摩托车行驶过程中，主要受到发动机与路面的激励。 发动机激励通过悬置件传递给车架，路面激励通过轮胎、悬架系统传递给车架，驾驶员通过脚踏、坐垫、手把感受激励产生的振动，因此摩托车车体的结构动特性必须具有与车架相适应的力学特性。

摩托车行驶过程中，会受到路面的激励。 如果车体的固有频率与激励频率相耦合，可能引起车体的共振，从而使整车振动剧烈，影响舒适性，甚至产生局部破坏等。

对于路面激励，车速越高，所能产生的时间频率就越高。 以本款摩托车的最高车速80 km／h 为准，假设路面不平度波长为最小值0.32，求得路面有可能产生的最高激励频率为：f＝v／（3.6×λ）＝80／（3.6×0.32） Hz≈69.4 Hz。 为了适应各种路面，这就是车体的固有频率的最低限值。 该摩托车车体的最低固有频率为80.8 Hz 左右，因此不会产生共振。而且摩托车在一般路况下不会以最高车速行驶，因此路面激励不会引起车体共振。

发动机的激励源于曲柄连杆机构所产生的作用力和力矩，包括往复惯性力、旋转惯性力、气体作用力和与曲轴扭矩相反的翻倒力偶矩，其中，气体作用力在发动机机体上互相抵消，只使机体产生拉伸或压缩应力，并不会传递到机体之外的支架上，而发动机的旋转惯性力也是通过平衡质量进行平衡，因此传递到车架上的只有往复惯性力和翻倒力偶矩。

翻倒力偶矩由发动机气体作用力和往复惯性力产生，往复惯性力和气体作用力也是主要激励源。

该车发动机的常用工作转速为3 000～7 500 r／min，所以发动机的一阶往复惯性力频率为：50～125 Hz。 发动机的激励频率覆盖了车架挂发动机的前二阶模态频率，而且一阶弯曲模态频率111.3 Hz 正好在这个范围。 因此。 当发动机的一阶往复惯性力的频率与车体的频率同步时，可能引起车体共振。 为了改善该摩托车的振动舒适性，必须对其结构进行适当的改进。

车架刚度对车体的固有频率影响很大，要提高车架的抗振能力提高车体的模态频率，必须从提高车架的刚度入手。 影响车架刚度的因数很多，包括车架的结构形式、管件的几何参数和截面形状、车架的材料等。

车架的刚度对车架的固有频率影响很大，要提高车架的抗振能力，减少对外界激励的响应就要从提高车架的刚度着手。

车架结构修改明细见表4.11，改后车架的有限元模型如图4.46 所示。

表4.11　构件改进明细表

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图4.46　改进的车架挂发动机有限元模型

将改后的模型进行自由模态分析，提取其前六阶模态。 将它与原车架挂发动机的模态进行对比，见表4.12，可以看出，改进前后六阶振型相似，但是相应的各阶模态频率都升高了，四阶振型中尾部变形也减小了，振型得到了改善，这是因为支撑管厚度增加以后，车体的整体刚度得到了提高，从而提高了车体的频率。 尾部的加强管的改进也改善了车架的振型。

表4.12　改进前后车架挂发动机模态特性分析

车体的二阶模态振型为上下弯曲，容易由发动机激励引起共振，因此对它进行分析。从图4.47 中改前改后的车架挂发动机的二阶级振型可以看出，改进后车体的二阶模态频率由111 提高到了137，这是由于车架两边支撑管厚度的增加使车体的整体弯曲刚度提高从而提高了上下弯曲频率，使其避开了发动机的激励频率从而能够改善车体的结构动态特性。

改进前后车架挂发动机的四阶振型对比，如图4.48 所示。

由图4.48 可以看出，改进后的车架挂发动机的频率提高，尾部振动幅度降低了很多，这是由于尾部加强管的加粗使车架尾部刚度提高，从而使尾部扭转振型得到改善。

图4.47　改进前后车架挂发动机的二阶振型对比

图4.48　改进前后车架挂发动机的四阶振型对比