摩托车车架结构动力分析
摩托车车架设计标准
摩托车车架设计标准
摩托车车架设计标准主要包括以下几个方面：
1. 结构设计要求：车架的结构必须满足整车结构的要求，受到整车结构的限制，因此，确定摩托车车架结构时，应从以下几方面进行考虑：
-车架的刚度和强度：车架需要具备足够的刚度和强度，以承受行驶时产生的各种载荷和冲击力。
-车架的重量：车架的重量应尽可能轻，以降低车辆整体重量，提高车辆性能。
-车架的工艺性：车架的设计应考虑到生产工艺的便利性，便于加工和装配。
2. 材料选择：车架的材料选择应根据车架的结构、承载要求、使用环境等因素进行综合考虑，常见的材料有钢材、铝合金等。
3. 设计规范：车架设计应遵循相关的设计规范，如GB/T 18100-2001《摩托车车架技术条件》等。
4. 安全性能：车架设计应满足整车的安全性能要求，如碰撞安全、疲劳强度等。
5. 与其他部件的协调：车架设计应与发动机、传动装置、后摆臂、制动系、转向装置、车轮等部件协调工作，确保整车性能的稳定和可靠。
总之，摩托车车架设计标准涉及多个方面，需要从结构、材料、
设计规范、安全性能和与其他部件的协调等多个角度进行综合考虑，以确保车架的性能和整车性能的稳定和可靠。
踏板摩托车构造
1 踏板摩托车构造23楼新增踏板车传动箱盖内部实物图图1-1 新大洲GY6-125发动机图1-2 江门中裕GY6发动机（江门联合发动机有限公司生产）(转.希望大家看了有点帮助)也许大多数人都曾感受，当我们还是菜鸟时，我们甚至连化油器是什么样子都不知道，菜得连怠速都不会调整。
现在，也许将来，我们仍然会很菜，摩托车上的技术总是不断更新发展着，作为机车羔羊这样一个网站，我们的初衷就是提供一个大家交流学习的场所，不断提高大家的机车知识、普及机车文化。
作为一个摩托车手，具有一些发动机知识是必要的。
在这里，我们试图做一些最基本的知识图解，把我们知道的告诉大家，也许它确实是很初步，但是，也许它对摩托菜鸟会很有用。
而且以后，我们希望我们之中的好手，提供这方面的文章，大家共同分享，共同提高。
这次我们首先要提供的是GY6的资料，图1-1,图1-2是两个GY6发动机。
图1-1是用于新大洲白雪公主的GY6，图1-2是江门中裕产的。
GY6在国内按照国家规定的汽油机型号标示方法，一般摩托厂家标式为XX152QMI，例如JC152QMI，其中JC是金城厂的缩写、1是指单缸、52是指缸径、Q指强制风冷。
我们首先要提供的是GY6的资料，一方面因为它是目前国内踏板上最普遍的发动机。
另一方面，虽然它是很老的设计，但是由于它的简单和可靠，所以可以做为我们了解的第一个对象。
当你了解了GY6发动机结构，再去看本田水冷大鲨、株洲雅马哈凌鹰等车，就会感觉容易许多。
GY6的参数几呼是固定的：缸径52.4 X 57.8mm,压缩比9.2:1，但是国内生产的GY6，功率和扭距都远远不及光阳原厂，参数高低不一，有的标示最大功率可达6.2KW/7500r，有的则只能达到5.4KW/7500r,但其共同点几呼是都是在4000转时达到最大扭距，踏板的起步转速一般是2700转，所以感觉GY6起步还是较为有力的。
另一共同点是7500转时达到峰值功率，所以GY6的最大转速并不高。
摩托车发动机原理及结构
摩托车发动机原理及结构摩托车发动机的工作原理主要包括四个过程：进气、压缩、燃烧和排气。
首先，进气过程通过进气门将混合气（燃料和空气的混合物）引入气缸；其次，压缩过程是指活塞上升时，把混合气压缩到最小体积，使其浓度和压力增加；然后，在燃烧过程中，火花塞点火，点燃混合气，产生爆炸力推动活塞下行，从而转动曲轴并传递动力；最后，在排气过程中，废气通过排气门排出气缸。
