摩托车车架力学性能探究范文

《机械设计与制造工程杂志》2014年第六期

1正三轮摩托车车架工况及边界处理

a．车架弯曲工况。主要考虑正三轮摩托车满载状态下静止或在良好路面上匀速直线行驶时应力分布和变形情况。边界处理:前立管、板簧连接部位的6个自由度全部约束。b．车架紧急制动工况。主要考虑正三轮摩托车以规定最大制动加速度制动时，地面制动力对车架的影响。根据制动力计算公式，正三轮摩托车前轮最大制动力Ff=FZ1×φ=155×9．8×0．75=1139．25N，其中FZ1为前轮轴荷分配重力，φ为附着系数;正三轮摩托车两后轮最大制动力Fr=FZ2×φ=535×9．8×0．75=3932．25N，其中FZ2为后轮轴荷分配重力。边界处理:前立管、板簧连接部位的6个自由度全部约束，在正三轮摩托车行驶方向上的前后车轮附加相应的1139．25N和3932．25N制动力。c．车架急转弯工况。主要考虑正三轮摩托车以安全转弯速度行驶时惯性力对车架的影响。根据正三轮摩托车安全转弯半径的测量方法，获得该车的转弯半径为3130mm;根据正三轮摩托车安全转弯速度规定，正三轮摩托车安全转弯速度为10km/h，根据公式v=rω，可得转弯角速度为0．8875rad/s。边界处理:前立管、板簧连接部位的6个自由度全部约束，在转弯方向上施加转弯角速度为0．8875rad/s。d．车架扭转工况。主要考虑将一侧车轮悬空时扭矩对车架的影响。边界处理:删除车架悬空轮垂直于地面方向上的约束。

2正三轮摩托车车架4种工况计算结果

2．1正三轮摩托车车架4种工况下MISE分布图3所示是正三轮摩托车车架在4种工况下，经4种不同边界处理所得到的车架MISE分布。从图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)中可以看出车架处于4种工况下的MISE分布趋势基本一致，MISE分布不均匀，最大值基本集中在车架连接车轮处的位置，分别为121．2MPa、138．0MPa、138．5MPa、216．3MPa，4种工况的最大值均小于车架材料屈服强度235MPa，因而正三轮摩托车车架结构强度符合要求。

2．2正三轮摩托车车架4种工况下总变形量分布图4所示是正三轮摩托车车架在4种工况下，经4种不同边界处理所得到的车架总变形量分布。从图4(a)、图4(b)、图4(c)中可以看出车架处于弯曲工况、紧急制动工况和急转弯工况下总变形量分布趋势大致相同，其最大变形量值分别为0．7182mm、0．7189mm、0．7187mm，从图4(d)中可以看出车架处于扭转工况下的总变形量分布不均匀，其最大变形量值为3．8010mm。因而在车架设计中需要重点考虑扭转工况下车架变形的状况。

3三轮摩托车车架模态分析

正三轮摩托车大多使用在乡间道路，具有路况差、振动大等特点，因而正三轮摩托车车架在设计中必须考虑频率与振幅问题，以保证正三轮摩托车车架的使用性能和舒适性。正三轮摩托车车架运动微分方程为。

3．1正三轮摩托车车架第一阶频率与振型图5所示是经过有限元计算的正三轮摩托车车架模态分析结果，可以看出车架的第一阶频率为79．36Hz，振型沿车架横向扭曲。

3．2正三轮摩托车车架第二阶频率与振型图6所示是经过有限元计算的正三轮摩托车车架模态分析结果，可以看出车架的第二阶频率为128．78Hz，振型沿车架纵向弯曲。

3．3正三轮摩托车车架前十阶频率与振型表1是通过有限元计算的正三轮摩托车车架前十阶频率与振型，表中数据可为车架结构设计和测试提供理论依据。

4结束语

本文正三轮摩托车车架4种工况的强度和刚度计算结果，能提高评估车架性能和结构的效率;而正三轮摩托车车架前十阶频率与振型量则为改善车架动态性能提供了设计依据，对降低设计成本起到了重要的作用。本文对正三轮摩托车车架的分析计算为车架设计和结构改进提供了理论依据，能大幅度缩短车架设计周期。

作者：何亚峰尹飞鸿干为民单位：常州工学院机电工程学院江苏省数字化电化学加工重点实验室