淺談摩托車(chē)車(chē)架塑料化

王琳琳

摘 要：摩托車(chē)車(chē)架是摩托車(chē)的重要組成部分，它與摩托車(chē)的操縱性能、騎乘舒適感等密切相關(guān)，輕便的車(chē)架能讓乘員的操縱感更好，駕駛速度更快，同時(shí)燃燒等量的燃油，能跑更長(zhǎng)的距離?，F(xiàn)代摩托車(chē)車(chē)架的常用材料主要是金屬材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有低密度特點(diǎn)的塑料，尤其是近年來(lái)出現(xiàn)的碳纖維增強(qiáng)塑料，取代金屬用于制造更輕便的摩托車(chē)車(chē)架成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)摩托車(chē)車(chē)架塑料化的優(yōu)勢(shì)以及所需要具備的重要條件進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并對(duì)摩托車(chē)車(chē)架塑料化的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：摩托車(chē);車(chē)架塑料化;塑料;碳纖維增強(qiáng)塑料

1 引言

車(chē)架是摩托車(chē)的支撐結(jié)構(gòu)，它為摩托車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)以及相關(guān)的電氣系統(tǒng)提供相應(yīng)的支撐及安裝位置。摩托車(chē)車(chē)架的支撐功能決定了它具有高強(qiáng)度和高剛性的特征[1]，所以現(xiàn)代摩托車(chē)車(chē)架的常用材料主要是金屬材料，包括常見(jiàn)的鋼材、鋁合金、鎂合金，鈦合金等。這些金屬材料的車(chē)架具有高強(qiáng)度和高剛性的特征，但是其金屬本身的高密度特征限制了車(chē)架向更加輕便方向發(fā)展的可能?；诖?，用密度更小的塑料取代金屬來(lái)制造摩托車(chē)車(chē)架成為了一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。接下來(lái)，本文將針對(duì)摩托車(chē)車(chē)架塑料化進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

2 摩托車(chē)車(chē)架塑料化的優(yōu)勢(shì)

2.1 塑料車(chē)架質(zhì)量輕

現(xiàn)代摩托車(chē)車(chē)架常用的金屬材料，密度一般較大，如鋁合金約2.7g/cm3，鋼材約7.8 g/cm3，鎂合金約1.8g/cm3，鈦合金約4.5 g/cm3。而塑料材的密度相對(duì)小很多，普遍在0.9～2.2g/cm3范圍之間。一臺(tái)車(chē)架，如果采用塑料制造，可以比金屬制造的車(chē)架總重量減輕10%以上。

2.2 塑料車(chē)架耐銹蝕

由于金屬具有易銹蝕的特點(diǎn)，因此，在制造時(shí)，為了避免生銹腐蝕，需要在車(chē)架表面進(jìn)行噴漆，無(wú)法噴漆的地方則需要涂防銹劑。而塑料因?yàn)槠浔旧砟透g性強(qiáng)，不會(huì)生銹，因此不需要進(jìn)行防銹處理，而且塑料對(duì)酸、堿、鹽等的抗腐蝕能力也大于金屬材，因此采用塑料車(chē)架的摩托車(chē)可以在污染非常嚴(yán)重的地區(qū)使用。

2.3 塑料車(chē)架振動(dòng)小

因?yàn)槟ν熊?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是直接安裝在車(chē)架上的，因此發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)會(huì)直接傳到車(chē)架上，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，乘員對(duì)車(chē)架振動(dòng)的感受越強(qiáng)烈。而塑料因?yàn)楸旧砭哂形蘸退p振動(dòng)及噪聲的作用，因此，如果采用塑料車(chē)架，可以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)傳到車(chē)架上的振動(dòng)，提高乘員騎乘的舒適性。

2.4 塑料車(chē)架制造工序少

金屬車(chē)架普遍是由管材，板材等焊接而成，零部件眾多，不但制造工序復(fù)雜，各個(gè)零部件的焊接精度也難以保證。如果采用塑料材質(zhì)，由于塑料的可塑性，可以將原本眾多的零部件與車(chē)架主體直接設(shè)計(jì)成一體，通過(guò)模具注塑，一體成型，這樣不但會(huì)大大減少制造工序，縮短制造時(shí)間，同時(shí)能夠提高車(chē)架的制造精度。