摩托车发动机的结构主要包括气缸体、气缸盖、曲轴、连杆、活塞、气门机构等。
气缸体是发动机的主体，通过气缸体固定在车架上，并提供了气缸的容积；气缸盖则封闭了气缸顶部，同时连接了气缸体和曲轴箱；曲轴是发动机的动力输出部位，它通过连杆转动活塞的上下运动为旋转运动；连杆连接了活塞和曲轴，将活塞运动的线性运动转化为曲轴的旋转运动。
活塞通过气缸内的上下运动实现压缩和工作介质的爆炸力推动，同时通过活塞环密封气缸体，防止气缸漏气；气门机构则用于控制进气门和排气门的开闭，实现气缸的进气和排气过程。
摩托车发动机的进气系统主要由空气滤清器、油门和进气管组成。
空气滤清器的主要作用是过滤进入气缸的空气中的灰尘和颗粒物，保证发动机的正常运行。
油门是控制发动机的转速和输出动力的手柄，通过控制油门的开度来调整混合气的供给量。
进气管连接了空气滤清器和气缸盖的进气门，将过滤后的空气引入气缸。
摩托车发动机的燃油系统主要由油箱、喷油器、燃油泵和燃油滤清器组成。
油箱贮存燃油，并通过油管输送到发动机燃油系统。
喷油器是控制燃油喷射量和时间的装置，将燃油以雾化的形式喷入气缸，与空气混合后进行燃烧。
燃油泵负责将燃油从油箱抽送到喷油器，燃油滤清器则过滤燃油中的杂质，保证燃油的清洁。
摩托车发动机的点火系统主要由电磁点火装置、点火线圈、火花塞和点火控制器组成。
电磁点火装置通过点火控制器产生高压电流，通过点火线圈传导到火花塞，点燃混合气。
火花塞是点燃混合气的装置，将电流转换为火花，点燃混合气。
点火控制器则控制点火系统的点火时间和点火顺序。
摩托车发动机结构
摩托车发动机结构摩托车发动机是摩托车的主要动力部件，发动机的结构可以分为气缸、活塞、曲轴、连杆、进气系统、排气系统、点火系统、润滑系统等部分。
下面将对这些部分进行详细介绍。
1. 气缸气缸是发动机的主体部分，是燃烧室和活塞运动的空间。
气缸材质一般为铸铁或铝合金，用于承受爆炸压力和通道气压力。
通常摩托车发动机的气缸数量为1到4个，不同缸数的发动机有不同的优势和缺点。
2. 活塞活塞是气缸内运动的主要部件，它由一个头、一根杆和一个底部组成，通常由铸铁或铝合金制成。
活塞的作用是将燃油混合气压缩，产生爆炸力量来驱动车轮，同时也充当与气缸壁之间的密封件。
活塞杆通过连杆与曲轴相连接，实现旋转运动，而活塞头和缸盖之间的间隙则充当燃烧室。
3. 曲轴曲轴是发动机的动力输出部分，是将活塞运动转化为旋转运动的重要部分。
曲轴由一系列偏心加工的轴段组成，其中两端分别连接连杆和飞轮。
在正常工作时，曲轴在连杆和发动机外壳的支撑下旋转，以此驱动车辆运动。
4. 连杆连杆是将活塞运动转换为曲轴旋转运动的一个关键部分。
它通常由钢铁或铝合金制成，具有一定的弹性和抗拉强度。
在正常工作时，连杆通过轴承连接活塞头和曲轴，并将活塞的线性运动转为曲轴的旋转运动。
连杆长度和角度的变化对发动机性能有很大影响。
5. 进气系统进气系统包括一系列管道、市场和空气过滤器等，用于将空气和混合气送入发动机内。
空气通过过滤器进入进气管道，经过节流阀调节混合气的进入量。
在某些发动机中，喷油器根据空气流量和发动机负荷控制燃油的加入量。
进气系统的作用是控制燃油的质量和数量，以实现最佳燃烧效果。
排气系统包括排气管、消声器等部分，用于将废气排出发动机。
在燃烧过程中产生的废气通过排气阀门和排气管排出，根据排气阀门位置的不同可以调节排气量和排放噪音。
7. 点火系统点火系统是发动机能够正常运转的关键部分。
点火系统包括点火线圈、点火塞、点火开关等。
在正常工作时，点火塞点燃混合气，推动活塞运动，从而转动曲轴和驱动车轮。
摩托车车架挂发动机结构的有限元模态分析
