摘要：在某轻型车架结构基础上，在第4与第5横梁之间增加一根横梁（其结构与第4横梁完全相同），在第8与尾梁之间增加一根横梁（其结构与第8横梁完全相同）。对其两种方案的进行模态、刚度及强度分析、对比，为其车架的开发提供依据。

1、有限元模型的建立

    由于车架结构主要是板材结构，因此模型化时主要采用板单元；所有焊点用刚性单元模拟；所有的螺栓及铆钉连接用梁单元和刚性单元模拟；前后板簧用弹簧元模拟。该车架有限元模型如图1所示。

A)车架有限元模型---原方案

B)车架有限元模型---对比方案
图1某轻型车架结构的有限元模型

2、载荷工况及边界条件：

对该车架的两种方案进行计算时取弹性模量E为208GPa ，泊松比μ为0.3 ，质量密度ρ为7.84×10^-6Kg/mm³。前后板簧的垂直刚度系数为C_前 = 1987 N/cm 、C_后 = 2419 N/cm以及后副簧的垂直刚度系数为C_后副 = 2223 N/cm。均考虑了作用在车架上的主要载荷有：驾驶室、发动机及变速箱、油箱（含油）、贮气筒、电机、蓄电池、铅电池、备胎、转向机及满载质量（车厢+货物）。

3、分析结果与讨论

3.1 模态分析

本文对某轻型车架结构两种方案进行模态计算结果由表1列出，图2---4两种方案的整体一阶扭转、横向弯曲、垂向弯曲振型图。

表1某轻型车架结构两种方案的前5阶模态计算结果

A）原方案               B）对比方案

图2某轻型车架结构的整体一阶扭转振型图

A）原方案           B）对比方案

图3某轻型车架结构的整体一阶横向振型图

A）原方案           B）对比方案
图4某轻型车架结构的整体一阶垂向弯曲振型图

3.2刚度分析

本文对某轻型车架结构两种方案进行弯曲、扭转刚度计算结果由表2列出。

表2某轻型车架结构两种方案的的刚度结果

3.3 强度分析

表3某轻型车架结构两种方案的强度分析结果（单位：MPa）

A)最高应力分布云图       B）次高应力分布云图

图5原方案扭转工况下应力分布云图

A)最高应力分布云图          B）次高应力分布云图
图6对比方案扭转工况下应力分布云图