2.5 塑料車(chē)架造型更自由且更美觀

金屬車(chē)架受限于金屬本身的性質(zhì)及制造工藝，以及各個(gè)系統(tǒng)的安裝位置，使得車(chē)架的形狀相對(duì)固定，且焊接部位非常多，如果焊接部位外露，會(huì)很不美觀。這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)摩托車(chē)造型時(shí)，不僅要配合車(chē)架的形狀，還要保證造型能將焊接部位遮蓋住，這在很大程度上限制了摩托車(chē)，尤其是踏板車(chē)的造型設(shè)計(jì)。而塑料車(chē)架因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)模具注塑一體成型，不僅形狀可以自由設(shè)計(jì)，而且車(chē)架表面精度可以做到非常高，著色或者涂裝后會(huì)非常美觀，所以塑料車(chē)架可以直接作為摩托車(chē)造型的一部分，這樣就為摩托車(chē)外觀設(shè)計(jì)提供了非常大的造型自由度，可以更具有個(gè)性更富有想象力。

3 摩托車(chē)車(chē)架塑料化需要具備的重要條件

3.1 符合摩托車(chē)的使用要求的塑料材料是摩托車(chē)車(chē)架塑料化的基本條件

摩托車(chē)車(chē)架想要塑料化，首先需要存在能夠符合摩托車(chē)的使用要求的塑料材料，這種塑料材料需要具備以下幾點(diǎn)主要的性能。

①摩托車(chē)車(chē)架是摩托車(chē)的支撐結(jié)構(gòu)，需要具有高強(qiáng)度和高剛性，所以塑料本身必須具有高強(qiáng)度和高剛性。

②油箱是安裝在車(chē)架上的，因此車(chē)架會(huì)不可避免地接觸到汽油，為了保證車(chē)架被汽油長(zhǎng)時(shí)間浸潤(rùn)也不發(fā)生性能改變，需要塑料本身具有良好的耐油性。

③發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了避免塑料車(chē)架在發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫下變形或燃燒，需要塑料本身具有良好的耐熱性

④摩托車(chē)在使用時(shí)，需要面對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的日曬、高溫、低溫等環(huán)境，車(chē)架必須能夠保證長(zhǎng)時(shí)間使用不變色、不老化龜裂，因此需要塑料本身具有良好的耐氣候性。

⑤摩托車(chē)大部分零部件均是安裝在車(chē)架上，因此車(chē)架的尺寸精度要求非常高，不能出現(xiàn)嚴(yán)重的熱脹冷縮的情況，因此需要塑料本身具有良好的熱穩(wěn)定性。

⑥塑料車(chē)架在設(shè)計(jì)時(shí)，需要將車(chē)架的支撐及安裝功能集合成一個(gè)整體，因此塑料車(chē)架不僅尺寸大而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在注塑成型時(shí)，必須保證塑料能夠短時(shí)間充分地填充模具，因此需要塑料本身具有良好的流動(dòng)性。

3.2 制造出符合摩托車(chē)使用要求的合格塑料車(chē)架是摩托車(chē)車(chē)架塑料化的必要條件

車(chē)架是摩托車(chē)的主要支撐結(jié)構(gòu)，它關(guān)系著乘員的駕駛安全，因此必須要保證它的品質(zhì)合格，車(chē)架塑料化才有意義。為了保證塑料車(chē)架的品質(zhì)，必須從設(shè)計(jì)及制造兩個(gè)方面考慮。

①設(shè)計(jì)階段

首先，塑料車(chē)架在設(shè)計(jì)階段，必須全面且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)蒯槍?duì)各種摩托車(chē)的使用情況進(jìn)行詳細(xì)的檢討，杜絕設(shè)計(jì)缺陷。如果到制造過(guò)程中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，那么由于塑料車(chē)架是注塑成型，無(wú)法隨意改變結(jié)構(gòu)，可能會(huì)造成現(xiàn)有模具報(bào)廢，損失嚴(yán)重。如果到摩托車(chē)上市后再發(fā)現(xiàn)，那么輕者會(huì)導(dǎo)致摩托車(chē)的部分性能出現(xiàn)故障，重者會(huì)危害乘員的生命安全。因此，杜絕設(shè)計(jì)缺陷是保證塑料車(chē)架品質(zhì)的重中之重。

