基于模态分析的摩托车振动舒适性改进研究

摘要

随着全球市场和全球制造的形成,我国摩托车工业自主创新开发能力差、技术水平低下的现状正面临强有力的竞争和严峻挑战。同时,消费者对摩托车品质的要求也日益提高。因而解决长期困扰我国摩托车制造企业产品质量瓶颈的摩托车振动问题已成当务之急。车架是摩托车的骨架和基体,不仅直接承载,而且其与发动机、悬架一起所表现的动力学特性直接影响摩托车整车的振动舒适性。发动机激励和不平路面激励是引起摩托车振动的主要根源。本文着重从发动机激励的角度来考虑,如何尽可能地避免发动机惯性力频率跟车架固有频率一致所引起的摩托车共振问题。本文主要采用有限元法及试验法对摩托车车架的振动特性进行分析,通过模态分析对车架的动态特性有了深入系统的了解,找出车架结构的薄弱部位,并进行了合理的结构改进,改善了车架的动态特性,从而改善了整车的振动舒适性。论文的主要研究工作如下:
　　 (1)研究了摩托车振动系统的特性,分析了摩托车振动问题产生的根源,提出了解决摩托车振动问题的可行方案。
　　 (2)建立了车架的有限元模型,并进行模态分析,得到了车架的固有频率及相应振型。通过实验模态分析结果与模拟分析结果的对比,验证了有限元模型的可靠性、准确性。
　　 (3)在深入研究车架模态分析结果,清晰地认识了摩托车车架动态特性的基础上,结合发动机激励和不平路面激励的情况对车架的结构进行改进减振优化。经有限元分析验证,相比原车架,改进方案能很好地提高车架有害振型的固有频率,动态特性得到较好的改善,并且具有更好的强度及刚度性能。
　　 (4)通过对改进前后样车进行的整车振动台架测试和乘员主观评价的道路试验,验证了通过车架结构的改进可以使整车的振动状况得到大幅度改善,摩托车振动舒适性分析方法和改进方案切实可行,效果明显。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的目的和内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.3.3 本文在研究内容和方法上的特点

第二章 摩托车振动特性分析及其减振方法

2.1 摩托车的整体结构

2.2 摩托车振动特性分析

2.2.1 摩托车振动系统的振源分析

2.2.2 摩托车车架的振动特性

2.2.3 摩托车悬架系统的振动特性

2.3 摩托车减振措施分析

2.4 本文所研究车型的振动问题及解决方案

2.5 本章小结

第三章 车架的模态分析

3.1 模态分析原理概述

3.1.1 计算模态分析原理

3.1.2 实验模态分析原理

3.2 基于有限元的计算模态分析

3.2.1 有限元法概述

3.2.2 车架有限元模型的建立

3.2.3 计算模态分析结果

3.3 车架的实验模态分析

3.3.1 模态实验系统

3.3.2 实验内容

3.3.3 实验模态分析结果

3.4 计算模态分析与实验模态分析结果对比

3.5 本章小结

第四章 车架结构改进及其动态特性验证

4.1 车架模态分析的结果评价

4.1.1 与激励情况相印证

4.1.2 与顾客及试车员反映的振动情况相印证

4.1.3 车架一阶模态的应力分布

4.2 车架结构的改进

4.3 改进后车架的模态分析及与原车架的对比情况

4.3.1 改进后车架的模态分析

4.3.2 车架改进前后模态分析结果的比较

4.4 本章小结

第五章 车架改进前后强度及刚度的对比验证

5.1 有限元法在静力学分析中的应用

5.2 车架改进前后的强度分析

5.2.1 有限元模型的建立及边界条件的确定

5.2.2 强度分析结果评价

5.3 车架改进前后的刚度分析

5.3.1 车架刚度的定义及计算方法

5.3.2 原型车架的刚度计算

5.3.3 改型车架的刚度计算

5.4 车架改进前后强度及刚度的对比

5.5 本章小结

第六章 改进前后整车的振动台架测试及道路试验

6.1 整车振动的台架测试

6.1.1 实验原理及内容

6.1.2 实验数据处理

6.1.3 改进前后测试结果的对比

6.2 改进前后整车的道路试验及结果对比

6.3 本章小结

第七章 全文总结及展望

7.1 全文总结

7.2 展望及建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