摘要
货车作为物流行业运输的重要交通工具，其耗油量是评价使用性能的重要指标，而在众多影响因素中，货车自身质量对其非必要耗油量影响明显。因此，采用既能保持车辆刚度和强度要求，又能显著减轻整车质量的轻量化设计方法对货车进行优化设计具有重要的工程意义。 本文以某型货车为研究对象，在分析原有车架存在的不足的基础上对其进行轻量化设计及优化。首先，建立了车架的三维模型，并经过预处理建立了有限元模型，同时从载荷、悬架、轮胎、路面等四个方面建立了车辆动力学模型，分析了车辆在扭转、制动、弯曲和转弯工况下的加速度变化，从而确定了车辆在特定工况下的参数数据。其次，运用建立的车架有限元模型，通过静态力学分析和模态分析方法对在四种典型工况下的车架刚强度和车架的动态性能进行了研究，确定了影响车架力学性能的区域。然后，在此基础上，通过重新设计车梁的横截面形状和连接方式，研究了铝合金材料替换对车架的力学性能的影响，将车架质量减少了80.43kg。最后，建立了参数化模型，利用拉丁超立方体响应面原理和灵敏度分析方法分析了在各工况下部件尺寸、材料与车架强度、质量的灵敏度关系，在此基础上，建立了基于材料和尺寸灵敏度的多工况多目标优化模型，进行了多工况多目标优化，将车架在原有优化质量的基础上减轻了197.53kg。
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