为了应对越来越严格的环保法规,提高燃油的单位经济性,汽车轻量化已经成为汽车发展的趋势之一。车架作为汽车结构里的一个重要部件,向下受到悬挂系统的支撑,向上受到载重的挤压,因此,车架工作的环境相当复杂。本论文将运用计算机辅助技术对车架进行设计,使用有限元分析的方法,通过结构的离散,把整体运动变成一个个单元运动,从而实现利用特定函数求解的目的。通过对车架进行弯曲工况、扭转工况、制动工况及转弯工况的静态应力分析和变形位移分析,同时也进行模态分析,能有效的避免车架产生过大应力及变形,也避免共振的发生,最后运用优化技术进一步优化使车架处于最佳状态,从而在保证车架安全牢靠的基础上实现车架质量的最轻化。1)通过对原型车架的扭转工况进行静态分析,获知车架前叉梁及后部横梁产生了较大的集中应力,同时尾部位置出现较大的形变位移。通过对原型车架的结构分析,发现前部材料较少,刚性强度不足,后部横梁间隔过大,使得该位置的强度不能完全满足使用要求,尾部过宽,结构不够紧凑,因此对车架作如下改动:(1)前部增加纵梁,通过前叉梁及小横梁对前纵梁进行加固。(2)后部增加一条横梁,缩短悬挂处横梁的距离,也使得钢弹簧与两条横梁之间产生力的传递。(3)去掉车架后部的外框,这就使得后部前后两条横梁长度变短,结构更加紧凑。2)在设计中采用质量较轻,密度较低的6061T6#铝材料作为车架设计的主体材料;通过横梁翼缘开孔穿螺栓的方法解决了铝车架与钢悬挂的连接问题,经过这样的设计使车架在保证使用强度的情况下质量下降30kg。3)运用有限元的方法对车架进行分析,通过网格的划分把整个结构从一个单体分为有限个单元,通过设置相关参数,对其弯曲工况、扭转工况、制动工况及转弯工况进行静态特性分析,其中弯曲工况显示其产生的最大应力为37.95MPa,最大位移为1.322mm;扭转工况下产生的最大应力为107.3MPa,最大位移为4.662mm;在制动工况下产生的最大应力为38.06MPa,最大位移为1.346mm;在转弯工况下产生的最大应力为37.26MPa,最大位移为1.323mm,全部数据均满足设计要求。4)对车架进行模态频率特性分析,获得了车架在第1至6阶的模态频率小于1Hz并接近于0Hz,避开了悬挂产生的振动频率,第7至15阶的频率范围在26.68到168.55Hz之间,并且过渡平缓,因而车架与悬挂不会产生共振,降低车架因共振产生断裂的风险。5)运用拓扑优化技术,建立了以质量为目标的优化策略,通过分析车架在弯曲、扭转、制动及转弯四种工况下优化的数据,确定以形状优化为主的方法,对部分材料腹板进行开孔,使车架与初始设计车架质量相比再减少3kg,优化后对车辆行驶的四种主要工况进行静态分析,进一步验证车架的可靠性与安全性,确定车架模型。经过一系列的分析优化,车架比原车架重量下降约20%,轻量化效果明显,达到目的。