摩托车车架挂发动机结构的有 限元模态分析
缪 增 华 ，丁 剑 平 ２ ，汪 先 国
（ ．建设 工业 集 团 ，重庆 １ ４ ０ ５ ；２ ０ ０ ０ ．重庆科 技 学 院 ，重庆 ４ ０４ ） ０ ０ ２
摘 要 ： 利用大型有限元软件 ＭＳ ａ ａ 和 ＭＳ ａｔ ｎ ＣＰ ｔ ｎ ｒ ＣＮ ｓ ａ 对摩托 车车架挂发动机结构的有 限 ｒ 元动力学特性进行分析 ，得到该车架的前 １ 固有频率和振 型 ，并与 Ｌ 模 态测试 系统测 ０阶 ｍｓ
１ １ 摩托车车架简介 ．
作 ，比如 面与面之问存在 自南边和缝 隙等． 利用
硬线 、 硬点也可 以保证相邻面之 问的边界协调． １３ 建立车架有限元模型的假设和简化 ． 对摩托 车车架 进行结构模 态 的动态特性分 析． 有限元建模 时 ，抓住车架的主要部件 ，既要 如实反映车架实际结构的力学特性 ， 又要尽量采
Ｉｄ ａ ， Ｃａ ｉ ， Ａｕ ｏ ｄ， Ｓ ｌ Ｅｄ ｅ Ｓ ｌ ｗｏ ｋ －ｅｓ ｔ ａ ｔ Ｃａ ｏｉ ｄ ｇ ， ｏｉ ｄ ｒ．
析研究 ，以某 １５ ２ 型摩托车为例建立摩托车车架的
有限元模型 ，对车架挂发动机结构进行有 限元模
态 分 析 ，并 用 实 验 分 析 对 比验 证 理 论 模 型 ，通 过
具体做法是先使用 Ｕ Ｇ建立摩托车车架的几
பைடு நூலகம்
分析找到摩托车振动 的原 冈和减少振动 的有效方
法．
何模型 ， 再把车架几何模型导人到 Ｐｔ ｎ ， ａ ａ 里 从 ｒ
Ｕ 导人的模 型一般存在这样那样的问题 ，在进 Ｇ 行 网格划分之前 ， 要进行一些几何修补和清理工
１ 车架有 限元 模 型的建立
摩托车发动机结构设计介绍
领悦QJ125T-15A 采用的是卧式踏板发动机，发动机的主要特点是：气缸布置是卧式，采用皮带式无级变速器，即CVT（Continuously Variable Transmission ）
越野车
QJ50-23 ，为娱乐型越野车，非比赛用途发动机采用二冲程水冷50CC发动机
公务车
在骑式车或太子车的基础上配备相关的设备：警灯，警报器，对讲机，储备副轴组件链轮
1）主副轴档位设计时，是使滑动齿轮处于空档位置，此时齿轮棘爪的间隙为1.5-1.6mm，滑动齿轮的变挡行程一般是5.5-5.7，所有齿轮为常啮合状态，即变挡时齿轮滑动后和对面齿轮保持啮合状态2）摩托车传动装置总的传动比：i＝i*i*i即一次传动比，变速器传动比，二次传动比的乘积。 最小传动比应使摩托车达到最高设计车速；最大传动比应保证摩托车的最大爬坡度。3）齿轮模数，摩托车发动机齿轮常用模数为1.25，1.5，1.75，2，2.25，2.5。本机：1挡1.5，2挡1.75，3挡2，4挡1.75
摩托车的种类
骑式车街跑车太子车 弯梁车踏板车越野车公务车公路跑车
各种不同用途的摩托车，由于使用性能不同，在其结构形式上也各有不同特点，所配备的发动机也不同，下面简单介绍一下我公司在生产的整车类型和发动机。
按乘骑姿势分类：1.骑式车 2.弯梁车3.踏板车
骑式车
金禧王QJ125-19A采用的是CG款125cc发动机，发动机的主要特点是：气缸布置是立式，配气传动机构采用摇臂+顶杆的方式
连杆
连杆大小头支撑必须要选择合适的圆角过渡，以减小应力，增加强度；连杆杆身一般采用工字形截面连杆大小头内孔倒角要小，为C0.5连杆设计要作运动干涉检查。必须做出一圈的轨迹图连杆质量公差要控制+-5g；
踏板摩托车构造
（1）为什么需要变速器和离合器？我们在前边内容讲到，曲轴连杆将活塞的上下往复运动转换成曲轴的旋转运动，那么，曲轴的动力是如何传递到后轮的呢？我们知道，曲轴的旋转转速是很高的，2200转左右车子才起步，显然，后轮是不可能以这样的转速动作的，我们需要获得不同转速下的不同车速和扭矩，这个功能就由变速系统来完成。
