3 车架的空间结构布局
    摩托车车架结构形式主要有骑式型、踏板型、弯梁型。当前二轮电动车车架的空间布局基本上都是从燃油摩托车演变过来的，而应用最广泛的就是踏板型车架。但对需要搭载新型车架的二轮电动车产品，经验不是很足的设计者，面对该问题多少有点无措；经验丰富的设计者也要参考多个几种结构反复调整，多次试验才能满足设计目标。结构拓扑优化方法的引入，将有效解决设计者在这方面的困惑。
    3.1结构拓扑优化理论
    结构拓扑优化，是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法。根据优化对象不同，分为连续体拓扑优化和离散结构拓扑优化。它们均依赖于有限元方法。连续体拓扑优化是把优化空间的材料离散成有限个单元，，从而确定优化对象内部有无孔洞及孔洞大小以及形状等；离散结构拓扑优化实在优化域内结构为基础，根据算法确定设计域内单元、节点的删除、或保留以及优化对象的节点间单元的相互连接方式。目前，连续体拓扑优化的研究已经较为成熟，并得到少’‘泛的应用。连续体拓扑优化有变厚度法、均匀化理论和变密度法等，根据使用方法的易操作性，以及当前应用热点，本文采用连续体拓扑优化的变密度法对车架进行空间结构布局。
    变密度法是人为的假定材料的宏观物理常数与其密度间具有非线性关系。将连续体离散为有限个单元后，为每个单元指定相同的密度，以每个单元的密度为设计变量，以借口的柔顺度最小为目标，考虑材料体积约束以及平衡条件。假定密度与材料的非线性关系为：


 

    3.2车架结构承载机能分析
    车架结构的主要机能是满足车型开发承载能力需求，在车架设计开发之处，首先确定车架结构承载目标。基于车架强度、刚度、耐久性需求的车架台架试验载荷需求，建立车架结构承载有限元计算模型工况，如图2车架结构承载示意图所示。

    图2中，标示了车架结构的主要关联部件，共中D1为前减震压缩极限状况下，车架立管下轴承中心与前轮中心的垂直距离；d2为前减震压缩极限状况下，车架立管下轴承中心与地面的垂直距离；e为前减震压缩极限状况下，车架立管下轴承中心前轮轴中心水平距离。车架结构承载有限元计算模型工况分为三种载荷情况：如图2，工况一，F0为水平往复载荷，其约束位置为A点和C点；工况二，FZ为垂直向上载荷，其约束位置为B点和C点；工况三，Fs为垂直向下载荷，其约束位置为B点和C点。
    3.3车架结构布局的拓扑构造
    车架结构布局的拓扑构造，采用变密度法结构拓扑优化理论，在ANSYS WOKBENCH中的流程如图3所示。

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