从图4、5分析结果可以看出，各个设计参量对车架二阶自由模态频率的影响最大的主要有三个管件：边管、上管和前管，其灵敏度由大到小依次是：边管管径、上管管径、上管壁厚、前管管径和边管壁厚。

5 车架结构优化

本文对车架结构采用的优化方法为用拉丁方实验设计构造响应面模型创建数据库，然后利用最小二乘法构造响应面，最后采用自适应响应面优化方法进行优化。由此得到的代理模型与目标曲面的拟合精度及建立的响应面如图6所示：

从上图可以看出，通过拟合曲面构造的代理模型与目标曲面的拟合度非常的高，因此可以选择自适应响应面的优化方法通过代理模型来找到最优解。
　　
根据上述的约束条件、目标函数和建立的代理模型进行优化计算，获得一组较好的结构设计方案，其中对车架二阶模态频率影响比较大的几个关键部件的参数为：边管的管径由原来的17mm变为21mm，上管的管径由原来的18mm变为22mm，上管的壁厚由原来的2mm变为2.5mm，前管的管径由原来的20mm变为23mm，边管的壁厚由原来的2.5mm变为2.2mm。在车架的质量、一阶模态频率、在三种极限工况下的应力满足设计要求的情况下，二阶模态频率由原来的127Hz提高到150Hz以上，避开了发动机常用的转速范围，优化结果比较理想。

6 结论

本文主要采用Altair HyperWorks中HyperMesh前处理软件和HyperStudy 优化软件对某款摩托车车架进行了有限元建模和结构优化。优化中以车架主要管件的壁厚和管径为设计变量，采用部分析因设计法对车架的二阶模态进行了灵敏度分析，获得了对车架模态影响比较大的零部件。在此基础上，以车架的刚度、静强度和重量为约束条件，车架的模态频率为目标函数，采用自适应响应面优化方法对结构参数进行了优化计算，找到更好的结构设计方案，提高了车架的二阶自由模态频率，从而避开了发动机常用的转速范围，改善了摩托车的振动舒适性。将该优化方法运用于摩托车产品的研发中，可以有效地指导产品设计，并能缩短新品的开发周期。

7 参考文献
[1]   HyperWorks Help Manual
[2] 《摩托车结构设计》，董敬主编，人民邮电出版社。
[3] 《以摩托车整车为基础的车架振动响应优化设计》，颜长征，邓兆祥. 现代制造工程2008年第10期。
[4]《摩托车车架结构优化》，朱才朝. 汽车工程2009年 (第 31卷 )第 1期

Optimization of Motorcycle FrameUsing  HyperStudy
Chenyajuan  chenguangyu   Jiazhichao  

Abstract : This paper establishes the finite element (FE) model including mode、stiffness and strength of motorcycle frame using HyperMesh software. Based on this, sensitivity analysis and optimization of natural frequency of frame are conducted with the thickness and diameters of the main parts as design variable、stiffness and strength as constraints using HyperStudy software. Thus the main factors are found which are greatly affecting the objective and the suitable parameters are obtained. This method will provide the theoretic guidance for structural design.

Keywords：Motorcycle frame；HyperStudy；Mode；Sensitivity analysis Structural optimization