摩托车车架模态分析及改进

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摩托车车架振动控制及优化探讨

摩托车车架振动控制及优化探讨摘要：在摩托车制造过程中，振动水平是衡量其品质的一个重要指标。

由于摩托车的振动问题，不但会影响其平顺性和乘坐舒适性，还会引起车身及相关零件的疲劳损坏。

因此，在摩托车的研发和生产中，车架的设计是非常重要的。

关键词：摩托车车架；振动控制；优化引言目前，我国摩托车市场正呈现出年轻化、个人化的趋势，这对摩托车的振动舒适度、行驶安全性等方面的要求也越来越高。

所以，对摩托车的振动特征进行研究是很有必要的。

因此，需要针对某型摩托车车架、主副脚的振动特性，运用实验、理论、仿真等手段对其进行研究。

一、摩托车车架的合理性研究（一）摩托车车架的设计理念实践证明，对于摩托车的寿命及平顺性，车架的振动性能是最直接的。

为使其更具实用性、更具品质、更具效率，各生产企业都在不断地改变自己的思维，不断地进行设计，不断地进行创新，以求更好地完成摩托车车架的设计。

因为整个车架结构的合理与否，直接影响到行车的安全与平顺性，所以在车架结构的设计中，必须要达到车架的强度与硬度、精度、质量、成本、外观等方面的要求。

（二）摩托车车架振动的影响因素第一，外部激励对车架振动的影响。

从过往使用者的经验来看，摩托车在驾驶过程中，最大的动力来源是路面状况与发动机。

所以，在摩托车车体中，应具备与之相适应的力学属性。

在摩托车结构中，由于自身的固有频率和外部激励频率的相互影响，摩托车结构容易发生谐振，从而导致结构的严重破坏。

不平整的路面会对框架的振动性能产生影响。

以砂砾路为对象，通过横向对比分析，发现同等速度下，砂砾路的砂砾路较砂砾路更好。

因此，在摩托车车架建造时，应依据应用情况及有关需求，对车架的有关构造参数作适当的调整[1]。

第二，整车结构对车架振动的影响。

在摩托车的构造中，发动机一般都是由螺丝与车体相连的，由于发动机的重量较大，因此它是一种振动源。

对电机的激励，主要来源于由曲轴机构所产生的力和力矩，其中包含了交流惯性运动、旋转惯性力、气体力和倾斜离合器力矩，这些力矩与曲轴的力矩的方向是相反的。

试析基于有限元分析的摩托车车架优化设计

Internal Combustion Engine &Parts0引言摩托车是一种操作便捷的车辆，在我国城乡经济生活及运输领域内扮演重要角色，因此探究车辆行车的安全性具有重要的意义。

在实际工程中，有限元法得到广泛应用，利用有限元对零部件及机械结构的动力学展开分析，从而优化动态特性，改进优化的结构，促使其成为现代化工程设计中的主要手段。

为提升摩托车的自身安全，本文将利用有限元分析，探究摩托车车架，并提出改进的方案。

1摩托车车架的设计要求在摩托车中车架是骨架，主要是将发动机和制动系统等各系统进行相互连接，从而构成整体。

车架不仅需承担静载荷，还需要承受动载荷和冲击荷载。

因此在设计摩托车车架时需要全方位考虑问题。

布置车架机构，应该保证和人机工程学要求相符合，从而提升乘坐的舒适性。

另外还需要保证强度适中，保证重要零件不受到任何破坏，同时还需要全方面考虑各种道路情况。

另外还需要保证刚度足够，保证车辆在工作的过程中，不会受到任何变形。

当刚度较大，便可影响舒适性，当刚度较低，便可导致操作的稳定性下降。

当车架重量较低，基于强度及刚度情况下，车架越低，则代表越好。

车架振动对操作的稳定性和振动噪声均可产生较大影响。

因此从社会要求出发，必须减轻车辆的重量。

在提升性能的过程中，保证车身重量较轻也是需要解决的根本问题。

现阶段，在运用动态化设计方法及理论是有效解决结构动力问题，因此需要深入探究摩托车动态化设计的问题。

2基于有限元分析的摩托车车架设计摩托车的发动机是振源，本次研究的为钢管型车架，发动机与车间在螺栓下连接，发动机的振动直接传输到车架。

发动机一、二阶惯性频率及车架在同步振动过程中，会发生共振。

现有的摩托车车架前几阶固定频率在发动机的作用下会发生惯性频率，共振反应的发生率较高。

通过对道路上的摩托车振动情况进行分析，以摩托车发动机的振源作为角度，对摩托车车架进行模拟频率优化设计，在车架前几阶固有频率将常用转速的惯性频率规避，实现提升摩托车动态特性将振动环节的目标。

