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三、性能分析 副車架的性能分析包括強度分析、模態分析、動剛度分析、疲勞分析等。3.1 強度分析 強度分析采用慣性釋放法，考察工況根據公司內部規范進行，一般包括常規工況和極限工況。首先進行初始性能分析，然后根據受力狀態和分析結果進行篩選用于多學科優化分析中的分析工況（當然不進行工況篩選包絡，用全部工況用于多學科優化亦可以）。

前副車架工作時要承受扭轉、彎曲等多種載荷產生的彎矩和剪切力，在實際行車過程中，副車架還要受到來自路面的激勵和發動機的激勵，設計中除了要有足夠的強度、足夠的抗彎剛度和合適的扭轉剛度保證汽車對路面不平度的適應性外，合理的振動特性也是十分重要的，以避免汽車在使用過程中各部件之間產生共振，導致某些部件的早期損壞，降低汽車的使用壽命，影響乘客駕乘的舒適性。因此，前副車架模態要求在汽車設計中是非常重要的。

在CATIA環境中，設計工程師無需具備仿真經驗，僅需確保模型數據規范，即可開始仿真：</p><ul><li>進入模型庫，選擇“底盤部門”—“副車架”類別；</li><li>選中目標“后副車架模型”，點擊“下一步”完成導入；</li><li>全程無需手動調參數，前置準備時間顯著縮短。

3-23網格單元質量調節功能板塊經過上述一系列的網格劃分、網格質量檢測和網格質量調整，將副車架吊耳、縱梁、副車架上板和下板以及副車架加強板轉化為網格單元，逐漸建立了符合要求的副車架網格模型，如圖3-24所示。

中車眉山車輛有限公司研發了一種載重28 t的公鐵兩用半掛車，在半掛車車架設計過程中，基于Nx Nastran有限元仿真軟件對車架鋼結構進行了靜強度預測評估與結構優化。1 主要結構及計算工況1.1 主要結構公鐵兩用半掛車車架為全鋼焊接結構，主要板材采用T700高強度鋼。車架主要由前端梁、牽引縱梁、邊梁、大梁組成、橫梁、前端連接裝置、后端梁等組成，如圖1所示。

3.2 結構強度優化分析 在降低鉸點載荷的同時，對關鍵部件絲杠和車架同時進行強度優化。將絲杠端部的潤滑油孔由兩端改到頭部，避免將其布置到最大的受力截面上；將車架鉸接點位置布置加強筋板，形成箱形結構。 將新的最大載荷加載到最新優化的車架和絲杠模型上，在HyperMesh中建立結構強度分析模型，通過OptiStruct計算，得到新優化結構應力水平如下圖7所示。

較初始方案，優化后的車架剛度最大提升7.11%,見表3;強度最大提升56.97%,見表4。

σs除以強度安全系數，具體見下表： 表1 材料許用應力2) 對于σs/σb≥0.7，基本許用應力為（0.35*σb+0.5*σs）/n，式中：σb鋼材抗拉強度；σs/鋼材屈服強度；n與載荷類別相應的載荷系數。

馬芳武等針對汽車某車型后副車架，通過多目標優化方法，并將副車架縱梁材質由低碳鋼S550MC變更為鋁合金6061，使副車架總成的質量由16.6 kg降低至14.19 kg，減重2.41 kg，減重比例為14.5%。

制動系利用與車身或車架相連的非旋轉原件和車輪或傳動軸相連的旋轉元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉動或轉動的趨勢，并將運動的車輪的動能轉化為摩擦副的熱能耗散到大氣中。因此制動系的工作過程中的磨損，已經熱固耦合分析，以及由于剎車盤與剎車片之間的摩擦引起的尖嘯聲，都是分析的重點。（1）轉向管柱強度分析汽車轉向管柱作為駕駛員操控汽車的重要部件，其安全性和可靠性顯得尤為重要。

3 某副車架擺臂開檔方案優化在上述副車架優化前，實物接頭試驗顯示接頭扭矩轉角曲線在彈性段斜率明顯分段，表明消隙力過大。在套管和U型開檔間隙L為1.15-1.2 mm時的6個樣本平均消隙力F為36.68 k N。

[7] 馬芳武，陳實現，趙花壘，等.強度，剛度與模態約束下的FSC賽車車架輕量化[J].湖南大學學報（自然科學版），2018,45(4):18-25.MA F W,CHEN S X,ZHAO H L,et al. Lightweight FSC racing frame under strength,stiffness and modal constraints[J].

與純聚合物以及金屬相比，它們都具有出色的強度重量比。例如，由碳纖維增強樹脂制成的自行車車架擁有與鋼制成的車架相同的強度和剛度，但重量卻只有鋼的1/5。 纖維增加熱塑性復合材料在工業上的應用碳纖維增強塑料具有優異的強度重量比，這使其成為金屬結構部件的理想替代品。

突然有一天，IIHS神經搭錯了弦，又做了一個副駕駛側的25%的偏置碰撞試驗，結果你猜怎么了？絕大多數的車企都合格了，但是在以前試驗中經常得高分的某島國車企卻沒有合格，這令圍觀的吃瓜群眾大跌眼鏡。后來IIHS 詳細分析發現，原來這家車企生產的汽車，兩側的A柱竟然使用了不同強度的鋼材！

車身去提高剛度、強度，去滿足舒適性和碰撞安全需求。這樣大梁的剛度就可以酌情降低，在越野時大梁可以扭曲變形，安裝在大梁上的懸架變相獲得了更多的行程，從而增強越野通過性。 像250 GTO那樣的籠式車架是另一類，多用于賽車和跑車。這種車架的主要目的是兼顧低重量與高剛度，所以結構中會包含許多穩定的三角形。

圖二 原始設計的CAD模型(左)及模流分析結果(右) 圖三 原始設計的澆口壓力(左)與產品中央區域的積熱(右)模擬結果 TomTom共考慮了產品積熱、結構強度和壓力降三項因素，共進行了六種設計變更，詳細內容如表一所示。 表二為原始設計及上述六種設變的壓力降和翹曲模擬結果比較。