2024年4月6日发(作者：弓长钰)
摩托车悬架装置结构参数分析及设计
沈好民 （洛阳北方易初摩托车有限公司）
摘要：摩托车悬架装置，对摩托车的乘坐舒适性和行驶平稳性有着重要的影响，如果悬架装置设
计不合理，会加剧整车共振；振动频率设计或加速度设计不合理，骑乘时会手麻，脚麻；刚度设计不合
理，也会影响舒适性。通过分析悬架结构、刚度及频率，来解决悬架设计不合理引起的共振、承载过
小、频率过高等摩托车高速行驶时的不稳定问题，通过合理设计解决共振、振动频率与人的步行频率一
致问题
关键词：悬架装置 减震器 刚度 阻尼
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ
Ｓｈｅｎ Ｈａｏｍｉｎ（Ｌｕｏｙａｎｇ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ ＥＫ Ｃｈｏｒ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｍｆｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ．
Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｐｅｒｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｆｅｑｕｅｎｃ￣ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｗｉｌｌ ｇｉｖｅ ｒｉｓｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ｌｏｗ ｐａｙｌｏａｄ，ａｎｄ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ
ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｓｈｏｃｋ ａｂｓｏｒｂｅｒ Ｒｉｇｉｄｉｔｙ Ｄａｍｐ
摩托车悬架装置，对摩托车的乘坐舒适性和行驶平稳
性有着重要的影响，如果悬架装置设计不合理，会加剧整
不稳定问题，通过合理设计来解决共振、振动频率与人的
步行频率一致等问题。
车共振；振动频率或加速度设计不合理，骑乘时会感觉手
麻、脚麻；刚度设计不合理，会对舒适性产生极大影响。
１ 摩托车对悬架装置的要求
摩托车悬架装置不仅决定乘坐的舒适性，还是决定运
动性能的重要部件，不同用途的摩托车，对悬架装置的要
通过分析悬架结构、刚度和频率，来解决悬架设计不合理
引起的共振、承载过小、频率过高等摩托车高速行驶时的
ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏａｄ
ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｓｃａｎｄ Ｊ Ｗｏｒｋ Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｈｅａｌｔｈ，１９８６，１２：３３２～３３７
［７］唐倩，范群，朱才朝．基于虚拟样机技术的摩托车平顺性
仿真．重庆大学学报，２００３，２６（１０）：６～９
［８］伯勇，高晓红．摩托车振动测试和分析实例．摩托车技术，
２００９（１）：４０～４３
［３］Ｓｕｎ Ｌ．Ｏｎ ｈｕｍａｎ ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｏ ｒｏａｄ ｓｕｒｆａｃｅｓ．
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｎｄ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，２００ １，２４７（３）：４０９～４ １ ５