除此之外，当我们飞驰时，我们需要将动力传送到后轮，当我们要停下来时，则需要能够切断动力，这个动作是由离合器来完成的。
离合器在变速系统与传动系统之间，起一个柔和地传递动力（切断动力）的作用。
（2）变速器工作原理在讲解实际的GY6变速器之前，我们先来了解变速器的工作原理，这样会比较容易理解后述部分。
简单地说，变速器就是根据这一原理来设计的：小齿轮（或小带轮）为主动轮传动大齿轮（或大带轮），则转速降低扭矩增加；大齿轮（或大带轮）为主动轮传动小齿轮（或小带轮），则转速增高扭矩降低。
该原理不仅仅适用于踏板车变速器，而且适用于跨骑车变速器。
踏板车上的无级变速器，就是利用这一原理：当皮带在前主动轮、后从动轮上发生直径变化，车速和扭矩就发生相应变化。
（3）踏板车上的一次变速传动机构踏板车上使用的是离心式无级变速器、离心式自动离合器，从字面上我们可以看出，变速和离合都是利用离心力来完成。
图10-1是GY6的变速传动系统部分（皮带轮）。
图10-1 皮带轮部分结构如图10-1所示，皮带轮主要是由主动皮带轮和从动皮带轮两部分组成。
图中部件1是从动皮带轮组件，部件2是从动板组件，部件3是离合器外套，部件1、2、3共同组成从动皮带轮。
从动皮带轮在有些书上又叫"传动皮带轮"。
部件4是滑动式驱动盘（有的书上叫滑动主动盘），部件5是配重滚子（台湾叫普利珠），部件6是斜坡板（又叫滑动板），部件7是斜坡板边件（有的书上叫滑动片），部件8是驱动皮带扇叶盘（有的书上叫主动盘），部件4、5、6、7、8构成主动皮带轮，主动皮带轮在有些书上又叫"驱动皮带轮"。
摩托车发动机图解∶发动机的基本构造
从本章开始，准备介绍一下摩托车发动机的具体结构。
但是发动机和摩托车的性能密切相关，如果不从摩托车整车来考虑，很难掌握好发动机的结构知识。
下面首先讲解一下发动机的基本构造，这部分内容和一般汽车用发动机大体相同。
摩托车是一种精美的交通工具，高度重视乘坐时的各种细微感觉，而这一切都来源于各部分的技术水平，其中发动机的影响尤其巨大。
发动机的基本构造●发动机的基本概念产生动力的装置叫发动机。
我们日常接触最多的是汽油机。
此外还有许多其它种类的发动机，如火箭发动机，原子发动机等等。
发动机这一术语最早来源于英语，正确的译意应是“产生动力的机械装置”。
但没有人把电动机叫做发动机。
一般来说，发动机通常定义为：使用某种燃料产生动力的机械装置。
从燃料燃烧的角度，可以把发动机分为以下二大类。
其一为外燃机，这种发动机的特点是燃料是在发动机外部燃烧，发动机利用其热能产生动力，蒸气机就是一种典型的外燃机，火车曾广泛使用过蒸气机作为动力源。
另一种是内燃机，这种发动机的特点是燃料在发动机内部燃烧，发动机利用其燃烧压力产生动力。
内燃机的种类也十分繁多，例如火箭发动机和喷气发动机。
这二种发动机，都是利用燃料燃烧后产生的强大喷气来产生推力。
汽车和摩托车不能使用这种发动机，因为这种发动机的动力不能直接传递给车轮。
当然有些汽车为了创造世界汽车车速新纪录，也装用过这种发动机，但这总是极其特殊的例子。
此外，还有燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃料在其内部燃烧，燃气产生的压力推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。
燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。
