1.研究的目的及意义

在当今，随着人们生活水平的提高，汽车已经成为人们日常出行的必不可少的交通工具。而现代汽车绝大多数都有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。汽车绝大多数部件和总成（如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构）都是通过车架来固定位置的。因此，车架的设计、校核、优化都显得尤为重要。

汽车车架是跨接在前桥和后桥上的框架式横梁和纵梁组合拼接形成，经由悬架﹑前后桥支承在车轮上。车架的功用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷，更好地承受汽车的载荷和地面到车轮的冲击，使各总成保持相对位置，因此车架必须要有足够的强度和刚度。

而车架是一种复杂的超静定结构，其性能对车辆的整体性能有很大影响。当汽车静止时，它在悬架系统的支撑下，承受着汽车各部件及载荷的重力，引起纵梁的弯曲和偏心扭转(局部扭转)。如汽车所处的路面不平，车架还将呈现整体扭转。当车辆行驶时，车架要承担路面不平所产生的不规律激励，以及传动系统工作时产生的扭转振动，载荷和汽车各部件的自身质量及其工作载荷(如驱动力、制动力和转向力等)将使车架各部件承受着不同方向、不同程度和随机变化的动载荷，车架的弯曲、偏心扭转和整体扭转将更严重，同时还会出现侧弯、菱形倾向，以及各种弯曲和扭转振动。同时，有些装置件还可能使车架产生较大的装置载荷。同时，车架上的部件和运载货物的荷载也由车架承担，因此使车架的结构分析变得复杂。并且，现有车架结构需要进行大量焊接和铆接，就会带来许多缺点，从而降低了车架的使用性能和承载能力，影响车辆行驶的安全性、平稳性和动力性能。

因此，我们在设计阶段，应当通过改善力学性能、降低误差累积改善和提高其性能，保证其正常工作，不至于发生过度变形。我们研究车架设计的目的是为了保证汽车的轻量化，并使汽车重心降低，以利于提高汽车的行驶稳定性。汽车轻量化不仅可以减少制造所需的材料以降低制造成本，同时由于质量的减轻还可以提高汽车的经济性。

1.1国内外车架设计的研究概况

1900年，由奔驰汽车首先采用冲压钢板车架。在初期，车架是框式的，用木材、钢管辗钢制成。当时发动机系刚性固定在车架上，虽然有助于增强车架的刚度，但发动机的振动会引起车身强烈地震抖和噪声。

1930年前后，发动机改为挠性固定在车架上，使得车身乘坐舒适性很好，但出现车架抗扭刚度差的矛盾。为解决这一问题，开始给格子车架增加管状横梁，又感到生产不便，改为X横梁加箱侧梁，或用管状骨架做成中梁式车架。

上世纪80年代末期，铝合金是构成车架相当热门的一种工业材料，例如本田NSX所使用的铝合金，达到了轻量化的要求。铝合金虽然重量上比铁轻，但是强度较差。如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势，但是强度却无法达到和铁制车架同样的水准。除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的不足。不过这样一来，车架重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量的铝合金材料也就失去了意义。正是这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流。

上世纪90年代，欧美开始逐渐提高了撞击事故的安全防护标准，这也是凸现出车架刚性重要的原因。因此，为了在撞击事故发生时能够确保车内乘员的安全，针对车架以及车体进行全面强化。不过，这样会使得车重相对增加。