1. 研究目的与意义（文献综述）
对于具有非承载式车身的绝大多数现代汽车，汽车车架作为汽车重要的结构部件在整车中具有较大的质量。车架是整个汽车的基体。汽车绝大多数部件和总成（如发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货厢和相关操纵机构）都是通过车架来固定其位置。车架的功用是支承连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。所以车架应该具有一定的强度和刚度。汽车车架结构轻量化设计是一个非常复杂的问题。本文拟选取某型号suv车架为模型探索车架轻量化设计的一般方法思路，对该suv进行车架轻量化设计，并通过有限元方法对所做的轻量化设计方案进行验证—以强度、刚度、模态等基本性能，比较车架减重前后整车及关键零部件的基本属性是否满足使用要求，最终评审减重方案的可行性。目前对汽车进行结构改进与材料的替换为主要内容的轻量化设计已经成为汽车工业设计研究范畴中的热点问题，而考虑到生产成本，新材料和制造工艺的应用受到了一定程度的限制，而本文在新材料制造工艺的基础上对结构进行改进设计，优化设计方法，优化算法，并运用有限元软件对车架轻量化设计的方案进行仿真验证，节约了企业改进车型设计的成本并达到减重的目的。研究表明，汽车使用过程中，约75%的油耗和汽车整车质量有关，降低整车质量即可降低油耗减少排放。由相关的研究数据表明，汽车每减重10%,油耗可降低6%~8%，目前我国汽车轻量化技术与世界先进水平还有很大差距；商用车相比世界先进水平重17%左右，乘用车重5%~10%，所以我国汽车轻量化设计还有很大进步空间。研究整车轻量化对环境保护和我国汽车工业发展具有重要的意义。西方发达国家在结构减重方面的设计研究始于上世纪五十年代，但取得重大成果却是在上世纪九十年代以后，这主要得益于这一时期在基础学科上取得的巨大成就，尤其是数学和力学及计算机学科的结合，产生了以数值计算为基础的结构分析和结构优化技术。有限元法、边界元法和有限差分法等应用于求解复杂结构且求解过程相对简单可靠，而被广泛的运用于求解工程实际问题。
matsumoto和masahide在1991年通过对摩托车车架进行有限元模型的灵敏度分析的优化设计，使车架总质量减轻很多，效果明显。kane等人在1995年使用现代仿生学优化算法里面的遗传算法和蚁群优化算法对金属平板进行了寻找最优解的优化设计。lan在2004年应用ansys对某客车车身骨架进行有限元的静动态特性计算分析，并用实车实验验证其计算结果的准确性。在2006年，美国伊利诺斯州大学的t.e.bruns提出了一种结构拓扑优化变量为单元相对密度时且下限为零的放法以及与其对应的计算规律，但在运算时，结构单元的相对密度的下限值并不真的为零，而是接近于零的数，并应用在优化悬臂梁的实例中，以研究这个变量下限的改变对最终结果的影响。
目前我国对汽车结构的优化设计研究已经发展到普及应用有限元法进行计算分析阶段，而车辆工程领域的一项重要研究内容就是对车架进行以结构参数优化为重要方法的结构轻量化设计。王建在1991年通过完善后的满应力法进行拓扑优化设计以及姚成在2002年5月通过ansys对车架进行拓扑优化设计。2002年7月马迅等对车架进行立体建模，用板壳单元和梁单元进行网格划分和有限元分析。武汉理工大学汽车工程学院的宋发宝于2008年11月对大型天线车架进行了轻量化设计设计研究。2009年1月，武汉理工大学汽车工程学院的范世斌等人对专用车构件高强度钢板强度等代设计的板厚计算问题进行了研究。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容主要研究内容如下：（1）在已知的车架模型基础上制定车架轻量化优化设计方案，选取某型号suv车架，在已知车架模型的基础上进行结构优化、拓扑优化，拟采用先进的生产工艺，新型轻材料，采取更加完善的优化设计方法，最终确立优化设计方案完成车架轻量化设计的基本目标（2）建立车架有限元仿真模型，在确立车架轻量化设计方案的基础上，运用有限元软件如ansys软件建立车架有限元仿真的模型，主要工作有：车架模型的几何清理，高质量的网格划分，连接方式的处理，边界条件的模拟等。（3）利用有限元开展车架模态刚度性能分析，对汽车行驶过程中典型工况进行加载分析计算，验证车架的强度和刚度要求，对车架的结构性能进行分析评价。
2.2技术方案
选取某型suv车架运用三维软件建立车架的三维几何模型，然后建立有限元分析模型，对车架单元有限元分析。具体技术方案如下：选取某型号suv为目标车型，通过已有车架数据利用三维软件如catia建立目标车型车架模型，得到车架几何实体模型之后，利用有限元软件如ansys建立车架有限元模型，给车架模型施加载荷进行有限元分析计算，得到分析结果进行评价。若得到的结果不满足设定目标，分析寻找得不到满意结果的原因，修改三维模型、有限元模型、既定参数等重新进行仿真分析；若得到的结果满足设定目标，总结本次设计中运用的一般方法并完成毕业设计。
3. 研究计划与安排
1.第1周，确定选题，搜集校内资料，完成方案构思、文献检索、开题报告。2.第2-3周，外文翻译、资料再收集。
3.第4-6周，设计计算、草图绘制。
4.第7-9周，图样绘制、编写设计计算说明书（论文）、预答辩。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 王望予.汽车设计[m].北京，机械工业出版社[m]北京：机械工业出版社，2015：1-51.[2]敖炳秋. 轻量化汽车材料技术的最新动态[j]. 汽车工艺与材料，2002，8：17-22．
[3]宋发宝. 大型天线座车车架轻量化设计研究[d]．武汉：武汉理工大学，2008，11-20.
[4]关永学.江铃某suv车型车身轻量化设计[d]．吉林：吉林大学，2012，1-48．