人类在不断地发明各种各样的发动机，现在人们也在不断地研制各种新型发动机。
遗憾的是，能在汽车和摩托车上应用的发动机十分有限。
特别是摩托车，由于各种条件的限制只能装用往复式发动机。
●往复式发动机往复式发动机的重要零件有气缸、活塞和曲轴。
摩托车配气机构运动学和动力学模拟分析
Ａ ｓｒ ｃ ： Ａｃｏｄｎ ｎ ｍａｉ ｄｄ ｎ ｍｉｓ ａｙｉｏ ａ ｅ ｒｉ， ｐ ｍｉ ｄｃｍ ｊｃ ｂ ｔａ ｔ ｃ ｒｉｇｔ ａ ｉｅ ｔ ｓ ｎ ｙ ａ ｃ ｌ ｓ ｆ ｌ ａ ａ ｏ ｔ ｚ ｏ ｅｔ ｏ ｋ ｃａ ｎ ａ ｓ ｖ ｖ ｔ ｎｎ ｉ ｅ ａ ｂ
ＡＶ ＹＣ Ｎ软件对配气机构进行模拟时 ，采用 ＬＴ Ｏ 的是一维分析方法 ，软件 中有气门 、弹簧 、凸轮 、摇 臂等 专用 模块 ，前 处理 时 需要 对 配气机 构 用集 中质
关 系着 发动 机 的性能 ，对摩 托车 振动 和噪 声也 有很
大影 响 。为 此 ，在产 品 设计 前 ，配 气机构 运动 学和 动 力学 计算 分析 ，对 把 握 配气机 构 的运 动 规律 和受
Ｋｅ ｒ ｓ Ｖａ ｖ ａ ｎ Ｋｉ ｅ ａ ｃ Ｄｙ ａ ｃ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ａ ａｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ ｅｔ ｉ ｒ ｎｍ ｔ ｓ ｉ ｎ ｍｉ ｓ ｉ ｌｔ ｌ ｓｓ ｏ ｎ
配 气机 构是 发动 机 的重 要组 成部 分 ，设计 是否 合理 ，构件 是 否能准 确 、平稳 、可靠 地运 行 ，直接
ｗａ ｉ — ｏｄ ｃ ｄ ｎ ｏ ｓｔ ａ ｐｒ ｕ ｅ ，ａ ｄ ｃ ｍｐａ ａ ｉ ｅ ｔｓｓａ ｄ ｄ ａ ｉｉｙ ｔ ｓｓｏ ｎ ｎｅｗｅ ｅ ｃ ｎ ｕｃｅ ｙ ｍ ｅ ｓｏｆ ｒｌ ｒ ｔｖ ｅ ｔ ｎ ｕｒ ｂ ｌｔ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｇｉ ｒ ｏ ｄ ｔ ｄ ｂ ａ ｈｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｉ ｚ ｄ ｃ ｍ ． ｓｓｓ ｗｓｔ ａ ｈ ｐｔｍｉ ｅ ｍ ａ ｅ ｈ ｒ ｏ ｍａ ｃ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｏ ｈ ｈ ｐｔｍｉ ｅ ａ Ｔｅ ｔ ｈｏ ｔｔ ｅ ｏ ｉ ｚ ｄ ｃａ ｃ ｎ ｍｅ ｔｔ ｅ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｆｔ ｅ ｈ ｅ ｇｉ ； ， ｅ ｈ ｅ ｔｅ ｅ ｎ ｂｎ ｒ ａ ａ ｓｆ ｕ ｄ ｗｉ ｅｏ ｔｍｉ ｅ ａ ｔ ｅｓ ｍｅａ ｅｒ ｓ ｌｓ ｎ ｎｅ ｈ ｎ ｔ ｅｔ ｓ ｎｄ ｄ， ｏ ａ ｏ ｍ ｌ ｗｅ ｒｗａ ｏ ｎ ｔ ｔ ｐ ｉ ｚ ｄ ｃ ｍ， ａ ｓｔ ｅ ｕ ｔ ｈｈ ｈ ｈ ｆｏ ｔ ｅｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ａｙｓｓ ｒ ｍ ｉ ｌ ｔｏ ｌ ｉ ｈ ｎ
摩托车发动机的组成及各系统的作用
摩托车发动机工作原理及结构组成发动机是摩托车行驶的动力来源。
它通过燃料在发动机的气缸内燃烧，将热能转变为机械能，驱动摩托车向前行驶。
发动机的工作原理二冲程汽油发动机的工作原理曲轴旋转一圈，活塞上下各一次，完成一个工作循环的发动机，称二冲程发动机。
二冲程发动机的气缸上，设有进气孔、排气孔和换气（扫气）孔，这些孔通过活塞在气缸中上下运动时实现开与闭。
