汽车工业随着国民经济发展和交通运输体系的全面建立得到了飞速的发展。汽车车架作为汽车总成的一部分，承受着来自道路和装载的各种复杂载荷的作用，并且汽车上许多重要总成件都是以车架为载体，因而车架的强度和刚度在汽车总体设计中起了非常重要的作用。在汽车行业中，有限元法广泛应用于各大汽车总成，包括车架、车身、车桥、离合器、轮胎、壳体等零部件以及驾驶室噪声的分析，大大提高了汽车设计水平，正在成为设计计算的强有力工具之一。 ^[2]

一、课题研究意义

汽车车架是汽车上的一个重要承载部件，国内外关于车架的研究己经实现了全方位综合发展。车架的设计是一项严谨而细致的工作，这不仅需要设计人员不断探索车架在整车工作过程中的具体状况，寻求更符合车架实际工作状况的设计方法，还需要工程技术部门不断积累已有技术能力和设计经验，形成自己小而准确的设计程序。车架的设计工作常常围绕以下几个方面开展:车架的静态、动态设计计算:车架性能的实验验证;车架及整车的成本预算;车架对整车性能的预测与实验仿真。车身结构的轻量化对汽车节能和环保具有重要意义。随着计算机技术的发展，有限元分析在车架结构设计中得到了广泛的应用。采用有限元法对车架进行静态与动态的强度分析，设计出满足强度和刚度且质量又轻的车架。这样不仅节约了原材料，降低了汽车的生产成本，还降低了燃油消耗，有利于环保，并且用有限元法进行分析设计，可以节省开支，缩短开发周期，提高精度。

二、汽车车架

（1） 车架是整个汽车结构的基体。汽车绝大多数的部件都是通过车架固定其位置的。除了支承连接汽车的各零部件,如发动机、传动系、悬架、驾驶室、货箱等机构。它还是车内外的各种载荷的主要承受体。.本文分析的车型为普通重型载货车。车架采用边梁式结构。由两根纵梁和11根横梁组成。纵梁和横梁采用铆接法连接成坚固的构架。

（2）汽车车架结构分析的历史和现状

早期, 汽车车架的结构分析方法采用的是试验方法、设计和试验交叉这两种。初期的车架结构分析计算是通过将车架简化成两根纵梁, 再对其进行弯曲强度校核, 显然满足不了汽车车架的设计要求^[1] 。直到20 世纪60年代, 因计算机技术和有限元法的发展, 给车架的结构分析计算带来了广阔的前景。运用有限元法对车架结构分析的计算不再局限于静力分析，还开始考虑动态特性。通过有限元法计算车架静力学和动力学问题，不需要对车架进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件, 也可以计算各种工况, 而且原理简单, 设计人员和工程人员很容易掌握，计算精度相对以前的研究来说大大提高。目前, 采用有限元法对车架的结构分析正在逐渐成为车架设计的主要手段。首先使用CAD软件建立了车架的三维模型, 通过数据接口，将此模型导入有限元分析软件ANSYS进行分析, 根据车架的实际情况和分析要求，选择基于杆系、板壳混合结构的计算模型, 建立车架的有限元模型。

（3）ANSYS助力分析汽车车架动态特性