基于虚拟试验的摩托车平顺性分析研究

论文摘要

虚拟试验技术是解决摩托车复杂工作过程仿真和分析的主要手段,是最有效的现代设计技术。摩托车虚拟试验技术的研究和应用,可以解决我国摩托车企业产品开发中存在的关键问题,大幅提高国产摩托车研发的技术水平,有效提升摩托车企业核心竞争力。发动机激励和路面不平度激励是摩托车两大振源,在以往摩托车平顺性虚拟试验研究中往往只考虑路面不平度激励,而忽视了发动机激励引起的高频振动对平顺性的影响。本文面向工程应用,针对某摩托车企业某型越野摩托车新产品开发的要求,应用多体动力学软件ADAMS,综合考虑发动机激励和路面不平度激励作用下的摩托车数字模型进行了平顺性虚拟试验分析。由于摩托车平顺性评价目前还没有统一的标准可供使用,本文借鉴国内外关于摩托车平顺性评价的研究成果对摩托车数字模型的平顺性虚拟试验的结果进行了评价。研究主要包括以下内容。(1)应用UG建立了摩托车主要构件的几何模型,通过Parasolid文件转换导入ADMAS中并建立相关约束,形成摩托车平顺性分析的虚拟试验数字模型;(2)初步探讨了新试验技术验证模型、进行平顺性道路试验的可能性,在MTS两通道道路试验机上通过向前后轮施加垂向激励,进行动态响应试验,并与摩托车数字模型虚拟试验的结果对比,证明该数字模型体现了物理样机的固有特性,可以用作平顺性虚拟试验研究;(3)分别编制计算程序生成低速30km/h、高速60km/h两种工况下路面不平度激励,与理论功率谱比较有很好的一致性,并编制程序计算出两种工况下的发动机激励;(4)对摩托车平顺性进行虚拟试验仿真分析,分别就发动机激励、路面不平度激励、发动机激励和路面不平度共同作用三种工况下的摩托车进行平顺性试验。通过对比自功率密度谱可以发现,两种激励同时作用与两种激励分别作用后叠加的效果相当;(5)为了减少由于发动机振动引起的乘骑舒适性的降低,对发动机悬置进行了优化设计,与优化前的样车模型对比优化前后的效果,低速时测量点各向振动加速度均方根值降低24.8%～60.2%,高速时测量点各向振动加速度均方根值降低84.0%～90.9%,并参考国内外摩托车平顺性评价的研究成果对摩托车平顺性进行了评价分析,经过发动机悬置优化后的整车平顺性能满足标准要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容与思路
• 2 摩托车虚拟试验数字模型的建模
• 2.1 摩托车平顺性数字仿真模型的建模
• 2.2 摩托车样车动态响应试验
• 2.2.1 动态响应试验
• 2.2.2 虚拟试验
• 2.2.3 动态响应试验与虚拟试验对比
• 2.3 本章小结
• 3 激励的生成
• 3.1 发动机激励的生成
• 3.1.1 发动机激励受力分析
• 3.1.2 发动机激励虚拟试验
• 3.2 路面激励的生成
• 3.3 本章小结
• 4 摩托车平顺性虚拟试验
• 4.1 发动机激励仿真分析
• 4.2 路面不平度激励仿真分析
• 4.3 发动机激励和路面激励仿真分析
• 4.4 本章小结
• 5 发动机悬置优化
• 5.1 悬置系统动态优化仿真
• 5.1.1 目标函数的选取
• 5.1.2 设计变量、优化初始值的选取
• 5.1.3 设计研究
• 5.1.4 试验设计
• 5.1.5 优化设计
• 5.2 优化前后对比
• 5.3 摩托车平顺性评价
• 5.3.1 全身振动
• 5.3.2 局部振动
• 5.3.3 虚拟试验平顺性试验
• 5.4 本章小结
• 6 摩托车人-车控制器
• 6.1 人—车虚拟试验仿真数字模型的建立
• 6.1.1 机械系统虚拟样机模型的建立
• 6.1.2 定义输入和输出变量
• 6.1.3 建立控制流程图
• 6.2 单移线行驶
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录