济南轻骑铃木摩托车有限公司 山东济南 250101
摘要：随着我国经济与技术水平的飞速提高，人们对出行工具质效要求也越来越高。为保证摩托车设计的整体质效，降低摩托车制造成本，提升乘坐的舒适度，形成现代化的研发设计体系。文章将车架特性分析作为切入点，借助于有限元方法，对摩托车车架动态特性进行全面梳理，获取准确的车架模型、动态参数，推动摩托车车架设计工作的有序开展。
关键词：摩托车设计；车架动态；动态特性；整体分析
前言
从过往经验来看，车架动态特性对于摩托车使用寿命、乘坐舒适度有着最为直接的影响。为进一步增强摩托车的实用性，增强设计质效，越来越多的摩托车设计制造企业，逐步转变思路，创新设计方法，采取有限元分析的方式，对车架动态特性影响因素进行梳理，在此基础上，采取系统化的处理手段，做好摩托车车架设计工作。
1.摩托车车架有限元分析
为切实做好车架动态特性分析工作，全面评估摩托车振动情况，不断提升驾乘的舒适度，需要工作人员在研发阶段，借助于必要的手段，对车架动态特性进行全面评估，以达到优化整车设计优化的目的。
1.1建立车架有限元模型
在摩托车车架动态特性分析过程中，为系统、全面掌握车架动态特性，工作人员借助于有限元方法，建立起相应的有限元模型，进而获取车架动态特性。具体来看，摩托车车架主要由车头管、加强板、前斜梁、主梁等部件组成，部件类型较为多样，结构复杂，分析难度较大[1]。基于这种特性，摩托车车架有限元分析的过程之中，工作人员可以借助于I-deas软件，结合车架结构组成，建立起魔头车车架模型，考虑到车架结构的复杂性，在有限元分析过程中，需要划定一定的分析单元以及分析节点。
1.2摩托车车架动态特性分析
在使用有限元模型进行车架动态特性分析的过程中，为便于操作难度，提升动态特性分析结果的准确性，工作人员可以从车架动态振型、自振频率入手，有针对性地开展动态特性分析工作。有限元法模型中，共划分为10个振动频率，其相关参数如表1所示：
借助于有限元模型，可以较为直观地发现不同振动频次下，摩托车车架的振动模式有着不同的变化，振动结构、振动剧烈程度有所不同[2]。例如在编号1振动频率下，摩托车车架坐垫支架、车架颈部摆动，在编号2振动频率下，摩托车架坐垫上下摆动，车架颈部左右摆动较为剧烈，而编号10振动频率下，摩托车架坐垫上下摆动，车架颈部左右摆动，车架鞍座出现扭曲。从有限元模型可以看出，在不同的振动频率下，摩托车车架结构稳定性发生一定的变化，振动频率越高，车架结构稳定性越差，出现结构扭曲变形等情况，对摩托车的使用寿命、乘坐的舒适度产生消极影响[3]。基于摩托车车架动态特性的变化关系，工作人员在进行车架结构设计、优化的过程中，有必要梳理影响车架动态特性的影响因素，以此为契机，开展相关工作。
2.摩托车车架动态特性影响因素
在有限元分析模型框架下，工作人员对车架动态特性进行了全面评估，逐步明确道路激励以及发动机振动对于车架动态特性的影响，为后续相关设计优化工作的开展提供了方向性引导。
2.1道路激励对车架动态性能的影响
从过往经验来看，道路的平整度对于车架动态特性有着一定的影响。具体分析，不同道路路口对于车架动态特性有着不同的程度影响。以未铺道路以及碎石路为例，对不同路况下，摩托车动态特性进行横向对比，可以发现，当车速同一的情况下，车架共振情况出现明显的差异，碎石路车架共振明显要好于未铺路面[4]所以在摩托车车架设计的过程中，相关工作人员，需要结合摩托车使用场景以及相关需求，对车架相关结构参数进行必要的调整，通过这种方式，有效应对摩托车在不同路况下，车架动态特性的变化，使得车架始终保持在良性运行状态，简化车架结构，降低车架加工制造的难度，缩短周期，避免额外的费用支出。
2.2发动机振动对车架动态性能的影响
摩托车在设计过程中，发动机主要通过螺杆刚性连接在摩托车上。考虑到摩托车发动机的体量较大，其既可以作为摩托车的动力，又引发摩托车的振动。摩托车发动机在运行的过程中，曲轴、连杆、活塞等部件的影响下，摩托车运行状态发生深刻变化，同时引发车架振动的发生，从实际情况来看，摩托车车架的振动与发动机振动之间有着密切的联系。以表1中的振动作为研究对象，在不同的发动机转速下，车架振动不断变化，同时从车架结构出现一定的变形，对实际的使用效果产生一定的影响。尤其当车速达到一定区间后，将会出现共振的情况。例如通过细致观察可以发现当摩托车的发动机转速达到5876r/min下，摩托车车架与发动机之间出现共振的情况，使得摩托车车架动态性发生深刻变化。因此在实际的摩托车车架设计优化环节，需要做好发动机处理工作[5]。
3.摩托车车架设计方法
为保证摩托车车架设计质效，应当在摩托车车架设计过程中，有必要在明确车架动态特性的基础上，以科学性原则、实用性原则为导向，做好车架设计工作，全面提升摩托车车架的整体性能。
3.1合理使用有限元模型
摩托车车架在设计环节，出于更好把控摩托车车架动态性特征，增强车架设计的指向性、针对性，增强设计质效。工作人员应当充分吸收借鉴现阶段的设计研发经验，将有限元模型作为主要方法，对车架的振动情况、结构特性进行实施健康。根据有限元分析结果，采取针对性的手段，对车架设计方案做好调整优化，通过这种方式，在保证车架设计效果的前提下，缩短设计周期，减少设计成本。
3.2科学应对影响因素
摩托车车架设计的过程中，为了确保车架设计的合理性，满足摩托车使用需求。工作人员可以从道路激励、发动机振动两个维度入手，在科学性原则、实用性原则的引导性，有效应对道路激励对于车架动态特性的影响，从而将振动频率控制在合理的范围，从而确保车架结构的稳定性，延长使用寿命，提升摩托车设计的合理性。
结语
从过往经验来看，借助于摩托车车架动态特性分析，工作人员能够准确把握影响车架动态特性的因素，将其作为切入点，采取切实可行的处理手段，对车架振动频率控制在合理的范围，通过这种方式，避免发动机激励，增强摩托车驾驶过程中的平稳性与舒适性，满足现阶段魔头车的驾乘需求。
参考文献：
[1]韩林山，周志强，王鑫.摩托车车架振动特性分析[J].汽车实用技术，2018（22）：89-90.
[2]朱玉强，饶建强.摩托车车架动态特性分析及结构对比改进[J].机电工程技术，2017（8）：65-67.
[3]郑静，周文婷，林诗杰.用于摩托车车架结构优化零件尺寸优化[J].小型内燃机与车辆技术，2018（10）29-30.
[4]郑德文.摩托车架的可靠性结构优化设计分析[J].企业技术开发，2017（8）：58-59.
[5]黄锐.摩托车车架结构轻量化设计研究[J].科技创新与应用，2018（12）：99-101.
论文作者:高岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：车架论文; 摩托车论文; 特性论文; 动态论文; 有限元论文; 发动机论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第24期论文;