［４】Ｃｏｓｓａｌｔｅｒ Ｖ．Ｄｏｒｉａ Ａ ａｎｄ Ｇａｒｂｉｎ Ｓ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｄｏｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ．Ｖｅｈｉｃｌｅ
［９］常志权，罗虹，褚志刚，等．谐波叠加路面输入模型的
建立及数字模拟．重庆大学学报，２００４，２７（１２）：５～８
［１０］ＩＳＯ ２６３１－１：１９９７．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｃｋ—ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｗｈｏｌｅ－－ｂｏｄｙ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ・－Ｐａｒｔ １：Ｇｅｎｅｒａｌ
Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００６，４４（４）：３３９～３５５
［５］Ｄｏｎｉｄａ Ｆ，Ｆｅｒｒｅｔｔｉ Ｇ ａｎｄ Ｓａｖａｒｅｓｉ Ｓ．Ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ
ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ＆Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆＤｙｎａｍｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００８，１４（２）：７９～１００
［６】Ｃｏｓｓａｌｔｅｒ Ｖ’Ｌｏｔ Ｒ．Ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ ｍｕｌｔｉ—ｂｏｄｙ ｍｏｄｅｌ ｏｒｆ ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ａｐｐｒｏａｃｈ
．
［１１］ＩＳＯ ５３４９—１：２００１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｈａｎｄ—ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ
—
Ｐａｒｔ １：Ｇｅｎｅｒａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００２，３７（６）：４２３～４４７
３８摩托车技术２０１ ２．０５
（收稿日期２０１１－１２—３０）
求各不相同。
ａ）通用车：由于车身小、车速低，悬架结构简单、
行程短。
ｂ）公路车：以运动、旅游为对象，这类车悬架装置
设计时要兼顾舒适性及骑乘平稳性。以舒适性为重点的旅
游车，要求悬架装置行程长、弹簧软，具有柔和的特征；
以驾驶稳定性为重点的运动车，要求悬架装置刚性高、弹
簧硬，特别要保证转弯时的稳定性。
２摩托车悬架弹性原件的设计
｝
２．１ 受力分析
悬架系统的安装角度直接确定减震器的设计参数，把
整车作为研究对象进行受力分析，图１所示为整车匀速行
驶时的受力分布。
图１ 整车匀速运行时的受力分布图
Ｆｔ—
（１）
Ⅳｌ＋Ｎ２＝Ｇ
（２）
式中： ——地面对整车的摩擦力，Ｎ
——
发动机对整车的驱动力，Ｎ
Ⅳｌ、Ⅳ２——地面对前轮、后轮的支承力
（可通过电
子地秤测得），Ｎ
一
整车的重力，Ｎ
把后又、后轮及后减震器作为一个整体作受力分析，
如图２所示，通过（３）、（４）、（５）式计算，得到后减震
器受力 和安装角度ａ值。
Ｎ２一Ｆ５‘ｃｏｓａ＋Ｇ２ （３）
＋Ｆ３＝ ・ｓｉｎａ （４）
・
