浅谈摩托车车架塑料化

王琳琳

摘 要：摩托车车架是摩托车的重要组成部分，它与摩托车的操纵性能、骑乘舒适感等密切相关，轻便的车架能让乘员的操纵感更好，驾驶速度更快，同时燃烧等量的燃油，能跑更长的距离。现代摩托车车架的常用材料主要是金属材料。随着科学技术的发展，具有低密度特点的塑料，尤其是近年來出现的碳纤维增强塑料，取代金属用于制造更轻便的摩托车车架成为一个新的发展趋势。本文对摩托车车架塑料化的优势以及所需要具备的重要条件进行了简要的分析，并对摩托车车架塑料化的发展进行了展望。

关键词：摩托车;车架塑料化;塑料;碳纤维增强塑料

1 引言

车架是摩托车的支撑结构，它为摩托车的动力系统，传动系统，悬架系统以及相关的电气系统提供相应的支撑及安装位置。摩托车车架的支撑功能决定了它具有高强度和高刚性的特征[1]，所以现代摩托车车架的常用材料主要是金属材料，包括常见的钢材、铝合金、镁合金，钛合金等。这些金属材料的车架具有高强度和高刚性的特征，但是其金属本身的高密度特征限制了车架向更加轻便方向发展的可能。基于此，用密度更小的塑料取代金属来制造摩托车车架成为了一个发展趋势。接下来，本文将针对摩托车车架塑料化进行简要的分析。

2 摩托车车架塑料化的优势

2.1 塑料车架质量轻

现代摩托车车架常用的金属材料，密度一般较大，如铝合金约2.7g/cm3，钢材约7.8 g/cm3，镁合金约1.8g/cm3，钛合金约4.5 g/cm3。而塑料材的密度相对小很多，普遍在0.9～2.2g/cm3范围之间。一台车架，如果采用塑料制造，可以比金属制造的车架总重量减轻10%以上。

2.2 塑料车架耐锈蚀

由于金属具有易锈蚀的特点，因此，在制造时，为了避免生锈腐蚀，需要在车架表面进行喷漆，无法喷漆的地方则需要涂防锈剂。而塑料因为其本身耐腐蚀性强，不会生锈，因此不需要进行防锈处理，而且塑料对酸、碱、盐等的抗腐蚀能力也大于金属材，因此采用塑料车架的摩托车可以在污染非常严重的地区使用。

2.3 塑料车架振动小

因为摩托车发动机是直接安装在车架上的，因此发动机运行时的振动会直接传到车架上，发动机转速越高，乘员对车架振动的感受越强烈。而塑料因为本身具有吸收和衰减振动及噪声的作用，因此，如果采用塑料车架，可以减轻发动机传到车架上的振动，提高乘员骑乘的舒适性。

2.4 塑料车架制造工序少

金属车架普遍是由管材，板材等焊接而成，零部件众多，不但制造工序复杂，各个零部件的焊接精度也难以保证。如果采用塑料材质，由于塑料的可塑性，可以将原本众多的零部件与车架主体直接设计成一体，通过模具注塑，一体成型，这样不但会大大减少制造工序，缩短制造时间，同时能够提高车架的制造精度。

2.5 塑料车架造型更自由且更美观

金属车架受限于金属本身的性质及制造工艺，以及各个系统的安装位置，使得车架的形状相对固定，且焊接部位非常多，如果焊接部位外露，会很不美观。这就导致设计师在设计摩托车造型时，不仅要配合车架的形状，还要保证造型能将焊接部位遮盖住，这在很大程度上限制了摩托车，尤其是踏板车的造型设计。而塑料车架因为是通过模具注塑一体成型，不仅形状可以自由设计，而且车架表面精度可以做到非常高，着色或者涂装后会非常美观，所以塑料车架可以直接作为摩托车造型的一部分，这样就为摩托车外观设计提供了非常大的造型自由度，可以更具有个性更富有想象力。

