载货汽车车架轻量化设计

孙小男，罗 巍，唐 军

（山东省交通科学研究院，山东 济南 250031）

引言

汽车轻量化设计是当下汽车发展的重要趋势，在能源危机与环境保护的大背景下，让汽车在保证强度的同时，更轻、更省油，可以有效地减少能源损耗[1]。汽车轻量化主要从结构设计、选用新型材料以及优化工艺三方面入手，而合理的结构设计是最为直接简便的轻量化方法。汽车上的零部件种类繁多，其中车架是整个汽车的基体，用于支撑驾驶室、发动机、变速箱、车桥、传动轴、货箱和控制系统等相关零部件，并承受来自汽车内外的各种载荷，保证汽车的行驶安全。汽车车架的总重量占整车重量很大的比例，将车架进行轻量化设计对汽车整车轻量化具有重要意义。

1 载货汽车车架有限元分析

1.1 载货汽车车架三维实体模型建立

一般载货汽车车架整体形式呈梯形，由两根镜面对称且平行的纵梁和若干根横梁组成[2]。车架纵梁由钢板一次冲压成型，多数断面呈槽型，既可以减轻车架重量，还可以保证车架强度；横梁也是冲压形成件，其形状不一。纵梁和横梁之间通过铆接的方式连接在一起。纵梁开口朝内，前横梁开口朝后，后横梁开口朝前，车架整体呈梯形，为前窄后宽的形式[3]。车架主要零部件的尺寸参数见表1。依据尺寸参数建立车架三维实体模型见图1。

图1 载货汽车车架总成三维模型

表1 载货汽车车架零部件尺寸/mm

1.2 载货汽车车架有限元实体模型导入

先将车架的SOLIDWORKS模型保存为.x_t格式的文档，以便有限元软件读取[4]。……