400cc全地域四轮车（ATV）整车振动研究

论文摘要

ATV(All terrain Vehicle)又称全地形车,是一种全新概念的新车型,在国内通常被称为沙滩车,主要用于农业,军事,休闲娱乐等,其振动舒适性已成为ATV的重要使用性能之一。车架是ATV的骨架,对其振动舒适性有较大影响。本文以某款ATV车架为研究对象,采用仿真结合实验的方法对ATV振动进行了全面的分析。建立了ATV车架的有限元模型,并通过实验验证了有限元模型的正确性;结合ATV的实际使用情况进行了模态分析、动态响应分析和道路平顺性试验,提出了减小ATV振动提高乘坐舒适性的方法,为改进设计提供了有价值的理论依据。主要研究工作如下:①根据二维图纸,采用三维建模软件NX4.0,建立了样车车架的几何模型,再利用有限元前后处理软件Hypermesh建立车架和车体的有限元模型,将有限元模型导入求解器MSC.Nastran中求解,获得车架和车体的前六阶解析模态参数。②采用LMS实验模态分析系统对车架和车体进行了实验模态分析,得到车架和车体的前六阶试验模态参数。通过对比实验模态和解析模态的分析结果,结果表明解析模态是可靠和准确的,从而验证了车体有限元模型的正确性。然后分析了发动机激励与ATV车体模态参数的匹配问题及该车的动态特性。③在掌握了ATV结构及其参数的基础上,采用从简单模型到复杂模型的方式,建立ATV的整车有限元模型,(包括车体、轮胎、人、油箱和悬架),对ATV整车进行了模态分析。④利用建立好的ATV整车有限元模型进行谐响应分析和瞬态响应分析,从而找到整车产生共振的频率以及影响振动大小的因素,为改进设计提供了理论依据。⑤利用ATV振动舒适性测试系统进行了道路试验,对ATV的整车平顺性进行了评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 国内外研究现状综述
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 2 ATV 车体解析模态分析
• 2.1 引言
• 2.2 模态分析分类
• 2.3 有限元法
• 2.3.1 有限元法分析步骤
• 2.3.2 特征值的提取方法
• 2.4 有限元模型的建立
• 2.5 有限元模态计算
• 2.5.1 边界条件
• 2.5.2 计算频段的选择
• 2.6 计算模态分析结果
• 2.6.1 车架计算模态分析结果
• 2.6.2 车体计算模态分析结果
• 2.7 本章小结
• 3 ATV 车体实验模态分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验模态分析
• 3.2.1 实验系统的组成
• 3.2.2 实验步骤
• 3.3 实验模态分析结果
• 3.3.1 车架实验模态分析结果
• 3.3.2 车体实验模态分析结果
• 3.4 模态结果分析
• 3.4.1 解析模态与试验模态的对比
• 3.4.2 模态结果分析
• 3.5 ATV 车体动态特性分析
• 3.5.1 发动机对车体动特性的影响
• 3.5.2 路面激励对车体动特性的影响
• 3.5.3 发动机激励对车体动特性的影响
• 3.6 ATV 车体改进
• 3.6.1 车体改进的方案
• 3.6.2 车体改进的结果
• 3.7 本章小结
• 4 ATV 整车动响应分析
• 4.1 引言
• 4.2 ATV 整车解析模态分析
• 4.2.1 建立ATV 整车有限元模型时的假设和简化
• 4.2.2 ATV 整车有限元模型的建立
• 4.2.3 ATV 整车的模态分析
• 4.3 ATV 整车谐响应分析
• 4.3.1 有限元谐响应分析的基本理论
• 4.3.2 车体的外部激振源
• 4.3.3 发动机往复惯性力的计算
• 4.3.4 谐响应分析的车体模型及计算边界条件
• 4.3.5 谐响应分析的计算结果
• 4.4 ATV 整车瞬态响应分析
• 4.4.1 瞬态响应动力学分析基础理论
• 4.4.2 瞬态响应求解方法
• 4.4.3 瞬态响应分析过程
• 4.4.4 整车瞬态响应分析
• 4.5 本章小结
• 5 ATV 整车平顺性道路试验
• 5.1 引言
• 5.2 整车平顺性评价方法
• 5.3 整车平顺性测试系统
• 5.3.1 传感器
• 5.3.2 电荷电压转换器
• 5.3.3 数据采集器
• 5.3.4 分析程序
• 5.4 全地形车舒适性道路试验与分析
• 5.4.1 全地形车舒适性道路试验
• 5.4.2 道路试验结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作展望与建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
• B. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文