电动摩托车行业市场竞争日趋激烈,主要在于成本的控制和技术的创新。电动摩托车的车架作为整车的受力骨架,起到连接车身其它部品的作用,要具有足够的强度、合适的刚度等性能。开展电动摩托车车架优化设计轻量化研究,能有效降低企业的生产成本,缩短产品研发周期,减少开发费用投入,同时对推动电动摩托车行业的发展具有重要意义。本文选取作者所在某摩托车企业一款电动摩托车车架为研究对象,主要利用Ansys Workbench软件进行有限元分析和结构优化,最后制作样机测试验证,论文的主要工作和结论如下:(1)在CATIA软件中建立了车架的3D初始模型,对车架结构进行了简化,在焊缝处理上,采用了在3D中添加实体焊缝的方式,依据有限元基本理论,在Ansys Workbench软件中采用壳单元、梁单元等对简化后的模型进行了网格划分,建立了车架的有限元分析模型。(2)利用Ansys Workbench软件中的Design Simulation分析模块,建立了车架静强度有限元分析模型,通过计算得到关键点位的应力值并通过实物应力测试,得到测试值,对比验证了有限元模型的准确性。在此基础上,进行轻冲击强度分析、刚度分析,找到了扭转刚度和弯曲刚度较高的不足点。最后进行车架模态分析,得到了车架前6阶固有频率和振型。通过计算出各种路面可能出现的最大路面激励频率,对比显示车架各阶次固有频率远远大于最大路面激励,因此不会引起共振。(3)以轻量化为目标,利用Ansys Workbench软件的Design Xplorer优化模块,以车架质量为目标函数,以满足材料强度为约束条件,以关键部件的壁厚为变量,进行尺寸优化,优化后车架重量由13.2kg变为11.6kg,下降14%,优化后各部分的强度满足设计要求,没有出现应力集中,虽然车架的刚度有一定的下降,但还是高于推荐值。通过对比分析,对车架中部进行局部结构优化,再次分析得到车架的刚度已处于合理范围,强度和模态都满足车架使用要求,最后车架重量为11.9kg,轻量化效果为12%。(4)最后通过试制实物样机,进行应力测式、轻冲击试验、刚度测试和模态测试,将试验测试值与理论分析值进行对比,验证了优化方案的可靠性,验证了有限元模型和分析方法的可靠性,对同类车架开发具有指导性意义。