摩托車車架CAE分析及結(jié)構(gòu)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(fù)雜。車架結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度、靜剛度和動(dòng)態(tài)特性是車架的性能主要評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)車架進(jìn)行有限元分析及適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化,對(duì)改善車架結(jié)構(gòu)性能,具有重要的實(shí)用價(jià)值。
　　論文以某款車架為研究對(duì)象,運(yùn)用pro/E軟件建立車架的三維幾何模型,然后建立車架的簡(jiǎn)化力學(xué)模型。采用hypermesh軟件對(duì)摩托車車架進(jìn)行網(wǎng)格劃分,建立車架的有限元模型,進(jìn)而對(duì)車架靜強(qiáng)度、靜剛度和模

2、態(tài)進(jìn)行分析。分析結(jié)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(yīng)力分別為144MPa、164MPa、132MPa,工況二的最大應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力(159MPa),車架在最大應(yīng)力區(qū)可能會(huì)發(fā)生屈服失效。在車架的剛度分析中,車架的扭轉(zhuǎn)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(shí)的激勵(lì)頻率,

3、系統(tǒng)可能發(fā)生共振。針對(duì)工況二最大應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力、車架的剛度偏大、固有頻率偏小情況,對(duì)車架各部件厚度參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析,建立以對(duì)固有頻率和剛度影響大的部件參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量,三種工況的最大應(yīng)力、剛度為約束條件,車架的一階模態(tài)頻率為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型,進(jìn)行車架部件厚度參數(shù)的優(yōu)化。
　　優(yōu)化結(jié)果表明,車架在三種工況下的最大應(yīng)力分別為140MPa、148MPa、108MPa,均低于材料的許用應(yīng)力(159MPa);優(yōu)化后的扭轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(lái)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(dòng)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(xiàng)指標(biāo)情況下,使車架的材料得到充分利用,縮短開(kāi)發(fā)周期和減少研發(fā)經(jīng)費(fèi)。同時(shí)為企業(yè)儲(chǔ)備了寶貴的車架有限元