摩托車車架力學(xué)性能探究范文

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《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程雜志》2014年第六期

1正三輪摩托車車架工況及邊界處理

a．車架彎曲工況。主要考慮正三輪摩托車滿載狀態(tài)下靜止或在良好路面上勻速直線行駛時(shí)應(yīng)力分布和變形情況。邊界處理:前立管、板簧連接部位的6個(gè)自由度全部約束。b．車架緊急制動(dòng)工況。主要考慮正三輪摩托車以規(guī)定最大制動(dòng)加速度制動(dòng)時(shí)，地面制動(dòng)力對(duì)車架的影響。根據(jù)制動(dòng)力計(jì)算公式，正三輪摩托車前輪最大制動(dòng)力Ff=FZ1×φ=155×9．8×0．75=1139．25N，其中FZ1為前輪軸荷分配重力，φ為附著系數(shù);正三輪摩托車兩后輪最大制動(dòng)力Fr=FZ2×φ=535×9．8×0．75=3932．25N，其中FZ2為后輪軸荷分配重力。邊界處理:前立管、板簧連接部位的6個(gè)自由度全部約束，在正三輪摩托車行駛方向上的前后車輪附加相應(yīng)的1139．25N和3932．25N制動(dòng)力。c．車架急轉(zhuǎn)彎工況。主要考慮正三輪摩托車以安全轉(zhuǎn)彎速度行駛時(shí)慣性力對(duì)車架的影響。根據(jù)正三輪摩托車安全轉(zhuǎn)彎半徑的測(cè)量方法，獲得該車的轉(zhuǎn)彎半徑為3130mm;根據(jù)正三輪摩托車安全轉(zhuǎn)彎速度規(guī)定，正三輪摩托車安全轉(zhuǎn)彎速度為10km/h，根據(jù)公式v=rω，可得轉(zhuǎn)彎角速度為0．8875rad/s。邊界處理:前立管、板簧連接部位的6個(gè)自由度全部約束，在轉(zhuǎn)彎方向上施加轉(zhuǎn)彎角速度為0．8875rad/s。d．車架扭轉(zhuǎn)工況。主要考慮將一側(cè)車輪懸空時(shí)扭矩對(duì)車架的影響。邊界處理:刪除車架懸空輪垂直于地面方向上的約束。

2正三輪摩托車車架4種工況計(jì)算結(jié)果

2．1正三輪摩托車車架4種工況下MISE分布圖3所示是正三輪摩托車車架在4種工況下，經(jīng)4種不同邊界處理所得到的車架MISE分布。從圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)中可以看出車架處于4種工況下的MISE分布趨勢(shì)基本一致，MISE分布不均勻，最大值基本集中在車架連接車輪處的位置，分別為121．2MPa、138．0MPa、138．5MPa、216．3MPa，4種工況的最大值均小于車架材料屈服強(qiáng)度235MPa，因而正三輪摩托車車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求。

2．2正三輪摩托車車架4種工況下總變形量分布圖4所示是正三輪摩托車車架在4種工況下，經(jīng)4種不同邊界處理所得到的車架總變形量分布。從圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)中可以看出車架處于彎曲工況、緊急制動(dòng)工況和急轉(zhuǎn)彎工況下總變形量分布趨勢(shì)大致相同，其最大變形量值分別為0．7182mm、0．7189mm、0．7187mm，從圖4(d)中可以看出車架處于扭轉(zhuǎn)工況下的總變形量分布不均勻，其最大變形量值為3．8010mm。因而在車架設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮扭轉(zhuǎn)工況下車架變形的狀況。

3三輪摩托車車架模態(tài)分析

正三輪摩托車大多使用在鄉(xiāng)間道路，具有路況差、振動(dòng)大等特點(diǎn)，因而正三輪摩托車車架在設(shè)計(jì)中必須考慮頻率與振幅問(wèn)題，以保證正三輪摩托車車架的使用性能和舒適性。正三輪摩托車車架運(yùn)動(dòng)微分方程為。

3．1正三輪摩托車車架第一階頻率與振型圖5所示是經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算的正三輪摩托車車架模態(tài)分析結(jié)果，可以看出車架的第一階頻率為79．36Hz，振型沿車架橫向扭曲。

3．2正三輪摩托車車架第二階頻率與振型圖6所示是經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算的正三輪摩托車車架模態(tài)分析結(jié)果，可以看出車架的第二階頻率為128．78Hz，振型沿車架縱向彎曲。

3．3正三輪摩托車車架前十階頻率與振型表1是通過(guò)有限元計(jì)算的正三輪摩托車車架前十階頻率與振型，表中數(shù)據(jù)可為車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測(cè)試提供理論依據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文正三輪摩托車車架4種工況的強(qiáng)度和剛度計(jì)算結(jié)果，能提高評(píng)估車架性能和結(jié)構(gòu)的效率;而正三輪摩托車車架前十階頻率與振型量則為改善車架動(dòng)態(tài)性能提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)降低設(shè)計(jì)成本起到了重要的作用。本文對(duì)正三輪摩托車車架的分析計(jì)算為車架設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了理論依據(jù)，能大幅度縮短車架設(shè)計(jì)周期。

作者：何亞峰尹飛鴻干為民單位：常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院江蘇省數(shù)字化電化學(xué)加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室