1、辅助行程（吸气、压缩过程）曲轴旋转，活塞从下止点向上止点运动，当活塞上行，把扫气孔和排气孔关闭时，使已从扫气孔进入气缸的新鲜可燃混合气被压缩；由于活塞的上行，使活塞的下方的曲轴箱容积增大，产生真空吸力，把进气口的舌簧阀吸开，燃油与空气经化油器混合的可燃混合气被吸入曲轴箱，当活塞到上止点时，这一行程结束。
2、作功行程（爆燃、排气、扫气）当活塞上行，将要接近上止点时，火花塞产生电火花，把已被压缩的可燃混合气点燃，燃烧的气体迅速膨胀，使气缸内的压力和温度急剧升高，在高压气体的推动下，迫使活塞从上止点向下止点运动，活塞通过连杆，将高压气体的推力传给曲轴使之旋转作功，使热能转变成机械能；由于活塞的下行，使曲轴箱的容积减小，压力增高，进气口的舌簧阀被关闭，进入曲轴箱的可燃混合气被预压缩；活塞继续下行时，排气孔打开，燃烧后的废气从排气孔排出；随着排气孔打开，扫气孔被打开，曲轴箱中被预压缩的可燃混合气经扫气孔进入气缸，并将废气进一步驱逐出气缸，这一过程称换气过程。
作功行程结束时，一个工作循环便完成了。
从上述过程中可知，在辅助行程中，活塞上方在压缩，活塞下方在进气；在作功行程中，活塞上方在作功、排气和扫气，而活塞下方对进入曲轴箱的可燃混合气进行预压缩。
只要曲轴连续旋转，工作循环便能连续不断地进行。
四冲程汽油发动机的工作原理曲轴旋转两圈，活塞上下各两次，完成一个工作循环的发动机称四冲程发动机。
四冲程发动机的气缸体上，设有进、排气门，由曲轴旋转来驱动凸轮准时地打开和关闭，使可燃混合气及时进入气缸，并使燃烧后的废气及时排出气缸。
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课程设计指导书 摩托车车架结构动力学分析
班 级：机制0606 学 号：012006008018 姓 名：张勇杰 指导老师：王彦伟目录 1. 本课程设计目的 ............. 3 2．摩托车车架分析条件 ............. 5 3．分析模型 ............... 8 4．模态分析 ............... 9 5．瞬态响应分析 ............... 14 6．结果分析与总结 ............. 201. 本课程设计目的
近年来,我国摩托车工业飞速发展，在短短十几年间己超过日本一 跃成为世界第一摩托车生产大国。 然而，与急剧增长的产量相比较极 不相称的是国产摩托车的设计开发能力和产品技术含量显得很低， 相当多的产品仍是低水平的重复， 技术含量高、 较为先进的车型都是 引进技术或在引进技术基础上改进的车型， 国内企业尚无能力独立 自主地开发自己的产品， 仅仅是在模仿测绘国外的产品。 造成这种局 面的主要原因，一是对知识产权保护力度不够 ;二是企业对产品开发 投入不足，目前一般大型企业开发投入不足销售额的 1.5%，而国外 一般在 5%左右 :三是缺少高水平的设计开发人才 ;四是缺乏产品验证 手段，至今还没有一个国家级摩托车综合试验场。 这就使我国摩托车 行业的发展极不健康， 如不及时采取措施， 面临激烈的市场竞争以及 加入世界贸易组织后国外先进车型的冲击， 我国摩托车工业将陷入 艰难的境地。因此，加大摩托车的科技投入，深入开展提高摩托车设 计开发水平的科研工作显得尤为迫切。 目前，许多发达国家及我国 台湾省等， 摩托车产品的开发设计、 模拟分析过程全部计算机化和动 态化， 而国内摩托车的设计水平还停留在测绘仿制、进行传统的静 强度校核的静态设计阶段。 这种把本属动态性质的问题简化为静态问 题来处理的方法，弊病很大 .