摩托车车架结构动力分析.doc

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1、课程设计指导书——摩托车车架结构动力学分析班级：机制0606学号：8姓名：张勇杰指导老师：王彦伟目录1.本课程设计目的.........................32．摩托车车架分析条件......................53．分析模型............................84．模态分析...........................95．瞬态响应分析.........................146．结果分析与总结........................201.本课程设计目的近年来

2、,我国摩托车工业飞速发展，在短短十几年间己超过日本一跃成为世界第一摩托车生产大国。然而，与急剧增长的产量相比较极不相称的是国产摩托车的设计开发能力和产品技术含量显得很低，相当多的产品仍是低水平的重复，技术含量高、较为先进的车型都是引进技术或在引进技术基础上改进的车型，国内企业尚无能力独立自主地开发自己的产品，仅仅是在模仿测绘国外的产品。造成这种局面的主要原因，一是对知识产权保护力度不够;二是企业对产品开发投入不足，目前一般大型企业开发投入不足销售额的1.5%，而国外一般在5%左右:三是缺少高水平的设计开发人才;四是缺乏产品验证手段，至

3、今还没有一个国家级摩托车综合试验场。这就使我国摩托车行业的发展极不健康，如不及时采取措施，面临激烈的市场竞争以及加入世界贸易组织后国外先进车型的冲击，我国摩托车工业将陷入艰难的境地。因此，加大摩托车的科技投入，深入开展提高摩托车设计开发水平的科研工作显得尤为迫切。目前，许多发达国家及我国台湾省等，摩托车产品的开发设计、模拟分析过程全部计算机化和动态化，而国内摩托车的设计水平还停留在测绘仿制、进行传统的静强度校核的静态设计阶段。这种把本属动态性质的问题简化为静态问题来处理的方法，弊病很大.实际摩托车在行驶过程中，受到来自路面连续载荷的冲

4、击及发动机自身工作时运动件惯性力的激励，是在一种振动状态下工作，特别在发生共振时会大大降低结构强度，并增加车体的振动和噪声。传统的方法把整个结构当作刚性系统来设计，用大量试算和试验的方法去弥补与实际为弹性系统的差异，不仅费时耗资大，还难免发生结构疲劳破坏等可靠性问题。不研究结构的动态特性，而简化为静刚度来处理，就不能有效地控制结构的振动和噪声。为了提高摩托车行驶的安全可靠性及驾乘人员的舒适性，减少环境噪声污染，对摩托车结构进行动态特性分析就显得十分重要。随着现代基础理论的拓展、计算机的广泛应用和测试技术的发展，现在己有条件从传统的静态

5、设计方法(经验设计、类比设计及尝试设计)向现代动态的“解析”设计方法过渡了。在科学技术突飞猛进和市场竞争日益激烈的时代，现代产品改进和新产品的开发都经受不起传统方法的拖延，而应该突破“设计—试制—试验”的旧框框，发展预测和分析两个重大环节。有限元方法结合试验模态技术适应了这一形势的发展，成为摩托车结构动态特性分析、结构动态设计的强有力手段。摩托车是由很多不同结构、不同材料、形状各异的零件和部件组装而成，属于一种复杂结构系统。由于车架是摩托车的骨架，本课题将其作为研究对象，运用理论分析和试验研究，即有限元方法和试验模态技术，确定车架结构

6、的动态特性，指出其中的薄弱环节，并提出对结构进行改进的方向，然后对有限元模型进行变参数计算，发现新的模型有更好的动态特性。这启发我们在摩托车蓝图设计阶段就可进行车架的结构分析，提出改进意见，从而降低了设计成本，缩短了设计周期，且对自主开发车架新产品也具有重要的指导意义。2．摩托车车架分析条件摩托车车架横梁、底座的结构材料均为A3钢，材料特性为：●弹性模量E=206GPa；●泊松比µ=0.3；●屈服极限σs=235MPa；●强度极限σb=461MPa；●密度ρ=7800kg/m3摩托车通常使用单缸汽油机，由于要求摩托车发动机结构紧凑，在

7、发动机设计时，通常不采用复杂的平衡一阶和二阶往复惯性力机构，而采用过量平衡的方法，把一部分往复惯性力转移到和气缸中心线垂直的方向。因此在采用过量平衡法的摩托车单缸发动机中实际作用于车体的力有三个：a）过量平衡后剩下的一级往复惯性力；b）过量平衡块产生的离心力在与气缸垂直方向上的分力；c）二级往复惯性力。将上述三个力加在摩托车有限元模型相应节点上，即可求出结构动力响应。发动机激励可分为X，Y两个方向随时间变化的力。如下表所示：时间（Time）X方向作用力Y方向作用力0.0002502752.180.0005454.282565.660.

8、00075917.082492.530.0011368.52378.910.001251863.312242.350.00152518.652108.360.001753085.021781.030.0023584.75