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汽车车架的静态强度分析

1、水平弯曲工况

水平弯曲工况下，车身骨架承受的载荷主要是由车身、动力总成、备用轮胎、电

瓶、散热器、压缩机、油箱和油、司机座椅、乘客、行李箱、清洁水箱、玻璃等的

质量在重力加速度作用下而产生的。该工况模拟客车在平坦路面以较高车速匀速行

驶时产生的对称垂直载荷。它是经常行驶于平坦道路上的大客车主要运行情况，其

车速较高、车身骨架扭转角不大，它主要承受由垂直振动所引起的较大的弯曲载

荷。载荷与边界条件水平弯曲工况下，车身骨架承受的载荷是主要质量在重力加速

度作用下而产生的。本文根据车载质量的空间布置情况将它们换算节点载荷施加在

其布置位置的梁的节点上。

此外，为消除车身骨架的刚体位移，需要对骨架与悬架的装配位置的

节点进行约束。水平弯曲工况下，其边界条件为：约束前轮装配位置处节

点的三个平动自由度UX,UY,UZ，从而释放三个转动自由度ROTX,

ROTY,ROTZ;约束后轮装配位置处节点的垂直方向自由度UZ，释放其它

自由度。

水平弯曲工况加载示意图

2、极限扭转工况

（

整车满载水平放置，后两轮固定，前轴间加一极限扭矩前轴负荷的一半

乘以轮距），相当于客车单轮悬空的极限受力情况，模拟客车在崎岖不平的道路上

低速行驶时产生的斜对称垂直载荷。极限扭矩计算公式:T=Px

L/2，其中T表示计算扭矩、p表示前桥悬挂负荷、L表示前轮轮距。扭

转工况下的动载，在时间上变化得很缓慢，所以惯性载荷也很小，因此，车身的扭

转特性也可以近似地看作是静态的，而试验结果也证实了这一点，静态扭转试验和

动载试验所测得的骨架的薄弱部位一致。即静态扭转时骨架上的大应力点，就可以

用来判定动载时的大应力点。

载荷与边界条件

由于路面不平度的作用，汽车需要模拟两前轮之一悬空时，车身骨架

静态极限扭转时承受的应力分布情况，这种情况下车身骨架的载荷同满

载水平弯曲工况一样。

：（

边界条件为约束左右）前轮装配位置处节点的三个平动自由度UX,

（

UY,UZ，释放三个转动自由度ROTX,ROTY,ROTZ;释放右左）前轮装配

位置处节点的所有自由度；约束后轮装配位置处节点的垂直方向自由度

UZ，释放其它所有自由度。

车轮悬空扭转工况

3、紧急转弯工况

实践表明，除了上述两种主要载荷的作用外，客车车身骨架上还将承受

其它的一些载荷。例如：客车加速或制动时会导致底架前、后部载荷的重

新分配；客车紧急转弯时，惯性力将使骨架受到侧向力的作用。本工况模

（

拟客车在行驶中紧急左）右转弯时的载荷情况，客车车身除了承受自身重

力及车载质量的重力作用外，还受到由于转向时产生的侧向力作用，计

算时假定侧向加速度为0.4g

载荷与边界条件

汽车满载发生转弯时，车身骨架将受到离心力作用而产生侧向载荷。由

于离心加速度的大小由转弯半径以及行驶车速两个参数决定，作为近似

计算，本文通过在横向（y轴正方向）施加一个侧向加速度0.4g来模拟紧

急右转弯工况下载荷情况。此外，离心力的大小还受到车载质量的影响。

该工况下，需要假设后轴在完全侧滑的极限状态下完成。边界条件