随着我国经济全球化进程的不断加快,我国对国际能源及原材料市场的依赖程度在不断加深。国际原油及工业原材料价格的不断攀升,对我国的经济发展造成了极大的负担。汽车作为能源消耗大户,其节能与否已直接影响到我国整体的能源消耗水平,国家对此高度重视。由于汽车轻量化对节能增效的巨大意义,国际各大汽车生产商都在尽可能的情况下减轻车身质量,汽车的轻量化设计技术已经成为目前汽车研究领域的研究热点之一。车架作为汽车的承载基体,安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成,承受着传递给它的各种力和力矩。车架工作状态比较复杂,无法用简单的数学方法对其进行准确的分析计算,而采用有限元方法可以对车架的静动态特性进行较为准确的分析,从而使车架设计从经验设计进入到科学设计阶段。本研究结合工程实例,在介绍了有限元法基本思想、理论和方法后,对车架、车桥、钢板弹簧悬架进行建模,并对其进行静态刚度和强度分析,了解车架在多种工况下的应力、位移分布情况。结合整车的动静态测试试验结果,将有限元模型与实际结构进行了对比分析,并进行了模型修正,提高模型的准确度。利用修正后的模型对车架进行模态分析,提取出其前十阶非零模态频率和振型,并对车架的动态性能进行评价。通过对车架进行初步拓扑优化,以了解车架的大致传力路线,得到车架的局部结构的布置情况,为车架的轻量化设计进一步提供依据。所有分析结果显示车架的刚度和强度有很大裕量,具有轻量化空间。最后通过类比的方式,在不改变车架的生产工艺的基础上,提出了两种改进方案,并对改进后模型进行强度校核,保证车架满足设计要求,实现了车架的重量减轻的目的。通过本文的研究,较好的解决了该重型载货汽车车架偏重的问题,取得了良好的经济效益和社会效益,另一方面为企业储备了宝贵的重型载货汽车车架数值模型和相关技术数据。同时,本文运用了有限元方法,进行了有益的尝试,具有较强的学术和实用意义。