其试验研究的开题报告
某重型载货车车架有限元静态及其试验研究的开题报告
题目：某重型载货车车架有限元静态及其试验研究
研究背景：
随着国家经济的发展和人们生活水平的提高，重型货车已成为现代物流运输中不可或缺的一部分。
而货车的安全性和稳定性则是保障货车运输安全的关键因素，而货
车车架则是整车的重要结构部分。
因此，对于货车车架性能的研究显得尤为重要。
目的：
本研究旨在通过车架有限元分析及试验研究，探讨某重型载货车车架的静态力学性能和强度，为提高货车的安全性和稳定性提出科学的建议和措施。
研究内容：
1. 车架结构设计与有限元建模
2. 车架静载试验及测试方法
3. 负载下车架应力、位移变化研究
4. 车架材料力学性能测试及分析
5. 车架结构优化研究
研究方法：
1. 通过SolidWorks等软件对车架结构进行建模，并将车架有限元建模导入ANSYS软件中进行静态分析。
2. 采用车架静载试验及测试仪器对车架进行精确测试，获取车架在负载下的应力变化规律、位移变化规律等数据。
3. 通过有限元分析结果和试验数据，对车架材料和结构进行力学性能测试及分析，找出车架的疲劳寿命和强度极限。
4. 根据研究结果，对车架结构进行优化设计，提出相应的改进措施。
研究意义：
本研究将为重型载货车车架的设计和制造提供重要的参考，可以发现车架结构的弱点及不足，提高车架结构的强度和稳定性，为货车的安全行驶提供了科学的基础。
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摘要汽车车架是整个汽车的基体，是汽车设计中一个重要的环节。
车架支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的重要机件，承受着传给它的各种力和力矩。
因此，车架必须要有足够的弯曲刚度，也要有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命。
同时，随着现在汽车的发展，载重货车的乘坐舒适性，操控性能也在不断提高，因此车架的设计还应同时兼顾舒适性和操控性。
本文以商用载重货车为研究目标，结合货车的各项参数，对车架进行设计。
确定了车架总成以及纵梁横梁的各项参数。
运用solidworks软件做出了车架的三维模型图。
同时利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对车架的四种典型工况做出静力分析，得到各种工况下的变形情况和应力分布情况，同时对车架进行了模态分析。
最后根据分析结果对车架做出优化建议。
关键词: 载重货车；车架；结构设计；有限元分析IABSTRACTThe vehicle frame is the base of the car, is one of the most important parts in the automobile design. Frame supports the engine clutch, transmission, steering gear, non bearing body and the container all spring quality the important parts, bear and pass it on to all kinds of force and moment. Therefore, the frame must have enough bending stiffness, also want to have enough strength, to ensure sufficient reliability and life. At the same time, with now the development of automobile and truck ride comfort, handling performance also continues to increase, so design of the frame should also combine comfort and handling.In this paper, the commercial truck as the research objective, combined with the parameters of the truck, the frame design. Frame assembly and the longitudinal beam parameters were determined. The 3D model chart of the frame was made by SolidWorks software.. At the same time, the finite element analysis software ANSYS Workbench of the frame of four kinds of typical working conditions to make static analysis, obtained under various conditions of deformation and stress distribution, and the modal analysis of the frame. Finally, according to the results of the analysis of the frame to make optimization recommendations.Keywords:Truck； frame；structure design；finite element analysisII目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1车架总成概述 (1)1.2国内外研究情况及其发展 (2)2 车架总成设计 (6)2.1参考车型及其参数 (6)2.2车架类型的选择 (6)2.3车架设计的技术要求 (11)2.4车架的轻量化 (13)2.5车架的参数设计 (13)3 车架的有限元静力学分析 (19)3.1车架几何模型的建立 (19)3.2车架有限元模型的建立 (19)3.3车架的静力学分析 (21)3.4 基于静力分析的车架轻量化 (32)4 车架的模态分析 (34)4.1车架模态分析的基本理论 (34)4.2车架有限元模态分析结果 (36)4.3车架外部激励分析 (40)5 总结与展望 (42)III5.1总结 (42)5.2工作展望 (43)参考文献 (45)致谢 (47)IV1 绪论1.1车架总成概述汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺规范，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。
