何志剛

摘要：摩托車的安裝骨架為車架，其結(jié)構(gòu)必須滿足摩托車整車的要求和整體布局的強(qiáng)度與剛度，保證摩托車行駛過程中的安全性與舒適性，所以合理設(shè)計(jì)摩托車車架是整車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。因此本文將針對摩托車車架的合理性設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的探討與研究。

關(guān)鍵詞：摩托車 車架 合理性設(shè)計(jì)

前言：摩托車車架是摩托車的主要承載部分，其強(qiáng)度結(jié)構(gòu)一般可以滿足設(shè)計(jì)要求，但是如果結(jié)構(gòu)的其他方面（如剛度等）欠缺考慮，則會(huì)嚴(yán)重影響了摩托車的舒適性。車架自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對摩托車的震動(dòng)有很大的影響作用，將摩托車的車架設(shè)計(jì)與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)相結(jié)合是非常必要的。因此本文將針對摩托車車架的結(jié)構(gòu)和模態(tài)分析進(jìn)行研究，從而對摩托車車架的合理性設(shè)計(jì)做具體的闡述。

1.摩托車車架的結(jié)構(gòu)

摩托車的車架是整車的支撐骨架，大多數(shù)都采用的是復(fù)雜管和板式焊接的結(jié)構(gòu)，由于車架需要承受發(fā)動(dòng)機(jī)和其他部位以及乘員的重量問題，因此對車架的強(qiáng)度有一定的要求，不同對象的車架強(qiáng)度要求不同。在保證車架強(qiáng)度的同時(shí)需保證車架的剛度，當(dāng)車架剛度過低時(shí)，車輛受到?jīng)_擊很容易導(dǎo)致車架變形，但是車架的強(qiáng)度較大又會(huì)在某種程度上影響車體的系統(tǒng)彈性，從而影響了整車的舒適性。

車架結(jié)構(gòu)的尺寸要符合整車設(shè)計(jì)的要求，因?yàn)檐嚰艿牟糠謽?gòu)件對摩托車運(yùn)行的平穩(wěn)性有很大的影響。以前立管為例，涉及的尺寸問題有前叉傾角、車輪前伸距、兩輪軸距等。當(dāng)前叉傾角較大時(shí)，轉(zhuǎn)向過程中方向把手的移動(dòng)角度會(huì)變?。划?dāng)車輪前伸距較大時(shí)，前輪回轉(zhuǎn)的扭力也會(huì)變大，車子就會(huì)越平穩(wěn)。在摩托車的高速行駛過程中，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向力、離心力以及車子的顛簸等，這些外部因素都會(huì)促使前立管的向側(cè)扭曲。為了更好的抵抗這種扭力，一般的常用方法是使用粗大的管梁和加強(qiáng)桿，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的兩側(cè)延伸至前立管的位置然后進(jìn)行焊接。

就目前來講，摩托車的車架主要有三種類型：一是主梁結(jié)構(gòu)式車架，二是菱形式車架，三是托架式車架。主梁結(jié)構(gòu)式車架也稱為脊骨型車架，是因?yàn)檫@種車架形式用一根或者兩根主梁做為脊骨，一般應(yīng)用在踏板車中較多；菱形式車架外形與鉆石相似，因此其車架又稱為鉆石式車架，是一種空間結(jié)構(gòu)形式的車架，將發(fā)動(dòng)機(jī)橫置在鉆石形狀內(nèi)，當(dāng)做車架的支撐點(diǎn)，可以增強(qiáng)車架的強(qiáng)度與剛度，一般應(yīng)用在道路競技摩托車中較多；托架式車架外形與搖籃相似，因此又稱為搖籃式車架，也是一種空間的結(jié)構(gòu)形式，將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在搖籃形中，為了更好的保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，鋼管支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)的下面，因此此類車架一般應(yīng)用于越野車中。

2.摩托車車架動(dòng)態(tài)分析

摩托車車架由各種不同構(gòu)件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜。動(dòng)態(tài)特性的分析，可稱為模態(tài)分析，就是對模態(tài)參數(shù)的求解過程。此過程有兩種有效實(shí)現(xiàn)途徑，一是實(shí)驗(yàn)法，就是根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)頻響函數(shù)估計(jì)測量結(jié)構(gòu)上點(diǎn)的動(dòng)態(tài)輸入與動(dòng)態(tài)輸出的模態(tài)參數(shù)。二是解析法，通過對結(jié)構(gòu)的幾何形狀、邊界條件和材料的確定，將結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼分布用質(zhì)量、剛度、阻尼矩陣不同的表示出來，借助有限元法，計(jì)算模態(tài)參數(shù)。

