重型載貨汽車柔性車架的輕量化研究

李韶華，張 兵，馮桂珍

（1．石家莊鐵道大學械工程學院，河北 石家莊 050043；2．河北省交通安全與控制重點實驗室，河北 石家莊 050043）

1 引言

隨著重型載貨汽車在交通運輸行業里應用越來越廣泛，節能環保問題成為汽車行業的重中之重，汽車結構輕量化在提高汽車動力性的基礎上可以有效的降低汽車的燃油消耗[1]。重型載貨汽車長期行駛在較為復雜多變的工況，甚至普遍存在著嚴重的超載現象，車架不但需要承載整車及貨物的重量，還要承受來自各種路況的激勵，車架的柔性表現的非常明顯[2-4]。另外，車架自身的重量在整車當中占有很大成分，約占10%，并且絕大部分油耗和自身重量有關，根據文獻[5]可知重量降低10%，油耗和排放分別可下降7%、4%，因此有必要對車架進行輕量化研究。減輕車架質量有三種方法，一種是采用高強度的輕質材料，一種是對汽車零部件進行優化，最后一種是采用新型制造技術[6]。對于汽車構件的研究從最初的傳統經驗法演變成有限元方法進行設計，在達到輕量化目的的同時也縮短了開發周期[7-8]。因此，文章基于有限元軟件Ansys 建立車架的柔性模型，利用多目標遺傳算法計算得到車架厚度的最優解，對車架進行輕量化設計，并對優化后的車架進行靜力分析、模態分析以及疲勞壽命預測，通過與優化前的車架進行對比驗證輕量化的效果。

2 車架參數化建模

以某重型三軸載貨汽車為研究對象，采用Solidworks 建立了其車架三維CAD 模型，如圖1（a）所示。……