车桥是汽车传动系统中非常重要的一部分，悬架将车 桥和车架连接在一起，车架和车轮之间的作用力也需要车 桥进行传导，所以车桥刚度以及强度直接影响到整车结构安 全性能。目前，客货车不断朝着高速、重载和轻量化方向发展， 在保障车桥安全性的同时，减轻车桥重量，并对车桥承载能 力进行提升成为现阶段车桥结构设计的主要趋势。

设计人员在对车桥结构进行设计时，利用有限元分析 软件可以快速对整体结构做出合理性判断，再通过分析计 算得出相应结果。由于不同类型、不同性能的汽车设计要 求会有所差异，为了进一步优化车桥结构，可以通过有限 元分析软件对结构设计图进进行优化。由于汽车行驶工况 比较复杂，要想在任何驾驶条件下，对车桥各处应力大小 进行准确计算是非常困难的，而通过有限元分析软件可以 实现以上设计要求。 

通过 UG 创建车桥 CAD 模型，在计算过程中为将复杂计 算过程简单化，可以忽略钢板弹簧座和车桥之间的连接以 及轴颈和轴承之间的装配关系，仅将车桥隔离出来进行建 模。在建模过程中，要对车桥轴颈出滚动轴承进行简化， 并为对相应位置处节点约束施加约束力，为后续分析提供 依据。Hypermesh 是一款专业的有限元前处理工具，可以利 用该软件对整体车桥结构进行结构离散，针对结构中比较 容易产生应力集中的部位加密网络，并将车桥材料、密度、 弹性模量、泊松比以及屈服极限等关键参数输入到网络中， 施加一定约束力，从而得到具体的离散之后网络模型和有 限元模型信息。 

静力分析主要分为三大工况，即最大垂直力、最大制动 力和最大侧向力。本文所研究的对象基本条件如下：满载轴 荷 13t，车轮之间间距为 1.84m，而由于满载轴荷远大于车 桥本身重量，在对三大工况进行计算时可忽略车桥自重。 

3.1　最大垂直力工况 

该工况主要是当汽车经过一些不平整路面时，由于颠 簸车桥受到冲击荷载工况。在进行计算过程中，可以忽视 制动和侧向力，冲击荷载需要是满载荷载的 2.5 倍，且只 考虑最大垂直力，将所有冲击荷载力平均作用在两个钢板弹簧座上，最终计算出最大垂直力。

其中，车桥所受到的最大垂直力出现位置为车桥轴颈 轴肩处，最终计算所得最大应力为 317.5MPa，材料屈服极 限为 420MPa，最大垂直力远小于材料屈服极限，安全系数 为 1.323。另外，车桥中部出现最大变形量为 1.258mm，和 车轮间距相比较得出每米轮距变形量为 0.684mm，和国际上 统一标准每米轮距变形量 1.5mm 相比，试验所得数据更小。

3.2　最大制动力工况

该工况主要是指满载状况下，汽车紧急制动时的最大 制动力工况，不考虑侧向力。在紧急制动时，车轮会受到 垂直反力、地面对驱动车轮制动力的合力作用，最终都作 用在车桥上，可得出最大制动力 = 满载状况下汽车在水平 路面静止时车桥对地面的荷载 × 汽车制动时质量转移系数 × 制动状态下汽车和路面附着系数 /2，最终得出最大制动 力工况，其中转移系数与附着系数分别取 0.8、0.78，最终 结果如下：在车桥受最大制动力时，车桥的轴颈轴肩处出 现最大应力为 272.6MPa，材料屈服极限为 420MPa，所得出 的结果要小于材料屈服极限；车桥中部出现 0.831mm 最大 位移，此时每米轮距变形量为 0.452mm，小于国际规范，满 足设计要求。

3.3　最大侧向力工况 

汽车在侧滑时的极限工况就是汽车车桥最大侧向力工 况，也就是侧滑方向车轮需要承担车桥的全部载荷，对车 桥所需要承受侧向力进行计算以及分析。计算可知轴颈轴 肩处所得出来车桥受最大侧向力为190.6MPa，小于材料屈 服极限；车桥中部出现 0.386mm 最大位移，每米轮距变形 量为 0.209mm，小于国标规定 .

以上三种工况所得出的结果如表 1 所示。

本文利用有限元法方式对某车桥静力以及动态特性进 行分析，其中在三种典型工况下对该车桥进行静力分析， 得知只有最大垂直度工况计算安全系数小于 1.5，由于现阶段汽车制造行业中重型汽车不断向轻量化方向发展，此安 全系数非常接近于极限设计，能够很好提升车桥静强度， 满足设计要求。 

总而言之，在汽车组建构造过程中，车桥会对汽车整 体性能产生非常重要的影响作用，所以在车桥设计过程中， 为进一步降低车桥重量，提升车桥承载力并提升汽车整体 性能，可以利用限元分析法对结构设计合理性进行验证， 保证汽车安全性。