②制造階段

其次，塑料車(chē)架在成型時(shí)，很可能會(huì)存在縮水、變形、填充不足，飛邊、尺寸精度不良等制造缺陷，這些缺陷的存在不僅會(huì)導(dǎo)致車(chē)架外觀不良，零部件無(wú)法安裝，還會(huì)降低車(chē)架本身的強(qiáng)度和剛性，無(wú)法保證摩托車(chē)的使用安全，因此，杜絕制造缺陷也是保證塑料車(chē)架品質(zhì)的必要條件。

3.3 制造出成本低廉的塑料車(chē)架是摩托車(chē)車(chē)架塑料化的重要條件

成本是影響摩托車(chē)車(chē)架塑料化的重要方面，如果塑料車(chē)架比金屬車(chē)架的成本高出太多，那么將摩托車(chē)車(chē)架塑料化的價(jià)值將大大減小。由于塑料車(chē)架是模具注塑成型，成本主要由模具成本、材料成本以及制造成本構(gòu)成。

①模具成本

塑料車(chē)架的模具成本是由車(chē)架的尺寸及結(jié)構(gòu)決定的，因此，在車(chē)架設(shè)計(jì)階段，將車(chē)架設(shè)計(jì)的尺寸盡可能小，結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單可以減少模具的成本。

②材料成本

如今能夠符合摩托車(chē)使用要求的塑料材料主要是碳纖維增強(qiáng)塑料，它具有密度小，強(qiáng)度高、彈性高、阻尼高、耐疲勞、耐腐蝕、耐輻射、抗蠕變、熱膨脹系數(shù)小等許多優(yōu)異的性能[2]，能夠符合摩托車(chē)車(chē)架的使用要求，但是由于碳纖維增強(qiáng)塑料的成本過(guò)高，現(xiàn)階段還僅僅是在一些賽車(chē)車(chē)架上應(yīng)用。

③制造成本

影響制造成本的因素主要是生產(chǎn)周期的長(zhǎng)短，一臺(tái)車(chē)架的生產(chǎn)周期只有足夠短，才能實(shí)現(xiàn)車(chē)架的高產(chǎn)量、低單價(jià)，才能達(dá)到塑料車(chē)架的大規(guī)模量產(chǎn)的要求。

在2011年，日本帝人公司推出了能夠大規(guī)模生產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)塑料的技術(shù)，這種技術(shù)能夠使汽車(chē)框架模塑成型需要的時(shí)間不到一分鐘，大大縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。[3]這項(xiàng)尖端的技術(shù)也還是由于成本高的原因，如今還僅僅在汽車(chē)上應(yīng)用。

通過(guò)以上的分析，可以看出，成本過(guò)高是如今實(shí)現(xiàn)摩托車(chē)車(chē)架塑料化的最大阻礙，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信會(huì)出現(xiàn)成本更低更綠色環(huán)保的新材料和新技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)塑料摩托車(chē)車(chē)架的量產(chǎn)，并且能夠完成摩托車(chē)報(bào)廢后，塑料車(chē)架的回收利用。

4 摩托車(chē)車(chē)架塑料化的發(fā)展展望

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)變得越來(lái)越普遍，漸漸的取代了摩托車(chē)的代步功能，因此未來(lái)的摩托車(chē)將不再主要是一種代步工具，而更多的是作為一種玩樂(lè)的工具而存在，因而能夠彰顯騎乘者的個(gè)性，并且能夠?yàn)轵T乘者帶來(lái)靈活的操縱感以及高速度的快感的摩托車(chē)會(huì)更受到歡迎。而在實(shí)現(xiàn)摩托車(chē)的個(gè)性化、輕便化以及高速度化的過(guò)程中，摩托車(chē)車(chē)架進(jìn)行塑料化是非常具有價(jià)值和可行性的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]摩托車(chē)車(chē)架的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)[J].龐靜 李如?！赌ν熊?chē)技術(shù)》2000年04期 10～11頁(yè).

[2]碳纖維增強(qiáng)塑料[J] 賀福 《塑料工業(yè)》1980年03期 51～54頁(yè).

[3]帝人公司推出碳纖維增強(qiáng)塑料的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)[J] 錢(qián)伯章 《合成材料老化與應(yīng)用》2011年第2期 57～58頁(yè).