三轮摩托车车架优化设计研究

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关键词：有限元；三轮摩托车车架；目标函数；结构优化
中图分类号：ＴＰ３９１．７２文献标志码：Ａ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅ — ｗｈｅｅｌｅｄＭｏｔｏｒｃｙｃｌｅＦｒａｍｅＩｉｕＱｉｂｉｎｇ
新技术新工艺
２０１４年第１期
三轮摩托车车架优化设计研究
刘其兵
（陕西工业职业技术学院机械工程学院，陕西成阳７１２０００）
摘要：应用有限Baidu Nhomakorabea 方法，建立了某款三轮摩托车车架的梁单元分析模型，应用ＭＳＣ．Ｎａｓｔｒａｎ软件，
ｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ — ｗｈｅｅｌｅｄｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅｆｒａｍｅｗｉｔｈＦＥＡｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｓｅｃｔｉｏｎａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｂａｒｓａｓｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅ，ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ
ｌｉｇｈｔ — ｗｅｉｇｈｔｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｃｏｓｔｓｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ，ｔｈｒｅｅ — ｗｈｅｅｌｅｄｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅｆｒａｍｅ，ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
模拟了车架在极限使用工况下的应力分布情况。在此基础上，以车架的强度为约束条件，车架管梁的截
面尺寸为设计变量，车架质量最小为目标函数，基于专业优化软件ＨｙｐｅｒＳｔｕｄｙ建立了结构优化的数学模型，并进行了优化计算，从而获得了最佳的结构截面参数，使车架在满足约束条件的前提下，达到了质量最小的效果，有效地降低了成本。
本，提高产品的竞争力。本文以某款三轮摩托车车架作为研究对象，在
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉａｎｙａｎｇ７１２０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｕｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅＭＳＣ．Ｎａｓｔｒａｎ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｄｏｎｅｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｒｅｌｅ —
ｗｅｉｇｈｔａｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｕｓｉｎｇＨｙｐｅｒＳｔｕｄｙｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ｔｈｕｓｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅ
车架是三轮摩托车主要的承载部件，承受着来
成，通过板簧减振和发动机固定板连接件与发动机、车轮系统等部件实现装配关系。为兼顾分析时间与分析精度，建立有限元分析模型之前，首先对车架结构进行必要的简化，只保留轻量化优化中重点研究的主体管梁结构。
自车内外的各种动、静载荷，故车架应有足够的刚度、强度、可靠性和使用寿命。传统的设计方法周期长，且对于设计目标进行定量分析的性能较差口］。如果在产品研发阶段引入ＣＡＥ分析技术，在保证车架承载能力的前提下，建立一种优化设计车架的方法，就可以实现结构的轻量化设计，降低开发成