4 车架的强度与可靠性分析
    为了进一步确认第3节中利用拓扑结构所构造的车架结构的强度满足车架开发需求，对其进一步进行有限元分析其强度并用可靠性理论对其结果进行判定，从而进一步优化车架设计结构。
    可靠性分析是基于材料强度和承受载荷均属于正态分布统计规律下，对结构可靠性的概率进行判定。从结构可靠性来理解结构设计，任何结构都不能绝对的满足机能需求而不存在失效概率，只能说在一定概率意义下满足机能载荷需求。鉴于此，结构的设计一般考虑公众心理、结构重要性、结构破坏性质，经济承受能力等，从而将设计目标确定为经济与安全的合理平衡点上。基于结构可靠度分析理论的设计方法，得出车架结构可靠度判定公式：

    式中β为结构可靠度；μr为材料屈服强度均值；μs为材料屈服强度方差；σs取理论计算强度极值得10%，即等于0.1 us。承认传统设计所具有的可靠度的合理性，通过计算得出的传统设计的可靠度水平作为参考目标可靠度，车架结构材料为延性材料，车头立管、主梁管部位为关键结构部位，根据经验其可靠度不应低于3.7；其余部位为次要结构部位，根据经验其可靠度不应低于2.7。
    根据第3节中车架3D模型的构件，将3D模型导入有限元分析软件中，按拓扑结构时三种载荷工况进行强度分析，分析结果如图19～21所示。





    根据车架的不同载荷工况下的有限元静力学分析结构，35#选用材料部位，有限元分析应力极值为160.87 Mpa，其材料屈服强度均值为315 Mpa，均方差为31.5 Mpa。其他部位材料为Q235，有限元分析应力极值为157.2 Mpa，其材料屈服强度均值为235 Mpa、均方差为23.5 Mpa。根据公式计算两种材料应用下，车架的可靠度分别为4.35和2.75，满足车架可靠度的设计要求。

    5 车架的动态分析
    车架的动态性能与整车的操纵稳定性、乘骑舒适性和行驶安全性密切相关，车架的结振动问题是车架设计者必须面对的问题。当路面的激励与车架的自然频率一致或祸合时，可能产生车架共振，整车振动加剧，对整车的操纵、舒适、行驶安全均将产生不良影响。对于二轮电动车来讲，由于其车速不会太高，驱动电机激励振动频率很低（可忽略），整车在行驶过程主要受车轮传来的不平路面激励产生振动，在悬挂系统一定的情况下，车架的弯曲、以及扭转模态应最大限度的避免与路面激励频率件的共振。
    不平路面激励引起车架的振动与整车的行驶速度相关，其关系如：
        V=3.6×Lw f （km/h）   （公式4）
    式中，V为共振车速，LW为路面不平度波长，f为车架的固有频率。从整车行驶共振速度与路面不平度波长和车架固有频率的关系可以看出路面不平度波长和车架固有频率成正相关关系，路面不平平度波长越长，固有频率越高，允许整车的最高行驶速度越高。我国不同路面的不平度波长如表4所示。

为防止道路激励频率引起车架共振，整车的设计最高车速应小于车架一阶固有频率与路面不平度波长的最小值的乘积。

上一页  [1] [2] [3]  下一页