摩托車車架CAE分析及結構優(yōu)化.pdf

1、摩托車車架是摩托車核心零部件,是涉及整車安全、舒適等性能的重要零部件,它承受的載荷極其復雜。車架結構的靜強度、靜剛度和動態(tài)特性是車架的性能主要評價指標,對車架進行有限元分析及適當?shù)慕Y構優(yōu)化,對改善車架結構性能,具有重要的實用價值。
　　論文以某款車架為研究對象,運用pro/E軟件建立車架的三維幾何模型,然后建立車架的簡化力學模型。采用hypermesh軟件對摩托車車架進行網(wǎng)格劃分,建立車架的有限元模型,進而對車架靜強度、靜剛度和模

2、態(tài)進行分析。分析結果表明,在水平載荷工況(工況一)、垂直載荷工況(工況二)、坐墊載荷(工況三)作用下,車架最大應力分別為144MPa、164MPa、132MPa,工況二的最大應力超過材料的許用應力(159MPa),車架在最大應力區(qū)可能會發(fā)生屈服失效。在車架的剛度分析中,車架的扭轉剛度為910.7N·m/°、彎曲剛度為715.6KN/m,均超出車架的剛度值的正常范圍。模態(tài)分析得到車架一階固有頻率為107.2HZ,接近最高車速時的激勵頻率,

3、系統(tǒng)可能發(fā)生共振。針對工況二最大應力超過材料的許用應力、車架的剛度偏大、固有頻率偏小情況,對車架各部件厚度參數(shù)進行了靈敏度分析,建立以對固有頻率和剛度影響大的部件參數(shù)為優(yōu)化設計變量,三種工況的最大應力、剛度為約束條件,車架的一階模態(tài)頻率為優(yōu)化目標的優(yōu)化模型,進行車架部件厚度參數(shù)的優(yōu)化。
　　優(yōu)化結果表明,車架在三種工況下的最大應力分別為140MPa、148MPa、108MPa,均低于材料的許用應力(159MPa);優(yōu)化后的扭轉剛度

4、為698N·m/°,彎曲剛度為502KN/m,分別降低了23.36％、29.85％,車架的扭轉剛度在合理的范圍內(nèi),但彎曲剛度值仍然偏高;車架總體質(zhì)量由原來的17.38Kg降低到16.35Kg,減輕了5.8％;車架的一階固有頻率為116.1HZ,提高了8.2％,車架動態(tài)性能得到了改善。
　　本論文的研究借助有限元分析方法,在滿足車架各項指標情況下,使車架的材料得到充分利用,縮短開發(fā)周期和減少研發(fā)經(jīng)費。同時為企業(yè)儲備了寶貴的車架有限元