摩托车模态分析实训报告

一、实训背景摩托车作为一种交通工具，其安全性、稳定性和舒适性至关重要。

在摩托车设计过程中，结构模态分析是确保摩托车性能的关键环节。

通过对摩托车进行模态分析，可以预测摩托车在行驶过程中的振动特性，为优化设计提供依据。

二、实训目标1. 掌握摩托车结构模态分析的基本理论和方法；2. 熟悉有限元分析软件的使用；3. 通过实际操作，分析摩托车结构的振动特性；4. 提高动手能力和团队协作能力。

三、实训内容1. 摩托车结构模态分析基本理论（1）模态分析的概念及意义模态分析是研究结构振动特性的重要方法，通过分析结构的模态参数（固有频率、振型等），可以了解结构在受到外部激励时的响应特性。

在摩托车设计中，模态分析有助于预测摩托车在行驶过程中的振动情况，为优化设计提供依据。

（2）有限元方法有限元方法是一种数值方法，将连续体离散成有限个单元，通过求解单元方程组来分析结构的振动特性。

在摩托车结构模态分析中，常用的有限元方法有线性有限元方法和非线性有限元方法。

2. 摩托车结构有限元模型建立（1）摩托车结构几何建模首先，根据摩托车结构图纸，使用CAD软件建立摩托车结构的几何模型。

在建模过程中，应注意模型的准确性和简化程度。

（2）摩托车结构材料属性定义根据摩托车结构材料属性，为几何模型赋予相应的材料属性，如弹性模量、泊松比等。

（3）摩托车结构约束设置根据摩托车实际受力情况，为几何模型设置相应的约束条件，如边界约束、支撑约束等。

3. 摩托车结构模态分析（1）划分网格将几何模型划分为有限元网格，以便进行有限元分析。

（2）求解模态参数使用有限元分析软件求解摩托车结构的模态参数，包括固有频率、振型等。

（3）分析结果分析根据求解得到的模态参数，分析摩托车结构的振动特性，如频率分布、振型等。

四、实训心得体会1. 摩托车结构模态分析的重要性通过本次实训，我深刻认识到摩托车结构模态分析在摩托车设计中的重要性。

通过对摩托车结构进行模态分析，可以预测摩托车在行驶过程中的振动情况，为优化设计提供依据，提高摩托车的性能和安全性。

摩托车车架的动态特性分析及减振优化研究

构修改!改善了车架结构的动态特性!减少了摩托车的振动!为摩托车结构的减振优化研究提
供了可借鉴的方法"
关键词 !摩托车车架 "模态分析 "动态特性 "减振优化
中图分类号 !C+*%! ! ! 文章编号 !!$$+#!%"! $"$$/%!"#!!!+#$+
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!! 因此!在车架结构设计上应该尽量采取措施!将车架的共振车速提高到摩托车的最高车速 */@=*9以上!以防止由路面不平度激励引起车架共振 "车架结构固有频率的最小值为
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摩托车在行驶过程中!车架是在动载荷环境下工作的!必须最大限度减小模态频率与激励频率之间的耦合" 将这种耦合减到最小!不仅是提高乘坐舒适性的需要!同时也可以使摩托车车架结构的负荷达到最小!从而提高车架结构的强度和可靠性"
!! 车架模态的有限元分析
<#<! 有限元模型的建立某 !"/ 型跨骑式摩托车车架是由各种截面尺
寸的管梁焊接而成的(为了细致地反映车架结构的动态特性 &采用壳单元来离散各构件 &并按实际连接方式用 ()&#IX)-LXI 软件中的 (.& 将各构件组装起来(

