陳芳芳

摘? 要：本文主要針對輕型載貨汽車車架開發(fā)及優(yōu)化設(shè)計展開深入研究，先闡述了車架總成結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般步驟方法，包括開發(fā)設(shè)計輸入條件、確定車架總成的寬度、長度及及斷面寬度尺寸、選擇車架的結(jié)構(gòu)形式、以及校核車架強度剛度等。另外，針對行業(yè)內(nèi)近幾年提出的超載，藍牌等現(xiàn)象，輕型載貨汽車輕量化是未來的發(fā)展趨勢，而車架作為整車的核心零部件，其重量占比整車重量約8%，因此提出了車架輕量化的設(shè)計理念，進而引入輕型載貨汽車車架優(yōu)化設(shè)計思路。

（1）

式中：σmax—簡支梁的最大彎曲正應(yīng)力

M—集中載荷、等分布載荷產(chǎn)生的彎矩總和

—截面對Z軸的慣性矩

公式（1）中，比值/僅與截面的形狀與尺寸有關(guān)，稱為抗彎截面系數(shù)，并用表示，即：

HyperWorks作為Altair公司工程仿真軟件，包含了前、后處理、有限元求解器以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工具等多個功能模塊，其前處理器HyperMesh可讓用戶在高度交互及可視化的環(huán)境下進行仿真工作，通過高性能的有限元建?？s短工程分析周期及提高仿真精度^[2]。為以后的優(yōu)化設(shè)計及改進提供理論支持。

應(yīng)力測試可視情況而定，基本型平臺開發(fā)一般都要進行應(yīng)力測試，尤其對不確定的薄弱點進行辨識。

（五）車架剛度校核

車架除了破壞和疲勞問題外，還有剛度問題，若車架剛度不足而使撓度過大，那么即使從強度上是安全的，那么也會產(chǎn)生各種不合適的情況。因此，除強度以外，一般必須控制撓度不超過某一特定限度。撓度取多大為好，并沒有普遍的規(guī)則。但一般認為撓度和間距比δ/l控制在0.05左右為妥。

二、車架輕量化設(shè)計

（一）輕量化設(shè)計思路

近年來，人們對環(huán)境保護的日益重視，以及對能源短缺的擔憂等，各汽車廠紛紛提出環(huán)保節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，汽車輕量化是其中重要技術(shù)之一。車架作為整車核心零部件，研究表明，車架總成降重10%，整車質(zhì)量可降低0.8%，燃油效率可提高0.6%-0.8%，可見，車架輕量化技術(shù)應(yīng)用前景可觀。

目前市場上車架均以加大斷面系數(shù)，材質(zhì)升級、料厚減薄來實現(xiàn)輕量化。利用市場研發(fā)經(jīng)驗，有限元分析方法以及應(yīng)力測試技術(shù)，對車架進行更加精準的強度及剛度分析，去除車架強度冗余的結(jié)構(gòu)，比如用局部加強板取代整體加固板、橫梁增加減重孔，以保證關(guān)鍵受力點的強度及剛度。進而達到降低汽車產(chǎn)品自身重量目的。

隨著材料成型工藝不斷發(fā)展，對車架上的鑄件支架進行結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，甚至用沖壓件代替鑄件支架。對于一些受力較小的部件，可運用新型復合材料取代金屬材料。

結(jié)束語：

總而言之，車架作為整車的核心零部件，其設(shè)計不僅要滿足傳統(tǒng)的承載安全性能，而且還要做到低成本、且具備搭載先進性能低排放發(fā)動機潛力。通過對整車需求逐級分解至車架開發(fā)輸入條件，根據(jù)輸入條件確定車架寬度、長度及斷面寬度尺寸。為開發(fā)更好地產(chǎn)品，在車架開發(fā)設(shè)計過程中，需要融入輕量化設(shè)計思想，同時考慮零部件的通用性，平臺化。運用先進的分析手段，精準分析車架強度及剛度，關(guān)鍵部位加強，其他部位不冗余。達到確保性能安全的同時，最大限度減輕車輛重量。

參考文獻：[1]徐論意. 輕型載貨汽車車架開發(fā)及優(yōu)化設(shè)計[D].合肥工業(yè)大學，2021.