正三轮摩托车车架力学性能研究

                                 何亚峰1，尹飞鸿1 ，干为民1, 2

                              (1.常州工学院 机电工程学院，江苏 常州213002）

                         （2.江苏省数字化电化学加工重点实验室，江苏 常州213002)

    正三轮摩托车由于运输方便、价格低和容易操作等特点，被广泛应用于城乡运输行业中。其车架是重要的结构承载部件，它将发动机、传动部分、操纵部分和行车部分的部件紧密地联结在一起，从而保证行车的安全性和舒适性。由于正三轮摩托车多用于较差的路况，且随机振动大，因此对正三轮摩托车车架的设计提出了更高的要求。多年来许多学者做了大量的研究，王晶等人利用ANSYS Workbench软件对某三轮摩托车车架进行了动静态有限元仿真计算［1］；王志明等人利用MSC.Patran/Nastran建立以板单元为基本单元的车架有限元模型，进行了车架应力和模态分析［2］。然而不同的正三轮摩托车车架承受载荷和使用路况不尽相同，因而需要在设计中预先评估车架的使用性能，保证用户使用的可靠性。

1正三轮摩托车车架有限元模型的建立

1.1正三轮摩托车车架材料属性

    本文利用ABAQUS有限元软件对正三轮摩托车车架进行力学计算，车架材料为Q235，密度为 7.85×10-9t/mm3，泊松比为0.3，材料的屈服强度为235MPa。分析中采用线弹性材料，考虑到正三轮摩托车车架安全问题，因而弹性模量选取最小值(1.96×105MPa)。

1.2正三轮摩托车车架有限元网格划分

    采用四面体单元，对正三轮摩托车车架进行网格划分，网格划分数量为248 160单元，其网格质量能够保证计算精度，划分后的正三轮摩托车车架如图1 所示。

                        
                                   图1正三轮摩托车车架有限元网格

1.3正三轮摩托车车架载荷

    根据正三轮摩托车相关设计要求，正三轮摩托车最大总质量为690kg，车厢质量为100kg，乘员质量为75kg，发动机质量为35kg，油箱（油）总成质量为9kg。

国家相关试验车载标准载荷为：A级路面动载荷系数为1.12～1.19；B级路面动载荷系数为1.23～1.38；C级路面动载荷系数为1.48～1.76；D级路面动载荷系数为2.00～2.52。

考虑到正三轮摩托车车架使用安全性能，根据所建立模型和实际工况要求按照D级路面动载荷最大系数2.52进行最大工况加载计算，车架载荷施加如图2所示。

1.4正三轮摩托车车架工况及边界处理

车架弯曲工况。

    主要考虑正三轮摩托车满载状态下静止或在良好路面上匀速直线行驶时应力分布和变形情况。

边界处理：前立管、板簧连接部位的6个自由......

作者简介：何亚峰(1975—)，男，陕西宝鸡人，常州工学院讲师，南京航空航天大学博士研究生，主要研究方向为现代加工技术和有限元技术。

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