178摩托车静动态特性分析及改进研究.pdf

摘要 论文题 目: 专业: 硕 士 生 : 指导教师: 1 7 8摩托车静动态特性分析及改进研究 机械工程 沈剑 ( 签名) 陈花玲 ( 签名) i }l i 华 逛查 摘要 近 2 0 年来，有限元法、模态分析法在航空、航天、汽车、机电 等各 行业得到广泛深入的运用，但在国内摩托车行业的运用范围却相当有限 本文查阅了相关的资料，指 出这两种方法对」 二 解决摩托车的大量问题具有 重要指导意义 本文针对某摩托车企业新设计的 一 款 设计序号为 1 7 8的摩托车出现 的怠速振动问题，运用有限元、模态分析法，展开静态应力分析和模态分 析借助 A N S Y S 6 . 1 有限元法分析软件，直接在 A NS Y S中建立有限元模 型，对 1 7 8 摩托车分别乘坐一 人和乘坐二人时的静力学状态进行了静态应 力分析，得出乘坐一人时是安全的，现有设计合理:而根据 国内的实际状 况，对于乘坐二人时， 须强化设计结构 本文对 1 7 8摩托车的前八阶模态进行了理论模态分析，得出总体动 态特性较好，其怠速共振主要是由第只阶模态引起的 本文也通过实验模态法， 证明了所建立的有限元 模型是正确的 本文在有限元模型的基础 I: ， 通过灵敏度分析法，分别在 1 7 8摩托 车前叉上减小0 . 径和附加质量，使第三阶模态频率小于发动机的最小激励 频率，来寻找控制怠速振动的措施。

综合分析结果， 根据摩托车实际条件， 指出不宜单独选择修改刚度和附加质量的方法来控制本车振动问题 因阻尼对于 抑制振动具有良 好的效果，木文最后提出了 控制 1 7 8摩 托车怠速振动的方案:在前叉管中填入河砂或铁砂该方案除有附加质量 作用外，还能够提高阻尼，从而能很好地抑制振动幅值，对本车抑制怠速 振动和高速行驶的振动必然有 良好的效果 本文的研究成果不仅对 1 7 8摩托车的静态、动态特性的分析和修改 A安交通大学硕i 学位论文 有重要意义，而目 _ 对其它类型摩托车的静态、动态特性的分析和修改也有 重要的指导意义 关 键 词:摩托车、有限元分析、模态分析、灵敏度分析 论文类型:应用研究 ABSTRACT S u b j e c t : S t u d yo n A n a l y z i n g a n d I m p r o v i n g o f S t a t i c a n d D y n a mi c C h a r a c t e r i s t i c o f 1 7 8 Mo t o r c y c l e S p e c i a l i ty: Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g Na m e: She n Na me : Ch e n J i a n ( S i g n a t u r e ) H u a l i n g ( S i g n a t u r e ) 咖、 Y a 1 O ft H .' 17 ABSTRACT I n r e c e n t t w e n t y y e a r s . a lt h o u g h f in i t e e l e m e n t m e t h o d s a n d m o d a l a n a l y s i s me t h o d s h a v e g o t w i d e a p p l ic a t i o n s i n m a n y f i e l d s , s u c h a s a e r i a l a n d a e r o s p a c e e n g in e e r i n g , a u t o mo b i l e s a n d m e c h a n i c a l 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文. ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论 文 作 者 签 名 : A lip 一 一 导 师 签 “ :归潭丛 日 期 :、 绪论 绪论 1 . 1 当前中国摩托车行业发展状况 当前， 中国是世界摩托车第一生产大国， 年产摩托车 8 0 0万台套以上， 为国家工业产值拉升作出了重大贡献并解决了 大量的就业岗位。