＋ ・ｒ＝Ｎ２・ｂ＋Ｆ４・，＋Ｇ２‘ｄ （５）
式中：Ⅳ２——地面对后轮的支承力，Ｎ
——
后减震器轴向受力，Ｎ
口——后减震器安装角度，（。）
Ｇ：——后悬架重力，Ｎ
链条对后轮的驱动力，Ｎ
发动机对整车的驱动力，Ｎ
后悬架点到后减震器的距离，ｍｍ
６——后悬架点到后轮轴水平距离，ｍｍ
链轮的分度圆半径，ｍｍ
后悬架系统质心距悬架点的距离，ｍｍ
Ⅳ，
６
Ｇ２
图２后轮受力分析图
把前轮、前减震器作为一个整体作受力分析，如图３
所示。通过（６）、（７）、（８）式计算，得到前减震器受力
和安装角度 值。
ＧＩ
图３前轮受力分析
Ｎｌ＝Ｇ１＋Ｆ２・ＣＯＳ卢 （６）
Ｆ１＝ ・ｓｉｎ卢 （７）
２０１ ２．０５摩托车技术３９
圈口囫 ． ．— 。； ；
Ｇｌ。ｇ＝Ｆ１‘Ｒ （８）
式中：Ⅳ１——地面对前轮的支撑力，Ｎ
Ｇ ——前悬架重力，Ｎ
——
前减震器轴向受力，Ｎ
前减震器安装角度，（。）
Ｆ ——地面对前轮摩擦力，Ｎ
Ｐ一前悬架系统质心到前轮的距离，ｍｍ
——
车轮滚动半径，ｍｍ
通过上述计算，就可以确定前、后减震器的安装角度
和 ，再根据整车的造型及空间尺寸确定前、后减震
器的行程，计算出前、后减震器的刚度；根据舒适度要求，
合理分配变节距弹簧的两段刚度，各车型双减震器前、后
悬架特性参数参考值如表１所示。
表１ 各型车双减震器前、后悬架特性参数参考值
前悬架 后悬架
车型 行程
，
ｍｍ Ｎ／
刚度
行程，ｍｌＴｌ
刚度
ｍｍ Ｎ／ｍｍ
通用车 ９Ｏ～１４０ ５～７ ５Ｏ～８Ｏ １５～２５
公路车 ｌＯＯ～１ｌ０ ５～８．５ ７０～１ｌ０ １５～２２
越野车 ２３０——３００ ４～５ ｌＯＯ～１４０ １２～ｌ８
２．２固有频率
车辆行驶平顺性的评价方法通常是根据人体对振动
的生理反应制定的，并用表征的物理量来评价，目前常用
振动的固有频率和振动加速度来评价。
为保证车辆良好的平顺性，车身振动的固有频率应接
近人的步行频率１～２ Ｈｚ。因此，摩托车（不含运动型）
设计时，固有频率 最佳值为１．５～３．２ ＨＺ＾ 选择应使
摩托车前后悬架静挠度不相等，以避免前后悬架共振，前
减震器通常比较软， 取下限１．５～２＿３ Ｈｚ；后减震器主
要用于承载， 取上限２～３．２Ｈｚ。
２．３理想的弹性特性
减震器弹性原件有缓冲胶垫和弹簧，摩托车理想的弹
性特性不是直线，刚度不是常数，而是渐进的，这是因为
非线性悬架其刚度随着运动行程的增大，可以在同样的行
程中得到比线性弹簧更多的能量，它不仅减小了车身高度
随承载质量的变化，还可减小悬架装置在动挠度终点的冲
击，从而可以适应多种车况、路况，提高车辆行驶平顺性
及操纵稳定性。某款减震器弹簧的特性曲线如图４所示。
２．４弹性原件的耐久性要求
减震器的弹簧及缓冲胶垫都有耐久性要求：１）弹
簧的耐久性要求是必须达到在弹簧极限行程下连续试验
２０万次后，不得有裂纹和断裂，自由高度变化率不能大
４Ｏ摩托车技术２０１ ２．０５
于２％；２）缓冲胶垫耐久性要求是在缓冲胶垫变形量的
行程下连续试验２０万次后，不得有裂纹和断裂，自由高
度变化率不能大于２％，不应有破损，负荷变化率应小于
３０％。
ｌ４ Ｏ ３Ｏ ４６ ６０
行程，ｍｍ
图４减震器弹簧特性曲线
３摩托车悬架阻尼器的匹配设计
摩托车悬架阻尼器匹配设计的主要任务是合理确定
实际减震器的阻尼系数Ｃｓ，进而确定复原和压缩阻尼力
指标 、 ，为阻尼器提供技术设计依据。
ａ）整车相对阻尼系数 （阻尼比）： 过大，振动
衰减快，路面的冲击传到车身，整车舒适性差； 过小，
减震器受冲击后振动时间变长，第２次冲击时，减震器不
能及时回位，整车舒适性差。阻尼系数 一般在０．２～０．４５
之间，当路况较差时 取上限，当路况较好时 取下限。
ｒ 一『ｉ１
＝
÷√ ・ｍ （９）
式中：ｃ－＿一悬架阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
