轻量化已经成为汽车发展的重要方向之一,越来越多的学者展开对汽车轻量化方面的研究。而重型商用车轻量化不仅能够降低油耗同时还可以增加运载能力、节约运输成本。车架作为重型商用车的关键部件,其质量在整车质量中所占比重较大,车架轻量化研究具有十分重要的工程意义。由于重型商用车长期处于满载运输中,其零部件的主要失效方式是疲劳破坏,因此在车架轻量化研究时,保证车架的疲劳性能满足要求至关重要。针对上述问题,本文提出一种考虑疲劳性能要求的车架轻量化设计方案。主要研究工作如下:(1)为了得到车架与底盘连接处精确的载荷谱,采用道路试验与计算机辅助技术结合的半实验法分解载荷谱。首先在定远试验场测得某重型商用车目标信号,然后建立了精确的整车多体动力学仿真模型,最后将采集到的六分力信号加载到动力学模型轮心进行载荷谱分解。结果表明,该方法具有较高的精度,满足工程要求。(2)采用名义应力法对车架的疲劳寿命进行了分析,并对比了采用Goodman模型与Geber模型对平均应力进行修正时,车架疲劳寿命的差异,考虑到仿真分析结果需要留有足够的安全系数,本文采用Goodman模型进行修正。分析结果表明,车架在国家法定行驶里程内不会发生疲劳问题,该结果与样车强化路面耐久性试验结果基本吻合,验证了车架疲劳分析的正确性。(3)提出了一套集拓扑优化与尺寸优化于一体的车架抗疲劳轻量化设计方案。应用提出的方案对某重型商用车车架进行了轻量化设计研究,优化结果表明,在满足疲劳性能要求的同时,减轻了车架的重量。相比于传统的轻量化设计,本文提出的设计方案更可靠,保证了车架的安全性能。论文研究表明:在车架轻量化设计中,采用本文的轻量化设计方案,实现了车架轻量化设计的目标,为后期的车架优化改进提供设计方案参考,具有一定的工程应用意义。