《摩托车减振系统及乘骑舒适性研究（可编辑）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《摩托车减振系统及乘骑舒适性研究（可编辑）（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摩托车减振系统及乘骑舒适性研究 天津大学硕士学位论文摩托车减振系统及乘骑舒适性研究姓名:吴涛申请学位级别:硕士专业:车辆工程指导教师:张宝欢;丁志敏201104摘 要我国的摩托车市场广阔,产品样式不断更新,竞争激烈,用户需求不断变化,但没有改变的是消费者对车子舒适性,安全性等的要求,生产出性能更优的摩托车。消费者对摩托车质量的要求也不断提高。因此,解决困扰国内摩托车制造企业产品质量瓶颈的振动舒适性问题已成为当务之急。摩托车的舒适性指的是:摩托车在行驶中所产生的振动冲击,不会导致人体感到不舒服、疲劳甚至损害机体的性能。舒适性是摩托车各项目性能参数中一个很重要的数值,参数的优劣不仅仅关系到骑乘人员
2、的疲劳度、舒适性、以至骑乘人员的安全,也会关系到摩托车的燃油经济性和燃烧效率。伴随用户的需求以及当前摩托车制造技术的进步,客户对摩托车骑乘舒适性提出了更高品质的需求。因此深入研究和改进摩托车骑乘舒适性有着广阔的前景,而减振技术是确保车辆具有良好的行驶舒适性和安全性的有效保障。本文通过建立适当的摩托车系统动力学模型包括简易直观的刚体一弹簧一阻尼模型和深入的有限元模型,对摩托车减振系统及骑乘舒适性进行动态仿真研究;在摩托车骑乘舒适性测试评价指标的方面,则参照四轮车振动舒适性的评价指标及其测量方法,依据摩托车骑乘的特点,初步提出评价摩托车骑乘舒适性评价的指标研究体系。并在动力学模型基础上依据摩托车动
3、力学性能特征,研究其影响骑乘舒适性的影响原因,仿真研究该摩托车各个结构参数改变后对骑乘舒适性的改变。初步建立摩托车骑乘舒适性评价的指标参数及其计算机仿真方法和试验检测方法。实现该摩托车系统动力学的动态仿真,并针对隆鑫骑士车系列摩托车骑乘舒适性差的现状,提出改进方案并实施,对改进后摩托车进行骑乘舒适性检测,使其骑乘舒适性达到现有用户认可的摩托车骑乘舒适性水平。通过理论研究与实证分析,找出一系列可以有效度量摩托车减振系统舒适性的指标,寻求一种可以及时、准确甄别摩托车减振系统舒适性的一般方法。关键词:摩托车,舒适性,有限元模型,动态仿真,系统动力学,试验检测%跏 , ,.,佗, .晌加锄锄., 巾辩
4、嬲 .够勺托 锄: ,。 ,.锄 。 .咖. 体 , 叮,佗体.锄 陀., 璐 , 锄锄 衔., 如 他 锄曲 陀陀.,锄他 &弱 锄慨.够 , 佗锄 ;鸭他.嬲他,躯陷,陀叮. 咖锄 ,他,他旭把瞪. .叫 倦. 鲫姗,舳 锄甜, . 陀曲 锄 觚锄, 锄. . :, ,第一章 引言第一章 引言.对本课题研究简介国内的摩托车是从世纪年代开始起步,到世纪已经过半个多世纪的发展,仔细品味国内摩托车行业的发展过程,可以说国内摩托车基本上是在仿制发展。并且在仿制过程中只追求速度和数量,忽视经验的吸收,没有进行自主研发,从而致使国内摩托车企业新品开发能力弱、没有技术含量、市场竞争能力极差的状况,导致市
5、场占有率低【。同欧洲美洲以及日本摩托车制造商相比,国内企业不仅在摩托车的外型设计上落后,而且产品质量更加无法竞争。加入后,全球市场及全球制造产业链条形成,国内摩托车工业面临更强有力的市场竞争和换代产品的挑战。因此国内的摩托车制造企业,必须提高企业的开发设计能力,敢于学习,采用先进的开发技术,尽快的提高产品品质,从而满足客户的需求。随着消费者对摩托车乘坐舒适性要求的不断提升。解决长期困扰国内摩托车制造企业产品质量瓶颈的摩托车振动舒适性问题已成必然。目前,我国的摩托车市场广阔,竞争十分的激烈,用户需求不断变化,但没有改变的是消费者对车子舒适性,安全性等的要求,生产出性能更优的摩托车。骑乘舒适性与很