摩托车车架模态刚度Nastran优化实例

摩托车车架模态、刚度Nastran优化实例一、前言Nastran是一款性能优越的有限元结构仿真软件，能有效地进行结构的动力学、静力学计算。

摩托车车架的模态、刚度性能是非常重要的性能指标，影响到整车的振动、操纵性能等。

一般来讲，摩拖车车架的模态、刚度影响因素很多，各个管件的厚度、直径对其均有影响。

如何在质量最轻化的前提下，优化摩托车车架的模态、刚度，是一个很重要的课题。

运用有限元结构计算软件对摩托车车架进行模态、刚度优化，缩短开发周期，节省开发费用，避免产品在投放市场后再出现质量问题。

本文选取某款踏板车车架，对其模态和刚度进行优化，计算各个管件的壁厚、直径对模态、刚度的灵敏度系数，从而为车架设计提供依据。

二、基本知识介绍1.模态计算方法Nastran采用SOL103模块进行模态分析。

主要的计算方法有跟踪法、变换法和Lanczos方法。

其中Lanzos方法是跟踪法和变换法的结合，有较好的性能，是推荐的首选方法。

它要求质量矩阵为正的半正定矩阵，刚度矩阵对称。

Lanczos方法仅计算用户所要求的根，有跟踪法的效率而不会丢根，可以精确计算特征值和特征向量。

2.刚度计算方法车架的刚度包括车架的弯曲刚度和扭转刚度。

弯曲刚度指的是车架结构抵抗弯曲变形的能力，扭转刚度指的是车架结构抵抗扭转变形的能力。

车架弯曲刚度的计算方法：首先约束住后摇臂轴孔处三个坐标轴方向位移，再约束转向立管下端x方向的自由度。

在转向立管的上下端施加一对垂直于yoz 平面且大小相等、方向相同的力，力的作用点沿x方向产生的位移分别为和，则车架弯曲刚度为：。

车架扭转刚度的计算方法：车架处于同样的约束状况下，在立管的上下端施加一对垂直于yoz平面且大小相等、方向相反的力和，力的作用点沿x 方向产生的位移分别为2和，则车架的扭转刚度为：，。

3.优化方法Nastran采用SOL200模块支持多变量灵敏度与优化分析。

分析类型包括静力分析、正则模态分析、屈曲分析、直接复特征值分析、模态复特征值分析、直接频率响应、模态频率响应、模态瞬态响应、静气弹分析和振颤分析。

摩托车车架模态分析与验证_李伟

图2
试验系统
摩托车车架为钢管焊接结构，具有较好的线性特性，因此采用力锤激励。对车架进行自由模态分析，因此用较软的橡皮绳将车架吊起来，使其处于自由状态。 3． 3 试验参数设置与激励考虑试验参数的设置：采样频率 2 048 Hz，采样时间 1 s，平均次数 5 次。根据有限元计算结果和摩托车车架的结构，着重考虑 10 ～ 500 Hz 时的频率。数采系统设置通道设置为力锤通道，另外设置 12 个通道分别为传感器的 xyz 方向，一次 4 个测点。试验模态分析的关键是获得准确的传递函数，测试时主要以 2 方面作为检验标准：一是力锤的时域信号应该为单一的脉冲时域信号；二是以激励信号和响应信号的相干函数作为检验标准，
表1 阶次计算频率阶次计算频率 1 85． 89 6 模态有限元计算结果 2 93． 76 7 3 4 5
。
针对隆鑫公司的某车架，运用理论和试验 2 种方法进行模态分析，得到车架的振动特性，并将 2 种方法的结果进行对比。
130． 31 151． 51 169． 51 8 9 10
1
车架有限元模型的建立
摩托车车架主要由不同截面的管材和板材焊
178． 47 209． 45 220． 40 250． 14 299． 69
接而成，结构比较复杂
［3 ］
。在建立模型的过程中，
由于各构件的厚度、壁厚相对于构件的长度来说很小，并且壳单元相对于实体单元计算速度更快、占用内存更少，而计算精度相差很小，从而采取抽取中面的方式建立了壳单元模型
14 重庆理工大学学报
4
理论模态与试验模态对比
模型验证是指通过仿真结果与试验结果的对

摩托车车架模态分析

第4期(总第161期)2010年8月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.4A ug.文章编号:1672-6413(2010)04-0074-03摩托车车架模态分析柳小桐(煤炭科学研究总院太原研究院,山西　太原　030006)摘要:固有频率是摩托车车架的重要动态特性之一。

通过模拟实际情况对车架模型进行了简化,同时施加了约束。

通过对理论模态和实验模态分析结果进行对比,说明理论分析时对车架进行适当简化是合理的,约束是有效的。

关键词:摩托车车架;模态分析;固有频率中图分类号:U 483 文献标识码:A收稿日期:2009-12-14;修回日期:2010-03-01作者简介:柳小桐(1962-),男,山西祁县人,高级工程师,本科。

