文献综述
1.研究背景
客车车架既是客车整体的基础与框架，又承载着大部分来自内部外部的冲击与载荷。客车车架要满足一定的安全性、刚度、强度、疲劳强度和舒适性，以保证:1.当发生侧翻、碰撞等危险情况时，尽可能的保证车内人员的人身安全。2.客车车架在某些极限条件下，不会因为刚度和强度达不到需求而发生弯曲、断裂。3.客车车架不会在长时间的工作后，因为疲劳损伤的积累，在危险截面产生不可逆的损伤。4.客车通过路况较差的路面时，不会产生较大的晃动及噪声[1-2]。随着客车行业的多年发展，车架的安全性、刚度、强度和疲劳强度都已经得到了极大的提高，能够满足客车的正常运转以及市场的需求。为了抢占更多的市场，研发人员把重心放在了减少振动和噪声上。
要想减少振动和噪声，首先要了解客车振动问题。可以把客车看成一个具有一定质量和弹性阻尼的振动系统。由于客车内部各零部件及系统的固有频率不同，客车在通过较差的路况、变速、转向，车轮、发动机和传动系统的不平衡，以及齿轮的冲击等各种外部和内部的激振作用而极易产生整车和局部的强烈振动[3]。 客车的这种振动会影响客车的多项性能，还会使车内人员产生晕眩疲乏等不适感，甚至与车架产生共振，使客车产生损坏。
客车车架是一个复杂的力学结构，包括复杂的几何形状、复杂的载荷作用、复杂的支撑约束等，虽然可以根据力学原理写出它们的基本方程和边界条件，但往往不能得到解析解。为了能够计算，通常采用较多的假设和简化，计算模型只能构造得非常简单，与实际的结构形状相差很大，所以计算结果与实际工况相差甚远，有一些结构采用常规方法根本无法计算。克服复杂结构计算分析困难的途径一般可归结为两类：一种是对复杂的问题做种种简化，提出许多假设，回避一些难点，最终简化为一个能够处理的问题。这也是客车车架设计使用最多的方法，其弊端已经叙述。另一种可供选择的方法是尽可能保留问题的各种实际状况，尝试寻求近似的数值解，放弃封闭形式的解析解。这是因为近似数值解也可以满足工程实际需要。在计算机和计算技术飞速发展并广泛应用的今天，这已成为较为现实又非常有效的选择。这些近似数值方法主要有差分法、有限元法、边界元法和有限体积法等。在众多的近似分析方法中，有限元法是最为成功、最为广泛的方法[4-6]
- 国内外研究现状
经过多年的发展汽车车架的结构主要有以下三种[7-8]：边梁式车架、三段式车架、综合式车架。其中边梁式车架和三段式车架在客车行业应用最广。客车行业发展之初，研发人员采用最传统的方法设计客车，随着科技水平的不断发展，根据经验不断通过试制的方式来制造客车已经不能满足企业和市场的需求,20世纪后半叶计算机辅助与仿真技术在客车制造行业得到了广泛应用。通过这项技术不仅节省了研发成本，加快了研发和生产的周期，提高了产品的性能，还可以对客车设计上的一些缺陷和不稳定因素进行测试，减轻了质检和售后部门的工作量。在国外这项技术在客车研发领域已经趋于成熟，不仅能够分析优化各零部件的刚度、强度、疲劳强度，还能对原来只能假设和不断简化才能处理的复杂结构进行模态分析和优化。中国的客车行业起步较晚，早期技术水平也比较落后，但随着近几十年的经济的飞速发展，客车行业的技术水平已经飞速提高，正在逐渐缩小和外国同行业领军企业的差距。
20世纪70年代Boroski、Lukin[9-10]等人利用有限元分析软件，对客车车架结构进行模态分析，并用合适的单元类型模拟了各梁架之间的焊接部分，使有限元模型合理准确，并首次得到车架各阶频率和振型。21世纪初Silva,M．M．D．Oliveira,L．P．R和Neto，A．C．[11]针对一款沙滩越野车通过试验进行了车架模态属性的研究，将结构改进前和改进后的车架通过有限元法计算出的固有频率分别和模态试验得出的频率进行对比得出：适当的结构改进能够有限的改变车架的模态属性，从而达到优化设计的作用，也为后期的进一步研究打好基础；Filho，R．R．P．，Rezende，J．C．C．和Leal，M．D．F.[12]，对一汽车车架进行了改
进优化，通过有限元法得出的一阶扭转和一阶弯曲的频率分别为34．1HZ、45．5HZ，而模态试验得出的相应频率分别为27．57HZ、43．99HZ，同时还进行了扭转刚度的有限元研究和试验研究；与此相似研究的还有Zzman，I．B．和Rahman，R．A[13]，对一卡车车架进行了有限元模态分析和模态试验得到的一阶扭转、一阶弯曲、二阶扭转、二阶弯曲的频率，并对车架中间段横梁提出改进措施，取得了良好的改进效果；Choi，Y．Yem，H．T．和Park,J．H．[14]
以及Lee，H．Y．，Seo，H．和Park,G．J．[15]都对汽车的副车架进行了有限元分析，针对副车架的纵梁横截面采用不同形状和横梁上小孔的网格划分及对应力集中的影响都做了全面的分析，提出了宝贵的改进建议；另外Karaoglu,C．和Kuralay，N．S[16]主要是针对车架纵横梁间的铆接接头进行了局部分析，而Kim，G．H．，Cho，K．Z．和Chyun,I．B．[17]则采用非线性动态分析的方法来分析车架。 E.Rustighi和S.J.Elliott[18]通过有限元分析软件，模拟出不同的路况和速度，得出了不同速度下车架的振动特性;Wang JR[19]等建立了模拟货车的有限元模型，给与货车一定的质量和速度，模拟货车前撞、侧撞等危险情况，再将模拟结果与实车碰撞实验结果进行对比，为车辆的进一步优化设计提供了一定的参考。
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