车架是汽车的主要承载结构,在行驶过程中受力复杂,其强度、刚度和动态特性关乎着整车的安全性和舒适性,对整车性能的优劣有着至关重要的影响。传统的车架设计多是基于理论和经验,过程复杂,周期长,且难于开发新型车型,这与现代汽车制造技术的要求是不匹配的。随着国家智能制造和节能减排的提出,计算机辅助设计及轻量化设计的广泛应用,工程师在设计初期和进行试验测试之前,运用有限元技术对车架结构进行分析,了解设计的缺陷和优化的空间,对于现代车架结构的设计和优化具有重大意义。本文以某卡车的车架结构作为研究对象,深入探讨了该车架的静、动态性能,为车架的结构参数优化设计提供参考,为车架结构轻量化设计提供依据。本文采用ANSYS Workbench软件,建立了该车架的有限元模型,对其进行了静力学的分析,并分别在满载弯曲、满载弯扭、紧急制动、紧急转弯等4种典型工况下,得到了该车架结构的应力和变形分布,对车架的强度和刚度进行了校核,确定了该车架结构的薄弱部位和优化空间之后,对该车架结构进行了模态和随机振动分析,得到了该结构的固有频率和振型,并结合路面不平度空间功率谱密度,得到了该结构在路面随机激励下的强度和刚度状态;最后,基于静力学分析的结果,采用响应曲面优化法,以车架厚度为优化变量,以车架最大应力和最大变形为状态变量,以车架重量最轻为目标函数,建立了车架优化设计模型,最终实现了该卡车车架的轻量化和参数化设计。