实际摩托车在行驶过程中， 受到来自路 面连续载荷的冲击及发动机自身工作时运动件惯性力的激励， 是在一 种振动状态下工作，特别在发生共振时 会大大降低结构强度，并增 加车体的振动和噪声。传统的方法把整个结构当作刚性系统来设计， 用大量试算和试验的方法去弥补与实际为弹性系统的差异， 不仅费时 耗资大， 还难免发生结构疲劳破坏等可靠性问题。 不研究结构的动态 特性，而简化为静刚度来处理， 就不能有效地控制结构的振动和噪声。 为了提高摩托车行驶的安全可靠性及驾乘人员的舒适性， 减少环境噪 声污染，对摩托车结构进行动态特性分 析就显得十分重要。 随着现 代基础理论的拓展、 计算机的广泛应用和测试技术的发展，现在己 有条件从传统的静态设计方法 （经验设计、类比设计及尝试设计 ）向现 代动态的“解析” 设计方法过渡了。在科学技术突飞猛进和市场竞 争日益激烈的时代， 现代产品改进和新产品的开发都经受不起传统 方法的拖延，而应该突破“设计— 试制— 试验”的旧框框，发展预 测和分析两个重大环节。 有限元方法结合试验模态技术适应了这 一 形势的发展， 成为摩托车结构动态特性分析、 结构动态设计的强有力 手段。摩托车是由很多不同结构、不同材料、形状各异的零件和部件 组装而成，属于一种复杂结构系统。由于车架是摩托车的骨架，本课 题将其作为研究对象， 运用理论分析和试验研究， 即有限元方法和试 验模态技术，确定车架结构的动态特性，指出其中的薄弱环节，并提 出对结构进行改进的方向， 然后对有限元模型进行变参数计算， 发现 新的模型有更好的动态特性。 这启发我们在摩托车蓝图设计阶段就 可进行车架的结构分析，提出改进意见，从而降低了设计成本，缩短 了设计周期，且对自主开发车架新产品也具有重要的指导意义。 2. 摩托车车架分析条件
摩托车车架横梁、底座的结构材料均为 A3钢，材料特性为: •弹性模量 E = 206GPa;
•泊松比 a = 0.3; •屈服极限 (T s = =235MPa;
•强度极限 (T b : =461 MPa;
•密度 p = 7800kg/m3 摩托车通常使用单缸汽油机，由于要求摩托车发动机结构紧凑， 在发动机设计时，通常不采用复杂的平衡一阶和二阶往复惯性力机 构，而采用过量平衡的方法，把一部分往复惯性力转移到和气缸中心 线垂直的方向。 因此在采用过量平衡法的摩托车单缸发动机中实际 作 用于车体的力有三个： a） 过量平衡后剩下的一级往复惯性力；
b） 过量平衡块产生的离心力在与气缸垂直方向上的分力；
c） 二级往复惯性力。
将上述三个力加在摩托车有限元模型相应节点上，即可求出结构动力 响应。发动机激励可分为X，Y两个方向随时间变化的力。如下表所 示: 时间（Time） X方向作用力 丫方向作用力
0.00025 0 2752.18 0.0005 454.28 2565.66 0.00075 917.08 2492.53 0.001 1368.5 2378.91 0.00125 1863.31 2242.35 0.0015 2518.65 2108.36 0.00175 3085.02 1781.03 0.002 3584.75 1306.32 0.00225 4084.59 727.24 0.0025 4232.16 0
0.00275 4378.03 -786.58