卜前后悬架的刚度（可由悬架弹性原件的设计
得出），Ｎ／ａｒｍ
前后悬架的质量，ｋｇ
ｂ）悬架阻尼系数Ｃ的确定：Ｃ＝４丌・ｍ・ 。・
．．
１ ／Ｋ Ｋ
・
‰ １／ ，∞
。
・・
Ｃ＝２・ －ｍ・ｃｏ （１０）
式中：ｃ．＿一阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
摩托车车架动态特性分析与改进设计（３）
伯 勇 （重庆力帆实业（集团）有限公司）
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ
Ｆｒｒａｍｅ ａｎｄ ａｎ ＩＩｍｐｒｏｖｉｎｇ ＤｅｓｉＤｅｓｌｇｎ￣ｎ（Ｉ ３）ｊ）
Ｂｏ Ｙｏｎｇ ＜Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｌｉｆａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．＞
（上接２０１２年第４期）
的效果。
３整车台架和道路试验验证振动改进效果
３．１台架试验结果
车架改进前后整车振动试验驾驶员部位振级对比如
通过对车架的改进及分析表明，改进方案能改善结
表７、图３０～３７所示。
构的动态特性，但车架对振动的影响效果还需通过整车振
由表７、图３０～３７分析可知，改进车比原车：左手
动试验来验证。摩托车乘坐舒适性是评价摩托车性能的一
把在２０ ｋｍ／ｈ左右，右手把在８０ ｋｍ／ｈ左右速度段，振动
个重要指标，通过对摩托车振动进行评价分析，进而达到 突变得到了改善；在６０～９０ ｋｍ／ｈ速度段，前脚蹬振动
控制振动的目的，国内许多摩托车振动评价技术均建立在 增长趋势减缓；在８０～９０ ｋｍ／ｈ速度段，座垫前部振动
ＩＳＯ ２６３ｌ标准和摩托车振动评价需求的基础上，本文通
明显降低；在≤９０ ｋｍ／ｈ整个速度段，油箱侧面振动有所
过仪器检测台架试验和骑乘感受道路试验来综合评价改进
降低并减弱了突变点；在５０～９０ ｋｍ／ｈ速度段，油箱后
ｎ。＿一＿车身固有频率，Ｈｚ 共同作用的减震器，减震器在压缩过程中弹簧起主要作用，
０３——车身振动角频率，ｒ／ｍｉｎ
阻尼器的压缩阻力为０。
Ｃ）由于前后减震器安装时，为保证受力在减震器
＝
（０～０．２５）Ｆｆ （１３）
轴线上，前后减震器一般与地面有一定的夹角，因此，
实际减震器阻尼系数Ｃｓ（单侧）与悬架阻尼系数ｃ关系
４总结
如下：
弹簧刚度与阻尼力匹配合理骑乘才能舒适，根据计
： ＝——： ．＝ ・ｍ ｃ．・ｏ ｃｏｓ．Ｃｏｓ・ ａ ２ａ（１１）（）
算，减震器弹簧刚度在１８ Ｎ／ｍｍ以下，采用速度为０．５
２
ｍ／ｓ时，阻尼力为５００ Ｎ左右最为合理；减震器弹簧刚度
式中： ——前、后轮分布载荷，
在２０ Ｎ／ｍｍ以上，阻尼力采用速度为０．５ ｍ／ｓ时，阻尼力
——
角速度，根据选取的 计算得出，ｒａｄ
为６００ Ｎ左右最为合理。前减震器弹簧刚度较小，阻尼力
一
减震器阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
也较小，一般是速度为０．５ ｍ／ｓ时，阻尼力为１２０ Ｎ左右；
ａ——减震器安装角度，（。）
阻尼力与弹簧刚度匹配也取决于路况，路况好阻尼力可选
ｄ）确定复原阻力 ：后减震器的复原阻力允许偏差
稍大些，路况不好阻尼力要选小点。皿
为±（１６％ ＋２０ Ｎ）；前减震器的复原阻力允许偏差
参考文献
为±（１８％Ｆｆ＋２０ Ｎ） 。
［１］艾兆虎．摩托车悬架装置设计．北京：人民交通出版社，
＝ ‘１， （１２）
１９９１
式中： ——复原阻力，Ｎ
【２］刘爱红，郑幕侨，丁法乾，等．ＱＣ／Ｔ ６２ ２００７．摩托车
ｖ——测试速度，ｍ／ｓ
和轻便摩托车减震器．北京：中国标准出版社，２００７
ｅ）确定压缩阻力 ：摩托车一般采用弹簧和阻尼器
（收稿日期２０１１—１２－０９）