3 摩托车车架塑料化需要具备的重要条件

3.1 符合摩托车的使用要求的塑料材料是摩托车车架塑料化的基本条件

摩托车车架想要塑料化，首先需要存在能够符合摩托车的使用要求的塑料材料，这种塑料材料需要具备以下几点主要的性能。

①摩托车车架是摩托车的支撑结构，需要具有高强度和高刚性，所以塑料本身必须具有高强度和高刚性。

②油箱是安装在车架上的，因此车架会不可避免地接触到汽油，为了保证车架被汽油长时间浸润也不发生性能改变，需要塑料本身具有良好的耐油性。

③发动机在运行时会产生大量的热量，为了避免塑料车架在发动机产生的高温下变形或燃烧，需要塑料本身具有良好的耐热性

④摩托车在使用时，需要面对长时间的日晒、高温、低温等环境，车架必须能够保证长时间使用不变色、不老化龟裂，因此需要塑料本身具有良好的耐气候性。

⑤摩托车大部分零部件均是安装在车架上，因此车架的尺寸精度要求非常高，不能出现严重的热胀冷缩的情况，因此需要塑料本身具有良好的热稳定性。

⑥塑料车架在设计时，需要将车架的支撑及安装功能集合成一个整体，因此塑料车架不仅尺寸大而且结构复杂，在注塑成型时，必须保证塑料能够短时间充分地填充模具，因此需要塑料本身具有良好的流动性。

3.2 制造出符合摩托车使用要求的合格塑料车架是摩托车车架塑料化的必要条件

车架是摩托车的主要支撑结构，它关系着乘员的驾驶安全，因此必须要保证它的品质合格，车架塑料化才有意义。为了保证塑料车架的品质，必须从设计及制造两个方面考虑。

①设计阶段

首先，塑料车架在设计阶段，必须全面且严谨地针对各种摩托车的使用情况进行详细的检讨，杜绝设计缺陷。如果到制造过程中才发现设计缺陷，那么由于塑料车架是注塑成型，无法随意改变结构，可能会造成现有模具报废，损失严重。如果到摩托车上市后再发现，那么轻者会导致摩托车的部分性能出现故障，重者会危害乘员的生命安全。因此，杜绝设计缺陷是保证塑料车架品质的重中之重。

②制造阶段

其次，塑料车架在成型时，很可能会存在缩水、变形、填充不足，飞边、尺寸精度不良等制造缺陷，这些缺陷的存在不仅会导致车架外观不良，零部件无法安装，还会降低车架本身的强度和刚性，无法保证摩托车的使用安全，因此，杜绝制造缺陷也是保证塑料车架品质的必要条件。

3.3 制造出成本低廉的塑料车架是摩托车车架塑料化的重要条件

成本是影响摩托车车架塑料化的重要方面，如果塑料車架比金属车架的成本高出太多，那么将摩托车车架塑料化的价值将大大减小。由于塑料车架是模具注塑成型，成本主要由模具成本、材料成本以及制造成本构成。

①模具成本

塑料车架的模具成本是由车架的尺寸及结构决定的，因此，在车架设计阶段，将车架设计的尺寸尽可能小，结构尽可能简单可以减少模具的成本。

②材料成本

如今能够符合摩托车使用要求的塑料材料主要是碳纤维增强塑料，它具有密度小，强度高、弹性高、阻尼高、耐疲劳、耐腐蚀、耐辐射、抗蠕变、热膨胀系数小等许多优异的性能[2]，能够符合摩托车车架的使用要求，但是由于碳纤维增强塑料的成本过高，现阶段还仅仅是在一些赛车车架上应用。

③制造成本

影响制造成本的因素主要是生产周期的长短，一台车架的生产周期只有足够短，才能实现车架的高产量、低单价，才能达到塑料车架的大规模量产的要求。

在2011年，日本帝人公司推出了能够大规模生产碳纤维增强塑料的技术，这种技术能够使汽车框架模塑成型需要的时间不到一分钟，大大缩短了产品的生产周期。[3]这项尖端的技术也还是由于成本高的原因，如今还仅仅在汽车上应用。

通过以上的分析，可以看出，成本过高是如今实现摩托车车架塑料化的最大阻碍，随着科学技术的发展，相信会出现成本更低更绿色环保的新材料和新技术，能够实现塑料摩托车车架的量产，并且能够完成摩托车报废后，塑料车架的回收利用。

4 摩托车车架塑料化的发展展望

随着经济的发展，汽车变得越来越普遍，渐渐的取代了摩托车的代步功能，因此未来的摩托车将不再主要是一种代步工具，而更多的是作为一种玩乐的工具而存在，因而能够彰显骑乘者的个性，并且能够为骑乘者带来灵活的操纵感以及高速度的快感的摩托车会更受到欢迎。而在实现摩托车的个性化、轻便化以及高速度化的过程中，摩托车车架进行塑料化是非常具有价值和可行性的发展方向。

参考文献：

[1]摩托车车架的设计与结构[J].庞静 李如海《摩托车技术》2000年04期 10～11页.

[2]碳纤维增强塑料[J] 贺福 《塑料工业》1980年03期 51～54页.

[3]帝人公司推出碳纤维增强塑料的大规模生产技术[J] 钱伯章 《合成材料老化与应用》2011年第2期 57～58页.