摩托车车架设计及力学分析

论文摘要

本文以重庆润通动力有限公司自主研发的摩托车MAX2为研究对象,结合模态分析、有限元等方法对车架和平叉进行了优化设计及实验。论文研究内容和取得的成果如下:采用油泥模型进行方案设计、整体布置、车架结构构型设计,并对车架和平叉建立了详细的三维数字模型。进行模态分析和模态测试实验。运用曲面连接方式代替车架焊接部位,对车架进行了精细化网格处理。采用Block Lanczos法进行模态分析,对整车动力学进行了初步评价。采用比利时LMS测试设备对车架进行了模态测试,通过与测试数据对比,验证了模态分析的正确性,并找到了低频率段需要修改的部位。对车架和平叉进行了静力学分析。运用MPC多点约束方式代替了车架和平叉转动轴,并用这种方式对有限元模型施加集中载荷。通过静力学分析,发现车架超过屈服极限的零件,为弹簧刚度设计提供了依据。并通过冲击载荷验证所设计前、后减震器弹簧刚度的正确性。对车架进行优化设计。依据模态测试和模态分析,采用增加影响此处部件的刚度的方法来提高系统固有频率,满足设计要求。依据静力学分析数据,采用增加相应部位的壁厚和更改结构形式的方法,来满足零部件屈服应力的使用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.1.1 摩托车研究的背景
• 1.1.2 摩托车力学分析的意义
• 1.2 国内外摩托车研究状况
• 1.3 本文研究主要内容
• 第二章 车架和平叉模型建立
• 2.1 整体布置
• 2.1.1 油泥模型
• 2.1.2 整体布置
• 2.2 三维模型建立
• 2.2.1 基本布置
• 2.2.2 模型建立
• 2.3 本章小结
• 第三章 车架模态分析与测试
• 3.1 车架模态分析
• 3.1.1 模型清理
• 3.1.2 将模型导入HyperMesh 中
• 3.1.3 几何处理
• 3.1.4 提取几何中面
• 3.1.5 有限元网格划分
• 3.1.6 将文件导入ANSYS
• 3.2 车架模态测试
• 3.2.1 模态测试原理
• 3.2.2 制作车架
• 3.2.3 实验设备介绍
• 3.2.4 实验准备
• 3.2.5 数据采集和数据处理
• 3.2.6 模态识别结果
• 3.2.7 模态测试小结
• 3.3 模态分析与摸态测试结果对比
• 3.4 本章小结
• 第四章 车架和平叉静力学分析
• 4.1 模型前处理
• 4.1.1 建立前后减震器
• 4.1.2 加载集中力和添加约束
• 4.2 在ANSYS 中静力学分析
• 4.2.1 ANSYS 非线性分析收敛准则
• 4.2.2 多点约束（MPC，Multi-Point Constraint）
• 4.2.3 CERIG、RBE3、MPC184 的区别
• 4.2.4 在ANSYS 中建立MPC
• 4.2.5 进行迭代计算
• 4.2.6 静力学分析运算结果查看
• 4.3 施加冲击载荷
• 4.3.1 施加冲击载荷的位移云图
• 4.3.2 施加冲击载荷的应力云图
• 4.4 本章小结
• 第五章 车架优化设计
• 5.1 优化设计原理
• 5.1.1 ANSYS 优化设计
• 5.1.2 优化设计的步骤
• 5.2 模态优化设计
• 5.2.1 调整车架材料和结构
• 5.2.2 调整的车架模态分析
• 5.2.3 设计更改后结果分析
• 5.3 静力学优化
• 5.3.1 位移云图输出
• 5.3.2 应力云图输出
• 5.4 施加冲击载荷验证
• 5.4.1 施加冲击载荷的位移输出
• 5.4.2 施加冲击载荷的应力输出
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 研究总结
• 6.1.1 模态分析
• 6.1.2 静力学分析
• 6.2 研究成果
• 6.3 工作展望
• 参考文献
• 致谢