２０１２ ０５摩托车技术４１
2024年4月6日发(作者：弓长钰)
摩托车悬架装置结构参数分析及设计
沈好民 （洛阳北方易初摩托车有限公司）
摘要：摩托车悬架装置，对摩托车的乘坐舒适性和行驶平稳性有着重要的影响，如果悬架装置设
计不合理，会加剧整车共振；振动频率设计或加速度设计不合理，骑乘时会手麻，脚麻；刚度设计不合
理，也会影响舒适性。通过分析悬架结构、刚度及频率，来解决悬架设计不合理引起的共振、承载过
小、频率过高等摩托车高速行驶时的不稳定问题，通过合理设计解决共振、振动频率与人的步行频率一
致问题
关键词：悬架装置 减震器 刚度 阻尼
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ
Ｓｈｅｎ Ｈａｏｍｉｎ（Ｌｕｏｙａｎｇ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ ＥＫ Ｃｈｏｒ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｍｆｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ．
Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｐｅｒｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｆｅｑｕｅｎｃ￣ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｗｉｌｌ ｇｉｖｅ ｒｉｓｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ｌｏｗ ｐａｙｌｏａｄ，ａｎｄ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ
ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｓｈｏｃｋ ａｂｓｏｒｂｅｒ Ｒｉｇｉｄｉｔｙ Ｄａｍｐ
摩托车悬架装置，对摩托车的乘坐舒适性和行驶平稳
性有着重要的影响，如果悬架装置设计不合理，会加剧整
不稳定问题，通过合理设计来解决共振、振动频率与人的
步行频率一致等问题。
车共振；振动频率或加速度设计不合理，骑乘时会感觉手
麻、脚麻；刚度设计不合理，会对舒适性产生极大影响。
１ 摩托车对悬架装置的要求
摩托车悬架装置不仅决定乘坐的舒适性，还是决定运
动性能的重要部件，不同用途的摩托车，对悬架装置的要
通过分析悬架结构、刚度和频率，来解决悬架设计不合理
引起的共振、承载过小、频率过高等摩托车高速行驶时的
ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏａｄ
ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｓｃａｎｄ Ｊ Ｗｏｒｋ Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｈｅａｌｔｈ，１９８６，１２：３３２～３３７
［７］唐倩，范群，朱才朝．基于虚拟样机技术的摩托车平顺性
仿真．重庆大学学报，２００３，２６（１０）：６～９
［８］伯勇，高晓红．摩托车振动测试和分析实例．摩托车技术，
２００９（１）：４０～４３
［３］Ｓｕｎ Ｌ．Ｏｎ ｈｕｍａｎ ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｏ ｒｏａｄ ｓｕｒｆａｃｅｓ．
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｎｄ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，２００ １，２４７（３）：４０９～４ １ ５
