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摩托车车架设计技术研究

2020-12-01阅读(944)

摩托车车架设计技术研究

论文摘要

在摩托车车架新产品的开发过程中,如果能实现对车架动态特性的研究和动态响应的预测,采取措施降低车架的振动,将对生产厂家产生非常大的价值和意义。随着电子计算机技术和数值分析方法的日趋成熟,基于有限元分析理论和优化设计理论的现代设计方法得到广泛应用。本文在研究影响车架振动设计的主要因素基础上,针对某250型新开发摩托车车架,运用模态分析技术、谐响应分析技术、全局灵敏度分析技术以及优化设计技术,研究了车架动态特性以及发动机激励下车架振动响应,并改进了车架结构以降低振动,最后总结出一套摩托车车架分析设计技术和车架振动优化设计流程,为摩托车车架设计提供了重要参考。论文主要研究工作和结论包括:①研究了影响车架振动设计的主要因素。通过发动机动力学,研究其振动平衡,计算得到了发动机平衡后的二阶往复惯性力在常用转速下的幅值及频率;通过不平度路面对摩托车的强迫振动分析,研究了路面激励对车架振动的影响,得到了车架设计的最低模态频率;通过对车架、悬架和车轮系统的研究表明,只有当摩托车系统达到参数匹配,摩托车振动性能才能得以满足。②利用ANSYS/APDL建立参数化车架、整车模型,实现了分析设计过程的自动化、智能化。同时利用ANSYS命令和内部函数解决了参数化建模过程中对于不同属性结构的定义、点编号识别、板宽度变量变化、前悬轴线运动等难点和关键技术处理的问题。③通过实验模态分析验证了车架参数化模型的正确性,运用全局灵敏度分析技术和优化设计技术,改进了车架动态特性,优化了结构参数。④在优化结构建立的整车约束模态分析基础上,研究了合理的取得用于分析的发动机载荷幅值和频率的方法;利用谐响应分析技术研究了车架的动态响应,并利用整车响应灵敏度分析技术和优化设计技术,加入人工干预,得到了振动响应较低的最终车架结构。⑤总结了一套摩托车车架分析设计技术和车架振动优化设计流程。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 问题的提出及研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 课题的主要研究内容
  • 2 影响摩托车车架振动设计的主要因素
  • 2.1 发动机激励因素
  • 2.1.1 发动机动力学
  • 2.1.2 发动机的平衡
  • 2.1.3 250 发动机激励计算
  • 2.2 不平度路面激励因素
  • 2.2.1 不平度路面强迫振动
  • 2.2.2 路面激励对车架动态性能的影响
  • 2.3 车架结构因素
  • 2.4 悬架和车轮系统因素
  • 2.5 本章小结
  • 3 摩托车参数化动力学模型
  • 3.1 摩托车参数化设计技术
  • 3.1.1 参数化的提出
  • 3.1.2 参数化技术
  • 3.1.3 ANSYS/APDL 参数化建模
  • 3.2 摩托车参数化整车模型
  • 3.2.1 模型简化及单元选择
  • 3.2.2 典型连接方式的处理
  • 3.2.3 设计参数的设定
  • 3.2.4 整车模型的建立
  • 3.3 摩托车参数化关键技术
  • 3.3.1 不同属性结构的定义
  • 3.3.2 点编号的识别
  • 3.3.3 平梁上板宽度变量变化的实现
  • 3.3.4 前悬轴线运动的实现
  • 3.4 本章小结
  • 4 基于模态分析的车架优化设计
  • 4.1 车架自由模态分析
  • 4.1.1 模态分析技术
  • 4.1.2 ANSYS 模态分析技术
  • 4.1.3 车架自由模态分析模型
  • 4.1.4 车架自由模态分析结果及模型验证
  • 4.2 车架模态灵敏度分析
  • 4.2.1 灵敏度分析技术
  • 4.2.2 ANSYS 灵敏度分析技术
  • 4.2.3 车架灵敏度分析模型
  • 4.2.4 车架灵敏度分析结果
  • 4.3 车架模态优化设计
  • 4.3.1 优化设计技术
  • 4.3.2 ANSYS 优化设计技术
  • 4.3.3 车架模态优化模型
  • 4.3.4 车架模态优化结果
  • 4.4 车架模态改进
  • 4.5 本章小结
  • 5 基于整车振动响应的车架优化设计
  • 5.1 整车约束模态分析
  • 5.1.1 约束边界条件
  • 5.1.2 约束模态分析结果
  • 5.2 整车谐响应分析
  • 5.2.1 谐响应分析技术
  • 5.2.2 ANSYS 谐响应分析技术
  • 5.2.3 整车谐响应分析模型
  • 5.2.4 整车谐响应分析结果
  • 5.3 整车谐响应灵敏度分析
  • 5.3.1 整车灵敏度分析模型
  • 5.3.2 灵敏度分析结果
  • 5.4 整车谐响应优化设计
  • 5.4.1 整车优化模型
  • 5.4.2 整车优化结果
  • 5.5 整车谐响应改进
  • 5.5.1 优化的模态和谐响应验证
  • 5.5.2 最终改进方案
  • 5.5.3 最终改进计算结果
  • 5.6 本章小结
  • 6 摩托车车架设计技术总结
  • 6.1 设计技术所涉及的基本理论
  • 6.1.1 模态分析理论
  • 6.1.2 谐响应分析理论
  • 6.1.3 灵敏度分析理论
  • 6.1.4 优化设计理论
  • 6.2 车架设计技术与方法
  • 6.3 车架振动设计流程
  • 6.4 本章小结
  • 7 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 相关论文文献

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