0　引言车架是摩托车的主要部件,作为整个摩托车的支撑部分,从其构造、外观等各个方面显示出它的重要性。

设计时除需满足发动机、油箱、前后悬挂行走装置等安装条件及整车造型要求外,良好的力学承载特性更是车辆性能和行驶安全性的重要保证。

摩托车在行驶中受多种力的作用,如路面的随机激励力、发动机的牵引力、惯性力等,尤其是在各种环境中行驶时,车架的受力差异极大。

而摩托车的结构复杂,车架形式各异,设计和质量指标未能完全包括车架的力学特性,存在局部强度不足的事故隐患。

因此摩托车车架必须具有足够的强度和刚度,且应有良好的动态性能[1]。

为此,本文通过对车架的强度及动态性能的研究,找出车架结构的薄弱环节进行改进设计,对提高摩托车的动态性能指标具有十分重要的意义。

1　模态分析理论[2]有限自由度的弹性机械系统离散运动方程为:MX ¨+CX ・+K X =F 。

(1)……………………式中: M ——结构总质量矩阵; C ——结构阻尼矩阵; K ——结构刚度矩阵;X 、X ・、X ¨——分别为节点位移、速度和加速度列阵; F ——结构载荷列阵。

车架模态分析报告(两篇)

引言：车架模态分析是一种重要的工程分析方法，用于评估汽车车架的振动和模态特性。

在汽车工程设计和制造的过程中，车架的振动特性对汽车性能和舒适性都有重要影响。

本报告旨在通过对车架模态分析的研究，为汽车工程师提供有关车架振动特性的详细信息，以帮助提高汽车的性能和舒适性。

概述：本文将通过对车架模态分析的深入研究，从多个方面详细阐述车架振动和模态特性的影响因素，并提出相应的解决方案。

首先，我们将介绍车架振动分析的背景和意义。

然后，我们将从刚度、材料、结构、载荷和边界条件等方面，分析车架振动的影响因素。

接下来，我们将详细介绍车架模态分析的方法和工具。

最后，我们将总结本文的主要观点，并提出一些建议和展望。

正文内容：1. 车架振动的影响因素1.1 刚度：车架的刚度是影响振动特性的重要因素之一。

在模态分析中，刚度可以通过改变结构形状、材料和壁厚等来调节。

1.2 材料：车架的材料也会对振动特性产生影响。

不同的材料具有不同的弹性模量和阻尼特性，会直接影响车架的振动频率和振幅。

1.3 结构：车架的结构形式和连接方式也会影响振动特性。

结构的设计应考虑到振动特性的优化，如加强部分、裁剪冗余部分等。

1.4 载荷：车架所承受的载荷也是影响振动特性的重要因素。

不同的载荷会导致不同的振动模态，需要合理设计来满足振动要求。

1.5 边界条件：车架与其他部件的连接方式和边界条件也会影响振动特性。

合理的边界条件可以减少振动传递和噪声的产生。

2. 车架模态分析的方法和工具2.1 有限元分析：有限元分析是车架模态分析中最常用的方法之一。

它通过将车架划分为多个小单元，建立数学模型并进行求解，来获得车架的振动特性。

2.2 模态测试：模态测试是直接测量车架振动特性的一种方法。

通过在实际车架上安装加速度计等传感器，可以记录下车架在不同频率下的振动模态。

2.3 优化设计：通过模态分析获得的振动特性信息，可以对车架进行优化设计。

从材料选择、结构调整到边界条件的改变，都可以用于改善车架的振动特性。

摩托车车架行业分析报告

摩托车车架行业分析报告一、行业概况摩托车车架作为摩托车的重要组成部分，承担着传递动力并支撑车身的重要功能。

随着摩托车市场的不断发展和消费需求的增长，摩托车车架行业也得到了较大的发展空间。

本文旨在对摩托车车架行业的市场规模、行业竞争格局、发展趋势等方面进行深入分析。

二、市场规模及发展趋势1. 市场规模摩托车车架行业的市场规模受制于摩托车销量的增减，目前全球摩托车市场规模正在稳定增长。

根据近年来的统计数据显示，摩托车车架行业的市场规模约为XX亿美元。

2. 发展趋势随着技术的进步和消费者需求的不断变化，摩托车车架行业呈现出以下几个发展趋势：（1）轻量化设计：消费者对于摩托车的要求越来越注重操控性和燃油经济性，轻量化设计能够有效提升摩托车的性能表现。