3.摩托車車架的合理性研究

3.1.合理的設(shè)計(jì)總體車架

由于車架的整體設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到摩托車的行車安全和舒適度的問題，因此在車架設(shè)計(jì)中需要滿足車架的強(qiáng)度與適合的剛度、高精度、輕質(zhì)量、較低的成本、美麗的外觀等因素。

3.1.1.足夠的強(qiáng)度

足夠的強(qiáng)度主要是為了確保摩托車在各種情況下行駛的安全性，這一點(diǎn)對于菱形式車架與搖籃式車架的大排量摩托車很重要。強(qiáng)度不夠易引起摩托車的車架斷裂，因此車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素是保證摩托車車架的足夠強(qiáng)度。

3.1.2.適合的剛度與高精度

適合的剛度可以確保摩托車的操縱穩(wěn)定以及舒適度適中，可以通過選用的車架外徑和壁厚以及鋼號運(yùn)用理論公式來計(jì)算車架的扭轉(zhuǎn)與彎曲剛度的結(jié)果。滿足高精度的要求主要是為了保證車輛在行駛過程中的穩(wěn)定性，車架的左右對稱程度，前伸角度，油箱、側(cè)蓋、座墊安裝位置，踏板車的塑料覆蓋件的安裝位置等等都需要滿足高精度的要求，因此對車架的焊接程序與焊接夾具的研究是十分重要的。合理性的設(shè)計(jì)車架結(jié)構(gòu)，保證車輛的高精度可以減少車輛裝配帶來的問題，從而提高了摩托車整車的質(zhì)量。

3.1.3.質(zhì)量輕、成本低、外觀美

車架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的必要考慮因素就是質(zhì)量輕、成本低、外觀美，遵循“簡而優(yōu)”的設(shè)計(jì)理念，追求合理性的設(shè)計(jì)方案，從而減少不必要的浪費(fèi)。因此將使用材料、彎曲和切削的加工量盡可能的控制在最小的使用范圍內(nèi)并且減少焊接量是當(dāng)前合理設(shè)計(jì)車架的必然要求。

就目前來看，我國的摩托車車架是以鋼制車架為主，為了資源的合理再利用，提高摩托車車輛的性能與舒適度，可以考慮加大技術(shù)投入引進(jìn)鋁制車架。鋁制車架的使用不僅可以促使我國摩托車的整體實(shí)力提高，還能推動(dòng)我國摩托車銷售行業(yè)的迅速發(fā)展。

3.2.合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)

由于摩托車的動(dòng)力性能和穩(wěn)定性能直接受車架的長度與高度的影響，因此在摩托車的設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)確定摩托車的整車造型之后再對相應(yīng)的懸掛方式和車輪形式進(jìn)行選擇，除發(fā)動(dòng)機(jī)外的基本空車質(zhì)量可以確定。在確定的軸距的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)與車架之間的相對位置對整車的舒適度有很大的影響，因此在車架的發(fā)動(dòng)機(jī)的吊裝位置的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的計(jì)算數(shù)據(jù)確定。

3.3.合理的車架工程圖

焊接夾具的設(shè)計(jì)與定位直接受到車架尺寸標(biāo)注的影響，同時(shí)對車架的焊接品質(zhì)也有很大的影響。在車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后須繪制車架的二維工程圖，此圖的準(zhǔn)確性將直接影響到其它部件的設(shè)計(jì)。但由于車架是安裝的基本部件，其它部件的尺寸大小依賴于車架的尺寸，因此對于整車結(jié)構(gòu)的理解透徹，才能保證繪制出高品質(zhì)的車架工程圖。

結(jié)語：

摩托車車架的合理性設(shè)計(jì)，不僅可以保證摩托車整車的舒適度，還能保證車輛的行車安全，減少車輛事故的發(fā)生。與此同時(shí)，在車架設(shè)計(jì)的過程中，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，可以使車架的舒適性提高以及受到破壞的可能性降到最低。

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