摩托车疲劳耐久台架试验与寿命预测研究
发表时间：2019-09-18T10:05:55.743Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：郑景辉
[导读] 摘要：疲劳付久性是直接影响摩托车行驶安全的重要性能,摩托车生产企业非常有必要针对每款新车开展疲劳而寸久性试验以某款摩托车为例,进行路谱采集和疲劳耐久试验,采集车架上某关键邵位的应变监刚信号,探索采用一曲线和线性累积损伤理论对车架寿命进行预测一通过试验表明台架叶久试验相比道路耐久试验更高效、更安全,为摩托车的疲劳付久试验和车架的优化设计提供了参考依据。
(湛江德利车辆部件有限公司)
摘要：疲劳付久性是直接影响摩托车行驶安全的重要性能,摩托车生产企业非常有必要针对每款新车开展疲劳而寸久性试验以某款摩托车为例,进行路谱采集和疲劳耐久试验,采集车架上某关键邵位的应变监刚信号,探索采用一曲线和线性累积损伤理论对车架寿命进行预测一通过试验表明台架叶久试验相比道路耐久试验更高效、更安全,为摩托车的疲劳付久试验和车架的优化设计提供了参考依据。
关键词：现状；特点及功能；设计总结
引言：随着人类环境保护意识的增强及国家倡导的节能减排措施的实施，摩托车发动机的经济性及排放性已成为各摩托车厂家互相竞争的重要技术指标。
电子控制燃油喷射技术以其良好的经济性和排放性成为改造传统化油器式发动机以满足越来越严格的排放法规的首选技术方案。
一、国内外双前轮车辆的现状调研
随着改革开放的深入进行，特别是我国加入世界贸易组织以来，我国的汽车、摩托车工业都有了长足的发展。
经过近半个多世纪的发展，我国已成为世界摩托车生产大国。
据公安部交通管理局统计，截至2008年底，我国机动车保有量接近1.7亿辆。
其中，汽车大约6467万辆，摩托车约8953万辆。
由于汽车、摩托车工业的飞速发展，我国石油等能源的消耗量剧增。
2000年我国进口原油8000万吨，2010年将进口1.5亿吨，国家能源安全面临严峻挑战。
进入21世纪以来，人类社会并不安宁，能源安全问题成为发展经济时首先考虑的重要问题，因此石油资源已经成为我国经济建设的战略资源。
与此同时，机动车保有量的增加特别是排放较差的摩托车的增加对我国日益恶化的大气环境造成了极大的压力。
正因为此，国内许多大中城市开始禁止或限制摩托车上牌、上路。
同时，世界各国和地区针对摩托车排放的标准不断提高，也影响到国产摩托车的出口。
如果摩托车排放及经济性差的问题得不到很好的解决，这将影响到我国摩托车产品的国际竞争力和摩托车工业的良性发展。
因此研究开发油耗低、排放好的摩托车发动机，既符合我国经济建设的长远战略利益，同时还可以降低摩托车对环境的污染以及激活、扩大摩托车的市场。
电子控制燃油喷射技术以其明显的节能效果和较好的排放性能成为改造传统化油器式发动机的最佳选择。
双前轮摩托车又被称为“Leaning Multi-Wheeled”摩托车，即“倾摆式多轮”摩托车，下文简称 LMW，自 2006 年开始，由比亚乔、雅马哈、本田为代表的国外厂商开始陆续推出 LMW 类型的摩托车，如比亚乔 MP3 系列、雅马哈 LMW-9 系列、本田Neowing 等车型，国外此类摩托车量产车型的售价最低约为 16 000 元人民币（不含税，泰国），普遍售价在7 万人民币左右（不含税，比亚乔、雅马哈等，欧洲），迄今为止，LMW 车型在爱好旅行、重视驾驶乐趣的欧美市场已经占有一席之地，某些机车市场成熟的东南亚国家，如泰国，也有很多在售 LMW 车型；国内逗哈科技于 2016 年推出了中国首款双前轮智能机车，采用电力驱动，售价不足 1 万人民币（含税），此车型在行业内颇受关注。
对于双前轮摩托车而言，早年比亚乔和雅马哈合作开发出了最早应用于实际产品的 LMW 技术，后来由于专利问题，雅马哈公司自行开发了一套 LMW 技术，2010 年后，本田公司也以独立技术参与到 LMW 市场中来，国内逗哈科技的新产品也采用了其自主产权的下置式可侧倾双前轮结构，通过专利查询可知，早在90年代国内就有技术人员申报LMW类的结构专利，并且通过专利申报；所有这些型式的LMW车辆设计，其前轮结构无非是包含了两个部分，即：竖直平面上的双前轮同步同角度侧倾、水平平面上的阿克曼原理下的双前轮同步异角度转向。