（2）可持续发展：环保意识的提升使得消费者对摩托车的环保性能有更高的要求，摩托车车架行业将逐步向可持续发展方向发展。

（3）智能化应用：随着智能技术的发展，摩托车车架也将融入更多的智能元素，如智能悬挂系统和智能车身控制系统等，提升车辆的安全性和便捷性。

（4）个性化定制：消费者对于摩托车的个性化需求越来越高，摩托车车架行业将发展出更多适应个性化定制的产品。

三、行业竞争格局摩托车车架行业的竞争格局主要表现在以下几个方面：1. 企业竞争力在摩托车车架行业中，拥有技术研发实力和高质量生产能力的企业更具竞争力。

一些国际大型摩托车车架制造商在技术研发、品质控制和供应链管理等方面具备较强的实力。

2. 供应链管理摩托车车架行业的供应链管理对于企业的竞争力至关重要。

供应链的高效协同将有助于减少生产成本、提高产品质量和缩短上市时间，从而提升企业的竞争力。

3. 销售渠道摩托车车架的销售主要依赖于摩托车制造商和售后市场渠道。

与摩托车制造商建立良好的合作关系，并拓展售后市场渠道，将为企业获取更多的订单和市场份额提供有力支持。

四、发展机遇与挑战1. 发展机遇随着市场对于摩托车性能需求的提升，摩托车车架行业有望获得更多的发展机遇。

摩托车车架结构动力分析

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 (20)1. 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。

基于动力学仿真分析对摩托车车架结构的改进设计

摘要：基于有限元模态分析方法对受到复杂空间力系作用的摩托车车架进行了动态特性分析，预估了车架结构可能的振动特性和结构设计上的缺陷，分析了车架振型特点，优化改进了车架几何结构，再次进行了车架模态分析。

观察到，改进后，车架的动力学特性有明显提升，说明有限元模态分析方法应用于车架结构动力学分析和设计改进具有工程意义。

关键词：摩托车车架有限元动力学分析中图分类号：U483文献标识码：A文章编号：2095-8234（2020）06-0075-04The Improvement of Motorcycle Frame StructureBased on Dynamics SimulationTang Lin 1,Qin Ruian 2,Sun Lixing 11-Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute (Tianjin,300072,China)2-Soochow UniversityAbstract ：The dynamical property of motorcycle frame can be achieved by modal analysis based on finite element analysis method in order to predict the vibration features and structure default of the frame,then the frame structure can be improved by using the old modal shape.The modified frame can also be ana -lyzed by modal analysis,the modal shape of which demonstrates that the dynamic property of new frame has been enhanced dramatically.The conclusion is that modal analysis is an effective way to study dynam -ics of the structure and can be used to improve the structure.Keywords ：Motorcycle frame;Finite element analysis;Dynamics analysis基于动力学仿真分析对摩托车车架结构的改进设计唐琳1秦睿安2孙立星1（1-天津内燃机研究所天津3000722-苏州大学）小型内燃机与车辆技术SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE第49卷第6期2020年12月Vol.49No.6Dec.2020作者简介：唐琳（1982-），女，工程师，主要研究方向为工业设计在现代内燃机和车辆设计上的应用研究。

某两轮摩托车车架模态特性分析

[ 4] 陈宝, 雷刚, 徐中明, 等. 基于 M SC. P atran /N astran的摩托车车架结构分析 [ J] . 机械与电子, 2004( 9): 6
- 9. [ 5] 毛睿甜, 石晓辉. LX - 200型摩托车车架的模态特性
分析 [ J]. 机械设计与制造, 2007( 7): 40- 42. [ 6] 黄欣, 贺建民. 摩托车车架的模态分析及优化 [ J]. 重
图 2 车架 1~ 4阶振型
2. 2 试验系统测试系统主要包括力锤、ICP 型加速度传感
器、ICP 型力传感器、LM S 数据采集前端、TH INKPAD 微机、LM S TEST. LAB 软件。试验系统原理如图 3所示。
2 车架的模态试验分析
2. 1 试验原理试验模态分析方法通过对实际结构进行振动
庆工学院学报: 自然科学版, 2007, 21( 12): 15- 19. [ 7] 谈继锦. 汽车有限元法 [M ]. 北京: 人民交通出版
社, 2005. [ 8] 李德葆, 陆秋海. 试验模态分析及其应用 [M ] . 北京:
科学出版社, 2001.
( 责任编辑陈松 )
表 1 车架的前 10阶模态频率振型对比分析
仿真结果
频率 /H z
振型
61. 6
纵向弯曲
81. 7
前部扭转
110. 8
后部扭转
136. 5
横向弯曲
149. 6
前后弯曲
171. 7
脚踏板局部弯曲
195. 1
二阶整体扭转
231. 4
二阶横向弯曲
263. 2
二阶前后弯曲
268. 2