［４】Ｃｏｓｓａｌｔｅｒ Ｖ．Ｄｏｒｉａ Ａ ａｎｄ Ｇａｒｂｉｎ Ｓ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｄｏｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ．Ｖｅｈｉｃｌｅ
［９］常志权，罗虹，褚志刚，等．谐波叠加路面输入模型的
建立及数字模拟．重庆大学学报，２００４，２７（１２）：５～８
［１０］ＩＳＯ ２６３１－１：１９９７．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｃｋ—ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｗｈｏｌｅ－－ｂｏｄｙ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ・－Ｐａｒｔ １：Ｇｅｎｅｒａｌ
Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００６，４４（４）：３３９～３５５
［５］Ｄｏｎｉｄａ Ｆ，Ｆｅｒｒｅｔｔｉ Ｇ ａｎｄ Ｓａｖａｒｅｓｉ Ｓ．Ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ
ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ＆Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆＤｙｎａｍｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００８，１４（２）：７９～１００
［６】Ｃｏｓｓａｌｔｅｒ Ｖ’Ｌｏｔ Ｒ．Ａ ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ ｍｕｌｔｉ—ｂｏｄｙ ｍｏｄｅｌ ｏｒｆ ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ａｐｐｒｏａｃｈ
．
［１１］ＩＳＯ ５３４９—１：２００１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｈａｎｄ—ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ
—
Ｐａｒｔ １：Ｇｅｎｅｒａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００２，３７（６）：４２３～４４７
３８摩托车技术２０１ ２．０５
（收稿日期２０１１－１２—３０）
求各不相同。
ａ）通用车：由于车身小、车速低，悬架结构简单、
行程短。
ｂ）公路车：以运动、旅游为对象，这类车悬架装置
设计时要兼顾舒适性及骑乘平稳性。以舒适性为重点的旅
游车，要求悬架装置行程长、弹簧软，具有柔和的特征；
以驾驶稳定性为重点的运动车，要求悬架装置刚性高、弹
簧硬，特别要保证转弯时的稳定性。
２摩托车悬架弹性原件的设计
｝
２．１ 受力分析
悬架系统的安装角度直接确定减震器的设计参数，把
整车作为研究对象进行受力分析，图１所示为整车匀速行
驶时的受力分布。
图１ 整车匀速运行时的受力分布图
Ｆｔ—
（１）
Ⅳｌ＋Ｎ２＝Ｇ
（２）
式中： ——地面对整车的摩擦力，Ｎ
——
发动机对整车的驱动力，Ｎ
Ⅳｌ、Ⅳ２——地面对前轮、后轮的支承力
（可通过电
子地秤测得），Ｎ
一
整车的重力，Ｎ
把后又、后轮及后减震器作为一个整体作受力分析，
如图２所示，通过（３）、（４）、（５）式计算，得到后减震
器受力 和安装角度ａ值。
Ｎ２一Ｆ５‘ｃｏｓａ＋Ｇ２ （３）
