4 摩托车车架的材料分类
摩托车车架通常由铝、钢或者合金焊接制作而成,碳素纤维仅仅用于一些特别昂贵或者定制车架。随着摩托车技术的发展,车架材质也不断改进,结构越来越轻巧。随着摩托车工业的不断发展,人们对摩托车的要求也越来越高。作为摩托车关键部件的摩托车车架,其结构性能直接影响着摩托车的安全性和舒适性。鉴于摩托车车架材料柔性化、轻量化的趋势,目前,CFRP(碳素纤维增强塑料)已渐渐地成为赛车车架的主流,合金也会成为车架主要材料。
管材式车架的主要部分由钢管构成,其特点是利用小直径的钢管构成大型的车架,获得有效的零部件利用空间,便于造型,美观实用,具有理想的强度和刚性。这种车架不但广泛用于大型摩托车,也常被小型摩托车采用,特别是单梁结构的小型车,结构简单,生产方便,造价低。由于这种车架的连接部位较多,特别是小管直径空间结构的车架,连接的形式直接影响到车架的强度和可靠性,以前较多的使用铸造、锻造的连接头来增加连接的可靠性,但不便于大量生产。随着先进焊接技术的发展以及加工工艺水平的提高,大大的提高了管材之间的连接可靠程度,并有利于大批量生产。
板材式车架就是薄钢板结构的车架,一般主体分别是用1~1.6 mm厚的钢板冲压成型后焊接组合而成。这种车架大都为主体梁结构的形式,并以左右对合的方式合成,为使车架主要断面有足够的强度和刚性,应充分考虑断面形状和面积,在容易产生应力集中的地方,如车架立管、后臂中心支点、发动机安装座等处用加强板、加强肋等方法来增加强度。板材式车架主体部分一般为大断面造型,可以利用其所形成空间合理地布置零部件。从生产工艺来看,其主要的构成件是左右车架板,因此其最适合于大批量冲制生产。
管材式车架和板材式车架各有所长,钢管和钢板合成车架是兼有两者优点的车架形式。具体来讲就是用冲压成型的钢板代替管材式车架中复杂的接头部分。两者在外观上不协调的地方也易用材料相互弥补。另外,为了增强管材和板材间的焊接效果,一般应选择1.6 mm以上厚度的接头钢板为好。从加工工艺来看,板材式车架利于大批量生产,但整体式的大车架板模具制造困难,加工周期长,因此,采用组合车架能改善工艺性。
5 摩托车车架的主要结构特点
1辆摩托车如果没有坚固的车架作为成车基础,无疑是一堆松散的零部件。对摩托车车架而言,正确的结构造型是比选择车架的材料更为重要。既然车架的结构造型对自身的功能有如此密切的关系,对车架的主要结构特点概略介绍如下。
车架转向立管是任何形式的摩托车车架必不可少的部分,其是前轮转向系统和车体部分的唯一连接点。摩托车在运行中通过其抵抗来自凹凸路面的冲击力、制动时的惯性力、手把转动的横向载荷等,其受力状况十分复杂。为了增强此处的强度和刚性,除必须可靠焊接车架主体外,还需用加强板加固其与车架的连接。为了使车体与前轮转向系统通过立管进行有机的连接,在立管内设置了特殊的推力轴承,从而实现前轮转向系统与车体转向灵活,无上下窜动,确保了车辆的稳定性和安全性。
后臂中心转轴是后臂随同后减震器的转动中心。摩托车的后臂在静止无负荷状态时,均配置在与水平不大的夹角状态,作为链条式末级传动的车辆,驱动链条还不得与后臂干涉,特别是越野车,由干后减震器行程较长,因而后臂的转动弧度较大,车辆上下振动时,往往要与后臂中间连接杆碰撞,因而普遍采用尼龙套式橡胶套来减小链条与后臂中间连接杆的碰撞。
对于轴传动的末级传动车辆,还必须与传动轴的万向节部位保持一致,使发动机的输出力能有效地传递给后轮。根据如此的结构特点,后臂中心转轴的位置必须在决定发动机主链轮(或轴传动的传动轴位置)的同时而确定。此外,根据一般骑乘姿势来看,搁脚位置应设置于后臂中心转轴附近,因而后臂中心转轴的宽度在整体布置上不能太宽,以获得尽量合理的布置形式。因此,后臂中心转轴都作为整个车架的设计基准。