摩托车车架的模态分析及优化

摩托车车架的模态分析及优化作者：黄欣贺建民陈松我国是摩托车生产和消费的大国.随着摩托车产销量的增长和市场竞争的日益激烈，摩托车已从卖方市场向买方市场转化，人们对摩托车的选择余地增大，对其安全性、舒适性等性能的要求也越来越高，但我国对摩托车整车、车架的研究、设计和开发水平相对较低，国产摩托车仍是以模仿为主，大多数摩托车企业仍停留在外观的改进设计或车架静强度的测试，对车架的动态特性研究较少，正处于逐步重视阶段.而车架作为一个弹性承载体，在行驶过程中会受到显著的外部激励，其动态特性直接影响整车的行驶安全性和骑乘舒适性.因此，深人研究摩托车车架的动态特性，合理进行结构的动态修改，是设计的一个重要环节.目前对车架的动态特性研究主要有2种方法:有限元法和实验模态分析方法，其中实验模态分析方法应用较多.虽然实验模态分析方法可以准确地测量出各阶模态，但是该方法无法对车架模型进行变参数训算，由测点所表达的模态振型也没有有限元模型形象.随着计算机技术的飞速发展，现代CAD/CAE技术发展迅速，大量的有限元软件不断涌现，并广泛应用到工程分析中，极大地推动了工程结构动态特性的研究本文中首先用大型有限元软件MSC . Nashan对摩托车车架进行了模态分析，得出固有频率和振型，并和实验结果对比分析，证实了2种方法的结合能更有效地研究结构的动态特性，然后选择设计参数中对重量灵敏度系数较大的结构参数为设计变量，以前3阶固有频率为约束条件，进行车架的减重优化.1车架有限元模型的建立。

某型摩托车车架为低跨式车架，大部分由钢管和钢板焊接而成，主要由转向立管、主管、左右后管、及发动机支撑组成.车架作为摩托车的骨架，将发动机、传动部分、行车部分、操纵部分等有机地连结在一起，构成一个整体，是一个大型的受力构件，不仅要求有足够强度和刚度，在重量、造型、稳定性、舒适性等方面也要有相应的要求，因此设计时必须综合考虑.在几何建模过程中，应适当简化非重要的结构，影响车架动态特性显著的主要结构应尽量与原结构保持一致.考虑到结构中管厚与管长、板厚与板长相比很小，因此先将几何模型抽取外表面，并进行一些几何修补和几何清理，然后在MSC . Patcan中用shell单元进行网格划分.发动机支撑处加强杆用beam单元进行模拟，梁板单元采用多点约束进行连接.在整个网格划分过程中始终遵从以下原则:①几何形状规则的部件采用映射网格划分，保证较高的网格质量;②控制有限元网格的粗细，在关键区域要适当加密网格，关键区域和非关键区域之间的单元密度要逐渐变化;③尽量减少三角形单元的数量;④控制单元边长比在I-3，并避免单元内角大于1800的畸形单元;⑤部件之间的焊接采用在焊缝上合并节点进行模拟，由于几何不协调使得网格划分困难的个别连接部分也可采用多点约束进行连接.最后的有限元模型包括28 857个单元和28 975个节点，其中包括2个beam单元、28 809个quad4单元、46个tri3单元.有限元模型如图1所示。

摩托车车架模态特性分析_徐中明

摩托车车架模态特性分析*徐中明1 张志飞1 汪先国2 周坤2 罗春其2(1-重庆大学机械工程学院重庆 4000302-建设工业(集团)有限责任公司技术中心)摘要:本文采用仿真和试验相结合的方法分析研究摩托车车架的模态特性,首先采用UG软件对某低跨式摩托车车架进行C AD建模,然后导入M SC.P ATRAN/NASTRAN建立其有限元模型,进行自由模态的计算机仿真分析;采用力锤激励,利用最小二乘复指数法和最小二乘复频域法来识别车架的试验模态。

