摩托车车架是摩托车的主体骨架,要承受静载荷和各种动载荷的作用,因而对车架的强度,以及动态特性的要求都非常高。车架的动态特性设计不好,对摩托车的乘坐舒适性、操纵稳定性、安全性以及各零部件的可靠性都有不良影响。而车架的强度特别是动强度若不满足要求,会使车架结构受到破坏。由于传统的经典力学和经验类比设计方法不能很好地解决以上各方面的设计问题,故采用在国外摩托车业中应有已经相当成熟的有限元法来对摩托车车架进行分析设计。 本文以一新型运动多功能休闲(SRV)摩托车车架为研究对象。通过对其CAD模型的修复,采用基于几何模型的方法分别建立了车架的静力学分析、模态分析以及随机响应分析的有限元模型,并分别进行了分析计算。 车架在两种工况下的静力学分析结果表明,车架的静强度和刚度都能满足要求,但应力分布很不均匀,结构强度余量较大,可作进一步优化。 通过模态分析,得到了车架前十阶的固有频率和固有振型。结果表明:车架的变形以沿车架纵向的弯扭变形为主,而其振动的一阶固有频率恰好与发动机在标定功率下的二阶惯性力频率重合,会引起车架的共振,应通过改变车架的结构以提高其一阶固有频率来避免。 基于GB7031-86《车辆振动输入路面平度表示方法》,本文通过程序构造了三种工况下路面的时间功率谱密度函数,并对此三种工况下摩托车的随机响应进行了分析。分析得到了人体的加速度和位移的响应功率谱密度,以及车架的响应均方根应力。结果指出人体振动频率范围主要集中在22Hz以内的低频范围;车架中下部发动机连接处的动应力最为集中,因而该位置最易由于动强度不足而破坏,结构设计时应特别注意。 本文通过分析得出了进行车架优化设计的方向,为后续工作奠定了基础。