＋Ｆ３＝ ・ｓｉｎａ （４）
・
＋ ・ｒ＝Ｎ２・ｂ＋Ｆ４・，＋Ｇ２‘ｄ （５）
式中：Ⅳ２——地面对后轮的支承力，Ｎ
——
后减震器轴向受力，Ｎ
口——后减震器安装角度，（。）
Ｇ：——后悬架重力，Ｎ
链条对后轮的驱动力，Ｎ
发动机对整车的驱动力，Ｎ
后悬架点到后减震器的距离，ｍｍ
６——后悬架点到后轮轴水平距离，ｍｍ
链轮的分度圆半径，ｍｍ
后悬架系统质心距悬架点的距离，ｍｍ
Ⅳ，
６
Ｇ２
图２后轮受力分析图
把前轮、前减震器作为一个整体作受力分析，如图３
所示。通过（６）、（７）、（８）式计算，得到前减震器受力
和安装角度 值。
ＧＩ
图３前轮受力分析
Ｎｌ＝Ｇ１＋Ｆ２・ＣＯＳ卢 （６）
Ｆ１＝ ・ｓｉｎ卢 （７）
２０１ ２．０５摩托车技术３９
圈口囫 ． ．— 。； ；
Ｇｌ。ｇ＝Ｆ１‘Ｒ （８）
式中：Ⅳ１——地面对前轮的支撑力，Ｎ
Ｇ ——前悬架重力，Ｎ
——
前减震器轴向受力，Ｎ
前减震器安装角度，（。）
Ｆ ——地面对前轮摩擦力，Ｎ
Ｐ一前悬架系统质心到前轮的距离，ｍｍ
——
车轮滚动半径，ｍｍ
通过上述计算，就可以确定前、后减震器的安装角度
和 ，再根据整车的造型及空间尺寸确定前、后减震
器的行程，计算出前、后减震器的刚度；根据舒适度要求，
合理分配变节距弹簧的两段刚度，各车型双减震器前、后
悬架特性参数参考值如表１所示。
表１ 各型车双减震器前、后悬架特性参数参考值
前悬架 后悬架
车型 行程
，
ｍｍ Ｎ／
刚度
行程，ｍｌＴｌ
刚度
ｍｍ Ｎ／ｍｍ
通用车 ９Ｏ～１４０ ５～７ ５Ｏ～８Ｏ １５～２５
公路车 ｌＯＯ～１ｌ０ ５～８．５ ７０～１ｌ０ １５～２２
越野车 ２３０——３００ ４～５ ｌＯＯ～１４０ １２～ｌ８
２．２固有频率
车辆行驶平顺性的评价方法通常是根据人体对振动
的生理反应制定的，并用表征的物理量来评价，目前常用
振动的固有频率和振动加速度来评价。
为保证车辆良好的平顺性，车身振动的固有频率应接
近人的步行频率１～２ Ｈｚ。因此，摩托车（不含运动型）
设计时，固有频率 最佳值为１．５～３．２ ＨＺ＾ 选择应使
摩托车前后悬架静挠度不相等，以避免前后悬架共振，前
减震器通常比较软， 取下限１．５～２＿３ Ｈｚ；后减震器主
要用于承载， 取上限２～３．２Ｈｚ。
２．３理想的弹性特性
减震器弹性原件有缓冲胶垫和弹簧，摩托车理想的弹
性特性不是直线，刚度不是常数，而是渐进的，这是因为
非线性悬架其刚度随着运动行程的增大，可以在同样的行
程中得到比线性弹簧更多的能量，它不仅减小了车身高度
随承载质量的变化，还可减小悬架装置在动挠度终点的冲
击，从而可以适应多种车况、路况，提高车辆行驶平顺性
及操纵稳定性。某款减震器弹簧的特性曲线如图４所示。
２．４弹性原件的耐久性要求
减震器的弹簧及缓冲胶垫都有耐久性要求：１）弹
簧的耐久性要求是必须达到在弹簧极限行程下连续试验
２０万次后，不得有裂纹和断裂，自由高度变化率不能大
４Ｏ摩托车技术２０１ ２．０５
于２％；２）缓冲胶垫耐久性要求是在缓冲胶垫变形量的
行程下连续试验２０万次后，不得有裂纹和断裂，自由高
度变化率不能大于２％，不应有破损，负荷变化率应小于
３０％。
ｌ４ Ｏ ３Ｏ ４６ ６０
行程，ｍｍ
图４减震器弹簧特性曲线
３摩托车悬架阻尼器的匹配设计
摩托车悬架阻尼器匹配设计的主要任务是合理确定
实际减震器的阻尼系数Ｃｓ，进而确定复原和压缩阻尼力
指标 、 ，为阻尼器提供技术设计依据。
ａ）整车相对阻尼系数 （阻尼比）： 过大，振动
衰减快，路面的冲击传到车身，整车舒适性差； 过小，
减震器受冲击后振动时间变长，第２次冲击时，减震器不
能及时回位，整车舒适性差。阻尼系数 一般在０．２～０．４５
之间，当路况较差时 取上限，当路况较好时 取下限。
ｒ 一『ｉ１
＝
÷√ ・ｍ （９）
式中：ｃ－＿一悬架阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