0.003 4217.56 -1548.24 0.00325 3817.4 -2304.00 0.0035 3284.51 -2856.08 0.00375 2647.13 -3159.43 0.004 1858.25 -3235.28 0.00425 1061.42 -3191.82 0.0045 536.83 -3049.03 0.00475 0 -2895.60 0.005 -454.28 -2565.66 0.00525 -917.08 -2492.53 0.0055 -1368.5 -2378.91 0.00575 -1863.31 -2242.35 0.006 -2518.65 -2108.36 0.00625 -3085.02 -1781.03 0.0065 -3584.75 -1306.32 0.00675 -4080.59 -727.24 0.007 -4232.16 0 0.00725 -4378.03 786.58 0.0075 -4217.56 1548.25 0.00775 -3817.4 2304.00 0.008 -3284.51 2856.08 0.00825 -2647.13 3159.43 0.0085 -1858.25 3235.28 0.00875 -1161.42 3191.82 0.009 -536.83 3049.03 除发动机激励外，摩托车在行驶中还要受到由于路面不平度而产 生随机激励。路面不平度给在它上面行驶的摩托车轮子施加位移和冲 击扰动，这种随机激励产生的振动可引起乘员的不适，也可引起结 构的疲劳破坏，甚至造成摩托车失控等。 摩托车在路面不平度激励作用下的动力响应属于随机振动问题 的范畴，该激励需要以功率和相关谱密度的形式施加。 可以用专门的 路面计算经过测量、计算得到所要施加的路面功率谱，也可以参考有 关文献近似计算各种路面的功率谱， 在求解路面激励作用下的摩托 车结构动力响应时， 需要根据车速把路面功率谱从空间谱密度换算 为时间谱密度的形式 国际标准化组织根据路面的功率谱数值， 将道路分为A、B、C、 D、E五个等级。在实际使用摩托车的过程中，在等级越高的路面， 摩托车大
部分时间的行驶速度也越高， 随着路面等级的降低，摩托车 大部分时间的行驶速度也随之降低。 3. 分析模型
根据摩托车车架结构和尺寸，在常有CAD软件Pro/E中将摩 托车车架建模并将所建模型导入有限元分析软件 ANSYS。如下图所 示：
AREAS TYPE NUM
t-he structure analysis of the 根据车架的材料属性与结构受力特点， 选取SHELL63为网格单 元，厚度取为3mm。SHELL63弹性壳。具有弯矩和薄膜特性。可 承受与平面同方向及法线方向的荷载。每个节点6个自由度：x,y,z方 向和绕x,y,z轴方向。有应力强化和大变形能力。提供用于大变形分 析的连
HAK 12 2010 ISi32122 续性相切矩阵。利用所选单元，设定网格单元边长为 5,划分 网格，共划分有21543个网格，21616个节点，车架结构网格模型 如下图：
EEEMZNT5 KR 11 2010 lls33::27
the structure analysis of the raoto^frane 4. 模态分析
模态分析的基本概念很早就有人提过，其主要思想是对一个复杂 系统的振动分析，利用线性系统的叠加原理，分别研究各阶固有频率 附近的振动特性。 模态分析的核心内容是确定用以描述结构系统动 态特性的固有频率、阻尼比及振型等模态参数要进 行 试 验模态分 析首先要做试验建模.其数学模型可分为连续振动系统数学模型和离 散振动系统数学模型。工程实际中的结构都是连续振动系统， 由于该 系统的惯性、弹性、阻尼和运动都依赖于空间坐标，因而导致数学 上较难处理的偏微分方程及复杂的边界条件。 一般情况下，除了少量 的简单结构外，很难获得严格的封闭形式的解。此外，人们不可能获 得连续分布式的响应测量和无限多个特征解，因而实际做振动分析、 参数识别时，