试验载荷下的摩托车振动研究

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随着社会进步和发展,摩托车作为人们生产生活的重要工具,愈发重视其使用感受和体验,特别是振动舒适性。摩托车的振动舒适性水平也直接反映了制造企业的开发和设计水平。因此,研究摩托车振动舒适性,对于满足人们群众需要,提高企业设计制造水平,具有十分重要的工程价值。本文以企业某摩托车为研究对象,对其进行振动舒适性试验评价,采用试验和仿真相结合的方式,进行试验工况激励的振动传递路径分析,通过改进主要路径中的悬置结构,最终达到改善摩托车振动舒适性的目的。首先,研究发现该摩托车车架一阶固有频率为94.53Hz,在其发动机一阶往复惯性力频率41.67Hz~133.33Hz范围内。考虑发动机引起的振动是通过手把、坐垫及脚蹬传递给驾驶人员,从而影响振动舒适性,因此对这几个部位进行振动舒适性试验评价。结果发现发动机转速为6500r/min和7300r/min时手把振动舒适性差,不符合企业要求。为此,对该车进行传递路径分析以找出影响手把振动的主要路径。其次,分析了传递路径模型的传递函数和试验载荷的获取方法。结合摩托车结构特点和试验条件,建立了发动机悬置被动端为路径输入点,手把为响应(输出)点的振动传递路径分析模型。应用包含车架、手把总成、前后减振器总成、后平叉总成、前后脚蹬总成等零部件构成的整车有限元模型,计算出路径的传递函数。比较载荷识别的直接法、悬置动刚度法和逆矩阵法等三种不同方法的特点,确定应用逆矩阵法。利用台架试验得到的发动机工况数据,识别出了路径输入点的工作载荷。然后,将传递路径仿真得到的手把响应结果与测试数据进行对比。结果表明,最大峰值频率符合、幅值接近,证明了仿真模型可行性。对导致手把振动舒适性差的路径采用综合考虑幅值和相位的贡献量分析方法,找出了影响手把振动的主要路径为左后下悬置z向和右后下悬置x向。对主要路径进行了振动传递路径特性分析,确定了导致手把振动舒适性差的原因是路径点试验载荷较大和结构传递函数较差。最后,建立单自由度系统模型,得出刚度、质量、阻尼变化对传递函数的影响。通过对传递函数影响因素的分析,对主要传递路径输入端的结构进行改进,即左右后下悬置刚度减弱的改进方法。把悬置改进前后的传递函数进行对比分析,并通过仿真预测改进效果。把改进后的悬置结构进行强度分析,判断是否满足要求。改进后的仿真结果表明,手把、坐垫及脚蹬振动舒适性均满足企业要求。
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