卜前后悬架的刚度（可由悬架弹性原件的设计
得出），Ｎ／ａｒｍ
前后悬架的质量，ｋｇ
ｂ）悬架阻尼系数Ｃ的确定：Ｃ＝４丌・ｍ・ 。・
．．
１ ／Ｋ Ｋ
・
‰ １／ ，∞
。
・・
Ｃ＝２・ －ｍ・ｃｏ （１０）
式中：ｃ．＿一阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
摩托车车架动态特性分析与改进设计（３）
伯 勇 （重庆力帆实业（集团）有限公司）
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ
Ｆｒｒａｍｅ ａｎｄ ａｎ ＩＩｍｐｒｏｖｉｎｇ ＤｅｓｉＤｅｓｌｇｎ￣ｎ（Ｉ ３）ｊ）
Ｂｏ Ｙｏｎｇ ＜Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｌｉｆａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．＞
（上接２０１２年第４期）
的效果。
３整车台架和道路试验验证振动改进效果
３．１台架试验结果
车架改进前后整车振动试验驾驶员部位振级对比如
通过对车架的改进及分析表明，改进方案能改善结
表７、图３０～３７所示。
构的动态特性，但车架对振动的影响效果还需通过整车振
由表７、图３０～３７分析可知，改进车比原车：左手
动试验来验证。摩托车乘坐舒适性是评价摩托车性能的一
把在２０ ｋｍ／ｈ左右，右手把在８０ ｋｍ／ｈ左右速度段，振动
个重要指标，通过对摩托车振动进行评价分析，进而达到 突变得到了改善；在６０～９０ ｋｍ／ｈ速度段，前脚蹬振动
控制振动的目的，国内许多摩托车振动评价技术均建立在 增长趋势减缓；在８０～９０ ｋｍ／ｈ速度段，座垫前部振动
ＩＳＯ ２６３ｌ标准和摩托车振动评价需求的基础上，本文通
明显降低；在≤９０ ｋｍ／ｈ整个速度段，油箱侧面振动有所
过仪器检测台架试验和骑乘感受道路试验来综合评价改进
降低并减弱了突变点；在５０～９０ ｋｍ／ｈ速度段，油箱后
ｎ。＿一＿车身固有频率，Ｈｚ 共同作用的减震器，减震器在压缩过程中弹簧起主要作用，
０３——车身振动角频率，ｒ／ｍｉｎ
阻尼器的压缩阻力为０。
Ｃ）由于前后减震器安装时，为保证受力在减震器
＝
（０～０．２５）Ｆｆ （１３）
轴线上，前后减震器一般与地面有一定的夹角，因此，
实际减震器阻尼系数Ｃｓ（单侧）与悬架阻尼系数ｃ关系
４总结
如下：
弹簧刚度与阻尼力匹配合理骑乘才能舒适，根据计
： ＝——： ．＝ ・ｍ ｃ．・ｏ ｃｏｓ．Ｃｏｓ・ ａ ２ａ（１１）（）
算，减震器弹簧刚度在１８ Ｎ／ｍｍ以下，采用速度为０．５
２
ｍ／ｓ时，阻尼力为５００ Ｎ左右最为合理；减震器弹簧刚度
式中： ——前、后轮分布载荷，
在２０ Ｎ／ｍｍ以上，阻尼力采用速度为０．５ ｍ／ｓ时，阻尼力
——
角速度，根据选取的 计算得出，ｒａｄ
为６００ Ｎ左右最为合理。前减震器弹簧刚度较小，阻尼力
一
减震器阻尼系数，Ｎ／ｍｓ
也较小，一般是速度为０．５ ｍ／ｓ时，阻尼力为１２０ Ｎ左右；
ａ——减震器安装角度，（。）
阻尼力与弹簧刚度匹配也取决于路况，路况好阻尼力可选
ｄ）确定复原阻力 ：后减震器的复原阻力允许偏差
稍大些，路况不好阻尼力要选小点。皿
为±（１６％ ＋２０ Ｎ）；前减震器的复原阻力允许偏差
参考文献
为±（１８％Ｆｆ＋２０ Ｎ） 。
［１］艾兆虎．摩托车悬架装置设计．北京：人民交通出版社，
＝ ‘１， （１２）
１９９１
式中： ——复原阻力，Ｎ
【２］刘爱红，郑幕侨，丁法乾，等．ＱＣ／Ｔ ６２ ２００７．摩托车
ｖ——测试速度，ｍ／ｓ
和轻便摩托车减震器．北京：中国标准出版社，２００７
ｅ）确定压缩阻力 ：摩托车一般采用弹簧和阻尼器
（收稿日期２０１１—１２－０９）
２０１２ ０５摩托车技术４１