仿真结果可用来指导试验,试验可以验证仿真结果,二者相结合可以更好地分析该车架的振动特性。

关键词:摩托车车架振动模态分析有限元分析中图分类号:U483 文献标识码:A 文章编号:1671-0630(2006)03-0029-03 Analysis ofM odal Characteristic ofM otorcycle Fra m e Xu Zhongm i n g1,Zhang Zhife i1,W ang X ianguo2,Zhou Kun2,Luo Chunqi21-Chongq i n g Un i v ersity(Chongqi n g400030) 2-Jianshe I ndustries Co.,Ltd.Abst ract:I n this paper,t h e m oda l characteristic of the m oto rcycle fra m e is ana l y zed by the co m puter si m u la ti o n and the experi m entalm ethod.Firs,t the CAD m ode l of a certa i n m o torcycle fra m e if m odeled w ith U ni g raph ics.Based on the CAD m ode,l fi n ite ele m ent m odel o f t h e fra m e and the free moda l analysis are done w it h M SC.PATRAN/NASTRAN.Experi m enta lm oda l ana l y sis i s done w ith L M S analysis syste m.The exc ita ti o n force is an i m pulse fro m a ha mm er.The least Squares Co m p les Exponenti a l(LSCE)esti m ation m e t h od is used to esti m ate t h e frequency,da m p i n g and participation factors.The Least Squares Frequency Do m a i n(LS FD)m ethod is used to esti m ate m ode shapes.The co m putati o n m oda l results can be used as the re ference o f E MA,t h e experi m enta l m odal analysis can be used to va li d ated the co mpu tation m odal analysis.The t w o m ethods can be co m bined to analyze the v i b ration characteristic of t h e body.K eyw ords:M otorcycle,Fra m e,V i b rati o n,M odal analysi s,F i n ite ele m ent ana l y sis1 计算机仿真分析某摩托车的车架为低跨式车架,在转向立管和车座之间,车架的主管向下弯曲形成了一个适当的空间,油箱安装在车座下面,方便上下摩托车,发动机吊装在车架下部,零部件布置紧凑,普遍用于中小排量摩托车,主要由转向立管、主管、左后管、右后管及发动机支承所组成。

摩托车车架动态特性分析与改进设计(3)

【］刘爱红，幕侨，法乾，．／２２０．托车２郑丁等ＱＣＴ６０７摩
和轻便摩托车减震器．北京：中国标准出版社，０２７０
（稿日期收２１—２０）０１１－９
２１５摩托车技术０２０
４１
圆口Ｉ。．盈
过仪器检测台架试验和骑乘感受道路试验来综合评价改进
突变得到了改善；６在０～９ｍｈ速度段，前脚蹬振动０／ｋ增长趋势减缓；８在０～９ｍｈ度段，座垫前部振动０ｋ／速
明显降低； ≤ ９ｍ／个速度段，油箱侧面振动有所在０ｋｈ整
式中： —— 前、后轮分布载荷，
— —
角速度，根据选取的计算得出，ｒｄａ减震器阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
一
ａ — 减震器安装角度，（） — 。
ｄ）确定复原阻力：减震器的复原阻力允许偏差后
为 ± （６１％＋２；０Ｎ）前减震器的复原阻力允许偏差为 ± （８Ｆ＋２。１％ｆ０Ｎ）
表８乘客部位改进前后振级对比
速度，ｋｈｍ／
原车后右脚蹬改进车后右脚蹬原车后左脚蹬合成振级改进车后左脚蹬ｄＢ原车座垫后部改进车座垫后部
怠速
４４６４２．４Ｏ．６２．２１５２
构的动态特性，但车架对振动的影响效果还需通过整车振

车架模态分析报告

110ZH车架模态分析报告编制：审核：批准：2006年 3 月 15 日第一章车架模态分析一、模态分析模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。

模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。

这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。

振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。

如果通过模态分析方法搞清楚了某结构在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。

因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。

由于车架的结构振动会直接引起驾驶室振动，所以分析三轮摩托车振动时，应对车架进行模态和响应分析，优化车架结构，并从工艺设计上保证乘客的安全、舒适。

三轮摩托车车架是一个多自由度弹性振动系统，作用于这个系统的各种激扰力就是使摩托车产生复杂振动的动力源。

引起各种激扰力的因素可概括为两类：一是摩托车行驶时路面不平度对车轮作用的随机激振；二是发动机运转时引起的简谐激振。

如果这些激励力的激振频率和车架的某一固有频率相吻合时，就会产生共振，并导致在车架上某些部位产生数值很大的共振动载荷，影响乘骑的舒适性，而且往往会造成车架有被破坏的危险。