竖直平面上的双前轮同步同角度侧倾：利用可以在竖直平面内围绕车辆对称中心平面和水平面交线自由摆动的主销来实现这个功能。
庞巴迪公司曾推出过前轮不能侧倾的双前轮重型机车，就原理上讲，庞巴迪的设计更像是倒三轮汽车，此类车辆不在本文讨论范围内；可侧倾的结构使得双前轮车辆可以和普通两轮车一样同时依靠侧倾和前轮扭转来转向，增加了驾驶乐趣，也有利于过弯稳定性，同时对不同路况的适应性也大大增加。
水平平面上的双轮同步异角度转向：和普通汽车的转向机构类似，车辆转向时，内外轮的角度不是相同的，而是必须符合阿克曼原理，用一套专门设计的梯形机构来实现转向时内外轮的纯滚动。
相对于普通两轮车辆，三轮结构带来了一定的稳定性，并且多一个轮子使得抓地力提高，更可贵的是得益于额外的一套碟刹系统，急刹制动表现强于同规格两轮车辆。
总之，双前轮车辆的核心技术价值在于：既保留了摩托车的驾驶乐趣，又能适应多种路面、同时增加安全性。
二、设计指标
2.1适用范围
本夹持装置可适用于轮胎外侧距离580 mm以内、轮胎内侧距离280 mm以上的双前轮电动车的续驶里程试验或者同尺寸双前轮燃油摩托车的排气污染物控制装置耐久性试验等试验项目。
尺寸指标、外廓尺寸、中心螺杆的相关问题
本夹持装置的外廓尺寸为：平面700×800 mm（除安装耳），高度为351.6 mm，夹板长度为500 mm，左右两侧每侧两个夹板的高度为：内侧80 mm、外侧100mm，前挡板高度为350 mm，夹板内侧黏贴有厚度为2 mm的弹性皮质材料。
为防止焊接变形，底板厚度为16 mm。
与剪式千斤顶原理相同，本设计中内侧夹板的运动由双头中心螺杆和 4 条连杆共同完成。
中心螺杆行程为70 mm×2，考虑到加工的便利性，中间未使用位置的螺纹也加工，拟加工的螺纹总长度为422 mm，螺杆为分度圆直径为20 mm的粗牙螺杆。
四边形多连杆机构的工作角度为76度至120度，远离多连杆机构的“死点”（即机构中使运动具有不确定性的情况的时刻，一般为极限角度），可以保证运动的灵活。
2.2功能及结构
本装置旨在于试验时夹持双前轮车辆并保持车辆的“模拟直线行驶”状态，同时将车辆前轮紧紧固定在试验台上，并且两前轮中间的转
向机构几乎不受力。
本装置的夹持机构采用了两种设计，外侧夹板采用“螺杆—保持杆”设计，这种设计在我单位应用广泛，技术成熟，外侧空间足够，因此采用这种设计；内侧夹板采用“中置螺杆、四边形连杆—底板导向槽、保持柱”设计，其实就是用平面四连杆机构作为运动部件、用导向槽和保持柱作为运动保持机构的一种设计，解决了内部空间不足，不能应用前种设计的弊端，同时结构简单，容易实现。
中心螺杆的前后两端设计有两个轴承副，解决了中心螺杆的位置固定和旋转运动摩擦的问题。
底板上还开有两套安装孔，用以和我单位两个不同的试验台的安装槽进行螺栓连接固定。
夹板高度设计得较低，使得内侧夹板不会过多地夹持轮毂，将机构对车辆前束和前轮外倾角的影响降到最小。
整个装置活动部件的润滑皆使用润滑脂。
三、设计总结
该夹持装置的设计优点、仍存在的缺点、仿真及运动学分析该装置结构合理，灵活可靠，是双前轮车辆的试验专用夹具；设计时充分考虑了前轮前束和前轮外倾角的影响，在同时牢固夹持两个前轮的前提下极大限度地保护了车辆相对脆弱的转向机构，使试验安全性大为提高。
本装置由全钢制成，质量较大，搬运和安装需要2至3人；本装置所应用的轴承副和螺杆副都是开放式的，需要严格定期保养才能保持设备的良好状态。
笔者应用proe5.0软件对整个设计进行了仿真和运动学分析，运动学分析结果无干涉和卡滞。
结束语：
面对日益严格的排放法规及全球能源危机的压力，现代摩托车唯有采用电子喷射等新技术后才能在保持发动机动力性的同时，降低燃油消耗率和改善排放性。
前轮前束和前轮外倾角的影响，决定在车轮内侧黏贴 2.5 mm 厚度的弹性皮质，一方面可以增大摩擦，一方面也留足形变量；较低的内侧夹板高度加上夹持中轮胎的变形，最后作用于车辆双前轮转向机构上的球头销等相对脆弱部件上的应力将会非常小，远低于车辆行驶时路面障碍物对其施加的有害作用力，如此，长时间夹持之后不至于使车辆损坏。
参考文献：
[1]王望宇:《摩托车燃气涡轮发电机零件强度计算中的应用》,2015
[2]杨可桢:《机械设计基础》,2016
[3]孙桓:《摩托车发动机原理》,2017。
