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車架是摩托車的骨架，它將發(fā)動機及變速傳動總成，與轉向裝置、懸掛裝置、車輪等連接成一個整體。車架上不但要安裝發(fā)動機和其它零部件，行使時還要承受發(fā)動機、載重和道路等外部激勵的作用，是一個結構復雜、受力情況復雜的組合部件，其結構的合理性關系到車輛行使過程的舒適性，其可靠性關系到整車能否正常運行，甚至關系到人的生命安全。
設計過程中不但要求車架具有振動小、噪聲低、抗彎曲和扭轉能力，同時為了減輕整車的質量，還需在安全允許的范圍內盡量減輕車架的質量。要同時滿足所有這些要求，以往通常采用的經驗與類比的設計方法不僅設計周期長、計算量大、費用高，而且結果的可靠性還不高。
有限元分析作為一種現代化的數值分析方法和工程分析手段，一般分為三個階段：一是建立某一設計產品的計算機分析模型；二是用計算機對該模型進行計算分析；三是分析計算結果，驗證計算方案并確立設計修改方案。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，在摩托車開發(fā)中采用有限元分析方法，可以在產品設計初期，通過建立基本的計算機分析模型，對所設計的產品進行強度、舒適性、疲勞壽命等特性預測，從而指導產品設計，使產品設計指標得到保證，有效地提高設計產品的可靠性，縮短設計周期，設計制造的整車在穩(wěn)定性、可靠性、舒適性方面有明顯優(yōu)勢。本文應用有限元分析計算軟件對摩托車車架進行了靜強度分析，提出了車架結構改進方案，并進行了計算機輔助工業(yè)設計在摩托車領域的應用分析，可作為摩托車實際設計制造的理論參考。
根據摩托車騎行過程的實際情況(摩托車前后輪同時著地，前后輪軸心線互相平行)和摩托車車架結構和尺寸建立車架幾何模型，忽略車架結構中的不受力的薄壁懸臂梁件，不考慮發(fā)動機、減振器、油箱、車座及后貨架的具體形狀以及摩托車外覆蓋件的影響，在結構靜強度分析過程中建立了車架的三維實體模型，改進前后的車架幾何模型如圖所示。
對實體幾何模型劃分網格，為保證結果的可靠性、準確性，分析采用二次實體單元，材料為普通碳素結構鋼Q235，屈服強度235 MPa，彈性模量E=210 GPa，泊松比0.3，密度P=7820 kg/m3，發(fā)動機質心通過吊掛方式測出，前后減振器彈簧剛度特性參照基礎數據，改進前后車架有限元模型如圖所示。
以上有限元模型單元為10節(jié)點四面體單元，改進前車架單元數目為165909個，節(jié)點數目為331945個；改進后車架單元數目為163759個，節(jié)點數目為327558個。靜強度分析邊界條件為：前輪可繞前輪中心軸轉動，后輪可以繞后輪中心軸轉動，同時可以在地面上前后移動，搖架可以繞其兩端固定點(后叉連接板和后輪中心軸)轉動。駕駛員腳踏處、后乘員腳踏處、油箱兩個支撐和坐墊三個支撐處的載荷分別定義，總載荷為150 kg，后貨架連同貨物重量為6 kg。重力加速度g取9.806 m/s2，計算得各處載荷大小：N1=236.4 N，N2=311.2 N，N3=71.2 N，N4=43.6 N，Ns=235.4 N，N6=310.5 N，N7=382.5 N。車架受力位置示意如圖所示。
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