因此，车架的动态设计要求车架具有一定的固有频率和振型，这样才能保证车架具有良好的动态特性。

本次分析主要针对车架进行模态分析，以期预计车架主要模态的固有频率和形状，并借以指导车架改进设计，达到优化摩托车动态性能的目的。

1、模态分析处理本次分析采用自由边界条件下的模态分析（即不添加任何边界支撑和约束力，计算车架的自由模态。

）和添加6个车架的边界条件状态下的模态分析（左右板簧4个，前轮支撑轴承处2个）。

QJ125车架的强度分析及结构改进

表２实验仪器和设备编号
１２３４５６７
车架应力降幅对比见表３。这说明改进方案确实大大提高了车架强度。
表３改进前后车架的应力降幅对比原型车架
贴片位置Ｆ
１１１１
改进型车架
０８．５０８．７０７．００７．４
弹簧单元。
与实际情况吻合，销售部门曾经收到过用户反映该位置出现开裂的报告。
１３结构改进．
ｃ材料参数：）选取泊松比＝．弹性模量ｐ０，３
Ｅ＝０ＧＰｏ２０ａ
ｄ约束：）根据车架实际工作情况约束前后轮轴
处。
ｅ）加载：车架实际工作时承受的载荷是很复杂
贴片位置Ｅ贴片位置Ｈ贴片位置Ｇ平均
１０９平均降幅２％）：．（７１
ｂ）动荷系数从１逐渐加大至４改进后的车架时，上同一测点的应力线性度良好，这说明车架材料在
实验仪器和设备
Ｂ１０５Ａ胶基箔式应变片（＝２１．ＳＸ－２ＡＲ１００２３）
Ｄ－Ｒ２Ａ标准应变校准器Ｓ型力传感器和机械式加力系统
专用加载实验台架
２２实验测试过程．
实验测试时，将车架前、后轮轴简支于专用加载实验台架上。该实验台能模拟摩托车恶劣运行工况，可按需要调节实验载荷。借鉴有限元分析结果，选择重点部位进行贴片，贴片情况如图２所示。
（收稿日期２０－８１）０３－７０
摩车术２４１托技０／１００１
万方数据
本次实验重点测试了垂直方向的冲击应力。该实验按照动静法原理，把相关质量的，赞性力看作摩托车行驶时的动载荷，实验中，垂直方向的动荷系数

摩托车车架有限元模型的建立分析

显得非常重要。
１摩托车车架有限元分析模型的选择目前采用有限元分析模型一般有如下两种：梁单元模型和组合模型等。梁单元模型是将摩托车结构简化为由一组两节点的梁单元组成的框架结构，以梁单元的截面特性来反映摩托车的实际结构特性。其优点是：划分的单元数目和节点数少，算速度快而且模型前处理工计作量不大，适合初选方案。其缺点是：无法仔细分析摩托车应力集中问题，因而不能为摩托车纵、横梁连接方案提供实用的帮助。组合单元模型则是既采用梁单元也采用板壳单元进行离散。在实际工程运用中， Байду номын сангаас于车梁是由一系列薄壁件组成的结构，且形状复杂，离散为许多宜板壳单元的组集。其缺点是前处理工作量大，计算时间长，而随着计然算机技术的不断发展，这个问题已得到了较好的解决，而且由于有大型有限元软件支撑，巨大的前处理工作量绝大部分可由计算机完成，也不是制约板壳元模型实际运用的困难了。这种模型使得对摩托车的分析计算更为精确，能为摩托车设计提供更为有利的帮助。有限元分析结果的准确性与所建立的摩托车模型直接相关，模型既要与实际想吻合，叉要尽量减少计算时间，减低设计成本。以在建所
２１００年
第１５期
ＳＩＮＥ＆ＴＣＯＯＹＩＦＲＴＯＣＥＣＥＨＮＬＧＮＯＭＡＩＮ
０机械与电子０
科技信｜ｌＩ
摩托车车架有限元模型的建立分析
张艳芳 ’ ，
（．１重庆大学机械工程学院中国重庆４０４；．电子工程职业学院汽车工程系中国重庆００５２重庆