汽车前轴有限元分析是汽车设计领域重要的课题之一。伴随着计算机技术的发展,有限元模拟越来越成为汽车结构设计的重要手段。本文通过前轴进行数值模拟,可以全面地了解汽车前轴在各种工况下的应力、应变分布及振动频率,为设计者提供科学的理论依据,从而提高设计质量,缩短设计周期,降低设计成本。根据前轴本身的结构特点,在前轴的建模过程中,考虑到前轴载荷的复杂性以及后续的网格划分难易程度,在保证前轴结构本身特性以及方便后续的有限元分析的同时,对前轴结构进行局部简化,建立起前轴的有限元计算壳模型。根据前轴的结构特点及承受载荷状况对前轴实体模型进行适当的假设,将其简化为合理的力学模型,选择前轴静态满载荷、冲击载荷、紧急制动、最大侧向力和前进紧急制动过弯等五种工况进行载荷分析,并把载荷分析结果设定为有限元模型的加载载荷,在线弹性范围内通过ANSYS计算得出前轴在以上五种工况下的应力和应变分布,利用第一强度理论和第四强度理论分别校核前轴在这五种工况下的抗拉强度和屈服强度,应用刚度标准校核其刚度。同时,结合有限元模态分析方法对前轴进行模态分析,通过兰索斯法(Block Lanczos)提取前轴的前十阶固有频率和振型,分析其固有频率与外界激励和人体共振频率的耦合情况,以及分析其相应的各阶振型情况,为前轴结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预测以及整车的结构动力特性优化设计提供理论参考依据。分析结果表明,前轴能够基本满足性能要求,但是在国家规定的前轴设计中的紧急制动工况下,可能在前轴本体与螺旋弹簧套筒焊接区域因抗拉强度和屈服强度不足而断裂,致使转向失效等重大故障,并且前轴的低阶固有频率易与不平路面的激励频率耦合,同时也有可能和人体的第一、二共振频率耦合,产生共振,降低前轴的疲劳寿命,影响驾驶者的正常驾驶及行车的安全性。因此,需要对该前轴做出改进才能在改型后的车辆上使用。本文对该型商用车前轴的有限元分析方法和过程,可以为该类型前轴的结构改进提供理论参考依据,作为其改进的理论指导。同时,该种分析方法和过程也适用于其他商用车型或轿车的同类型前轴的设计和分析。