6、多因素有关,是一个综合性的研究课题,随着人们生活水平的提高,这个问题的研究越来越受重视。我国的摩托车企业必须尽快提高摩托车的开发设计水平,采用先进的研发技术,不断提高摩托车品质,以满足市场需求【。摩托车振动问题是国内摩托车生产企业普遍遇到的一个问题,振动不仅仅影响产品自身操控稳定性、安全性及产品的使用寿命,而且关系到骑乘者的乘坐舒适性。然而国内摩托车企业到目前为止,对振动问题还没有系统的解决办法:仍维持在:发现问题再解决问题的层面上。没有在前期方案样车设计阶段就把振动问题考虑进去,从而导致就产品开发周期延长,开发成本无法降低,市场价格没有竞争力。为了改变传统落后的开发模式,必须在前期方案样车设
7、计阶段深入研究摩托车的振动问题。因此,研究摩托车行使的舒适性和安全性成为一项长期性的研究课题,摩托车的振动主要来自发动机自身振动和路况的作用;发动机运转时产生的振动是摩托车振动的的只要来源。选择布局合理的发动机与车架的配合连接方式,减振器系统的刚度和阻尼,以及车架自身焊接组合方式,对控制和降低整车的振动也具第一章引言有明显的作用【。本课题将针对摩托车减振系统进行舒适性研究。.本课题研究的目的及实用意义传统的分析方法并不能从根源上解决摩托车的舒适性问题,因而利用计算机模拟分析与实验相结合的方法来解决摩托车的舒适性问题具有重要意义。本文针对 排量摩托车在行驶过程中多个部位存在较大的振动问题,通过有
8、限元模拟分析及实验的手段,得到其动态特性,找出了该款摩托车存在较大振动问题的原因。从而对其结构进行了改进,优化了其动态特性,很好的改善了该款摩托车的振动状况,并通过模拟分析和实验的手段验证其减振效果。.本课题的研究现状目前,国内外普遍采用的摩托车减振器主要有伸缩筒式前悬架和弹簧阻尼后悬架等,随着摩托车技术的发展,对摩托车前后悬架装置的设计已开始采用更为新颖的变直径和变节距弹性元件,如油压阻尼器、油一气调节装置、负载调节装置、摇臂杠杆式中心减振装置等先进结构。这些新技术的普及,能迅速衰减因车速、负载及多种路况变化所带来的冲击和振动,将振抗自动调节到最佳技术状态,极大地改善了摩托车的减振性能,不同
9、程度地提高了摩托车骑乘的适应性,舒适性、平稳性和安全性【】。合理设置减振器的刚度和阻尼,对改善摩托车的操纵稳定性、骑乘舒适性具有举足轻重的作用。对于现代运动型多用途摩托车而言,传统的弹簧液压式减振器存在诸多难以克服的弊端:螺旋弹簧受到冲击后会产生振动,持续的振动易导致骑乘者疲劳和烦躁,潜伏不安全隐患;减振器的阻尼力越大,振动消减得越快,但却使并联在减振器外部的螺旋弹簧不能充分发挥作用,同时过大的阻尼力,还可能导致减振器连接零件及车架损坏:液压阻尼力随着温度的变化而变化,长时间使用后,液压油与细小孔壁之间的摩擦以及液体分子内摩擦产生大量的热量,导致液压油温度升高,粘度迅速降低,阻尼力也随之减小,
10、减振器的减振性能随之恶化;反应迟钝,无法适应复杂多变的运动型摩托车行驶工况要求,如高速行驶中突遇障碍物,往往易于导致减振器击穿,完全失去减振作用:调节非常有限,现有的多级可调减振器一般只能调节螺旋弹簧的预载荷,增大弹簧的刚度。无法真正满足不同路面、不同载荷的行驶工况要求;无法同时满足现代摩托车行驶舒适性和运动性之间对立的矛盾,前者要求悬挂系统行程要大、刚度要低;而后者则完全相反,无论怎么调节都无法使二者完美兼顾。第一章引言国内对摩托车的基础理论研究相对于四轮车要薄弱得多。尤其对骑乘舒适性的研究涉及更少。在四轮车行驶舒适性研究方面,已有相应的国际标准和国家标准,并制定了相应的实验检测标准。同时国
