东风重型载货汽车车架静动力学分析及优化设计

马海蕾，刘宝会，李 想，陶 涛

(河北工业大学 机械工程学院，天津 300130)

0 引言

车架作为汽车的基体，承载着来自路面及装载物体的各种载荷，汽车车架的结构性能在很大程度上决定了车辆整体质量的好坏，所以车架的强度、刚度、可靠性及使用寿命必须满足一定的要求[1-2]。

本文以东风天龙某重型载货汽车为研究对象，通过ANSYS对车架进行静力学分析；同时，为防止行驶过程中发生共振对其进行预应力模态分析，验证结构的合理性。在保证安全稳定性的前提下对车架进行参数优化，达到用钢量少及提高稳定性的目的。

1 有限元分析

1.1 建立车架模型及网格划分

东风天龙系列某重型载货卡车的车架结构形式为边梁式，车架由2根纵梁和9根横梁组成。纵梁一般采用槽钢，横梁是固定纵梁的一种桥梁，加强了车架承受来自纵向和横向载荷的能力[3-5]。

该载货汽车车架总成如图1所示，总长为11 398 mm，宽度为860 mm，纵梁高度为300 mm，轴距分别为5 700 mm和1 300 mm。车架最前端为管状横梁，尾梁采用冲压槽型结构，车架纵梁采用型号为300×85×7.5的槽钢。

图1 载货汽车车架总成

创建车架三维模型时，略去不影响车架总体性能的一些小孔和圆角，这样会降低车架分析时网格划分的难度。车架材料为Q345钢，屈服应力为345 MPa，总质量为1 454 kg。

车架各部件的材料属性设定完成后，对车架进行有限元网格划分。本文采用自由网格划分，并设置网格尺寸为5 mm，划分结果为117 276个节点、56 469个单元。

1.2 静载荷响应分析

根据车架的作用功能对车架进行加载并约束，卡车的载货质量为25 t，施加在车架的左右纵梁上，车架与前悬架连接处有4个约束，与后悬架连接处有2个约束，受力及约束分布如图2所示。……