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，支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有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、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。
本文只是叙述非承载式车身结构形式中单独的车架系统。
承载式汽车，前、后悬架装置，发动机及变速器等传动系部件施加的作用力均由车架承受，所以，车架总成的刚性、强度及振动特性等几乎完全决定了车辆整体的强度、刚度和振动特性。
设计时在确保车架总成性能的同时，还应对车架性能和匹配性进行认真的研究。
车架结构很多都是用电弧焊焊接而成，容易产生焊接变形。
在设计方面对精度有要求的部位不得出现集中焊接，或者从部件结构方面下工夫，尽量确保各个总成的精度。
另外，与其他焊接方法相对比，采用电弧焊的话，后端部容易出现比较大的缺口，出现应1力集中现象。
所以，应对接头位置和焊接端部进行处理[1]。
车架受力状态极为复杂。
汽车静止时，它在悬架系统的支撑下，承受着汽车各部件及载荷的重力，引起纵梁的弯曲和偏心扭转（局部扭转）。
如汽车所处的路面不平，车架还将呈现整体扭转。
汽车行驶时，载荷和汽车各部件的自身质量及其工作载荷（如驱动力、制动力和转向力等）将使车架各部件承受着不同方向、不同程度和随机变化的动载荷，车架的弯曲、偏心扭转和整体扭转将更严重，同时还会出现侧弯、菱形倾向，以及各种弯曲和扭转振动。
同时，有些装置件还可能使车架产生较大的装置载荷[2]。
随着计算机技术的发展，在产品开发阶段，对车架静应力、刚度、振动模态以至动应力和碰撞安全等已可进行有限元分析，对其轻量化、使用寿命，以及振动和噪声特性也可以做出初步判断，为缩短产品开发周期创造了有利条件。
1.2国内外研究情况及其发展早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。
车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。
这种设计的最大好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾。
由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产。
随后单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代，这种单体车架一般以“底盘”称之[3]。
关于单体车架，简单的说就是将引擎室、车厢以及行李厢三个空间合2而为一，这样的好处除了便于大量生产，模组化的运用也是其中主要的考虑。
通过采取模组化生产的共用策略，车厂可以将同一具车架分别使用在数种不同的车款上，这样也可节省不少研发经费。
除了有利于共用，车体车架也可以通过材料的不同来发挥轻量化的特性，铝合金是80年代末期相当热门的一种工业材料，虽然重量比铁轻，但是强度却较差，因此如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势，但是强度却无法达到和铁制车架同样的水准。
除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的不足。
不过这样一来，重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量而采用铝合金材料的动机，当然也就失去了意义[4]。
也正因为这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流，少数高性能跑车或是使用了强度更高的碳纤维，或是用碳纤维结合蜂巢状夹层铝合金的复合材料取代了铝合金。
但是要用碳纤维制成单体车架，在制作上相当复杂且费时，成本也相对更高，所以至今仍无法普及到一般市售车上，而仅有少数售价高昂的跑车使用，这些是不可能用在载重货车上的。
尽管铝合金车架鲜有车厂使用，不过用钢铁车架搭配铝合金钣件的方式，近年来却受到不少车厂的重视，这样的结构不仅可以保留车架本身的强度，同时也可以通过钣件的铝合金化来取得轻量化效果，在研发成本上自然也不像碳纤维制的单体车架那样昂贵。
载货汽车行驶路况复杂车架在各种载荷作用下，将发生弯曲、偏心扭转和整体扭转等变形。
目前国内商用车车架设计开始从原有的单纯经验设计进入优化设计阶段,主要特点是以有限元计算分析等手段辅助设计,在零件试制之前对产品就有了初步判断,可以提前解决相当数量的设计问题,但目前有限元分析还只局限在强度计算方面,寿命计算做的较少再有一点就是目前国内车架的开发很少经过台架强度和寿命试验,而目前国内各汽车生产3厂车架台架试验所需的硬件应该没有问题,主要问题缺少参数输入方面的积累[5]。
另外,由于目前国内还无法杜绝超载现象的存在,所以我们的车架设计偏于保守。
相反,国外商用车车架开发过程中有限元分析应用比较广泛,而且台架试验应用也被大量采用,有比较成熟的车架台架试验经验,比如奥地利斯太尔公司的台架试验现在已经非常成熟,车架总成在通过斯太尔的250 小时脉冲台架试验后只需要进行 300 小时的场地试验,检验连接件的可靠性即可,通过这两项试验,车架的使用寿命可到 100 万公里,目前BENZ，MAN等公司仍利用斯太尔的试验台进行车架台架试验,它们的车架如果不经过脉冲试验,整车不投产[6]。