11、内亦有研究者依据现有国际和国家标准提出了一些新的评价指标。因此,本课题在现有四轮车减振系统舒适性评价指标的基础上,提出评价摩托车骑乘舒适性的评价指标和计算方法,从而初步建立摩托车骑乘舒适性的评价指标体系及检测方法【。随着计算机技术的发展,/技术已经广泛应用于各类工程分析中。传统的从初设计、制造原型、实验后方案寻优、再制造、性能测试、反复修改、设计到最后成型的分析设计思路,已经被现代虚拟产品开发方法所代替。在摩托车骑乘舒适性的评估与分析中,往往需要大量的路况试验和台架模拟试验,这些试验周期长,费用高。随着计算机集成技术的发展,出现了许多功能强大的工程分析软件,如有限元分析.,多体动力学软件.等,
12、如果把这些工具充分加以应用和结合,建立较为准确而符合实际的摩托车骑乘舒适性分析模型,进行仿真实验和分析,可以大大地减少试验次数。这样既降低了费用又加快了新产品开发的周期。因此,以/的集成技术为基础的虚拟产品开发模式将是摩托车骑乘舒适性研究与分析的必然趋势。通过文献调研,现有摩托车振动动态特性分析大多存在如下不足:一是采用比较简单的模型,将摩托车分成几个独立的集中质量,这几个集中质量只有质量没有刚度,他们之间用无质量的弹簧连接,这种方法虽然物理概念简单,计算方便,但由于模型简单,与实际结构差别较大,所以计算得的结果精确度很难以令人满意:二是只研究摩托车单一零部件如车架的动态特性,研究整车的较少,
13、尤其在国内就更少,但我们知道摩托车是由很多个零件组成的整体,显然单独研究部件的动态特性是远远不够的,不足以反映摩托车整体的动态特性,必须建立摩托车整车的动态模型才能全面掌握摩托车的动态特性,才能对摩托车的整体设计提供更全面更具有参考价值的数据。同时因为摩托车是一个复杂的多体系统,在对摩托车进行动态特性仿真时,由于算法的限制大多数的研究者都把摩托车视作柔性体进行研究,而忽略或者简化了摩托车的刚体部件,同时由于受到技术条件和资源的限制,国内在对摩托车多体系统方面的研究也相对比较贫乏,还没有一个成功的方案供参考。而在舒适性评价方面,我国现阶段对摩托车舒适性方面的研究还很少,至今还没有一个合适的评价指
14、标来供参考】。在摩托车设计中,需要对摩托车舒适性进行预测评估,或在考虑整车舒适性的条件下对系统中的一些主要参数进行优化设计,这要求选用合适的动力模型对摩托车舒适性进行动态仿真,因而建立合适的动力学模型对摩托车的振动特性进第一章引言行仿真研究将成为摩托车舒适性仿真研究方面最重要的工作。.本课题研究的目标和内容本课题通过建立合适的摩托车系统动力学模型包括简易直观的刚体一弹簧一阻尼模型和深入的有限元模型【刀对摩托车减振系统及骑乘舒适性进行动态仿真研究;在摩托车骑乘舒适性测试评价指标的方面,则参照四轮车振动舒适性的评价指标及其测量方法,依据摩托车骑乘的特点,初步提出评价摩托车骑乘舒适性评价的指标体系。
15、并在动力学模型基础上依据摩托车动力学性能特征,研究其影响骑乘舒适性的影响原因,仿真研究该摩托车各个结构参数改变后对骑乘舒适性的改型。.本课题研究的目标初步建立摩托车骑乘舒适性评价的指标参数及其计算机仿真方法和试验检测方法。实现该摩托车系统动力学的动态仿真,并针对隆鑫骑士车系列摩托车骑乘舒适性差的现状,提出改进方案并实施,对改进后摩托车进行骑乘舒适性检测,使其骑乘舒适性达到现有用户认可的摩托车骑乘舒适性水平。.本课题研究的内容分析我国摩托车减振系统舒适性改进措施:摩托车减振系统有限元模型的建立方法:有限元模型对减振系统参数进行优化分析:摩托车减振系统性能评价;.本课题拟采用的研究方法和技术路线.本课题拟采用的研究方法在摩托车减振系统舒适性评价指标的研究方面,依据摩托车减振的实际情况,参照四轮车减振系统评价的研究成果