由于国家 产业政策的支持，通过激烈的市场竞争,摩托车产业迅速在中国形成配套 生产能力，一跃超过日木成为世界第一生产大国中国摩托车产业经过 2 0 多年的发展 ，摩托车技术有了长 足的进步.其中环保、节能、安全性成为 新产品的方 向;纳米材料、镁合金材料开始逐步进入摩托车行业:发动机 水冷技术、燃油喷射技术也日趋完善 但由于发展的混乱、无序化，各大企业大搞价格竞争，中国的摩托 车产业同时也出现 了大量问题中国是世界摩托车第一生产大国，却非第 一强国，的确令人深思中国私有企业从 2 0 世纪 9 0 年代初开始大举进入 摩托车行业 ，促进 了行业的发展，同时也带来了价格恶性竞争，不管是国 有企业， 还是私有企业，为了占 领市场，为了 不被淘汰，不惜一切代价， 牺牲价格保市场，使得全行业效益大幅度下滑，以至出 现亏损整个行业 对于技术开发的人力和资余投入严重不足， 使得各大企业的设计 一 基木依靠 仿制，自主设计几自 主开发能力还相当薄弱 2 0 0 1 年 1 2 月， 中国正式加入1 ! 1_ 界贸易组织 ( W T O ) ， 这对于中国摩托 车行业而一言， 是机会也是挑战， 广阔的市场带来的是更强大的竞争对手。

正如人们普遍认为的 那样，短期内国外产品对国内中、小排量的摩托车的 冲击有限，但大排量摩托车市场将被国 外产品所垄断， 而日 . 随着我国 经济 的 不断发展和人们消费 水平的不断提高，对技术含量高的大排量摩托车的 需求将越来越大与国 产摩托车 相比，国外产品无论是品牌、 质量、 款式 和技术等方面均占有绝对优势，国外知名的摩托车企业正在想方设法占领 中国更大的市场份额， 甚至包括中小排量的摩托车，如日本本田通过直接 投资的方式进入国内 摩托车企业，成立了新大洲本田摩托车有限公司，这 将会对我国摩托车行业产生深远影响总之，国内摩托车行业在技术和市 场都面临着巨 大的压力，只有那些高瞻远瞩， 保持和不断提高竞争优势的 企业才’ 能在国内和国际上占有一席之地 西安交通大学硕十学位论文 1 . 2 摩托车技术发展态势 从世界范围来看，摩托车虽属 J 几 传统产业的范畴，但在经济欠发达或 不发达地区，它仍然被人们视为理想的交 通工具，即使在那些经济发达的 地区，摩托车也是人们游乐、运动和代步的一 I - 具之一正是由于这种客观 需求的不断增加，推动着摩托车的技术进步，同时也对摩托车行业的发展 起到了有力的促进作川。

严峻形势教育了摩托车企业 2 0多年来国内摩托车行业风云变幻，竞 争不断加剧，已经使不少厂家悟出一个道理:继续在低水平低档次下相互 格杀是没有出路的，必须使 自己的产品上档次各大厂家在加强规模、品 牌等.FL } 略的同时，也在脚踏实地地强化技术水平和开发能力国内摩托车 企业希望经过 1 0年左右时间的努力，与国际摩托车技术接轨近两年来， 我国摩托车技术有较明显提高，一些先进的车型和机型不断涌现，并成为 市场上最有活力、最具有竞争力的品种，这事实上触发了新一轮的竞争， 在这一场竞争中， 谁能真正把握摩托车技术发展的动向，未雨绸缪，采取 切实有力的措施，谁就会在激烈的竞争中取得主动地位 作者所在的摩托车集团已经建立起国家级技术中心，成立 了自己的基 础研究所、开发设计所，展刀对新技术 、新_ f 艺、新材料的研究;成立了 快速成形 ( R P ) 一 开发室、 振动噪声分析研究室、电 喷技术研究室等，购买 了各种先进设备、开发软件，对摩托车电器、发动机、车体各部分关键技 术进行全而的研究;与各大专院校开展了大量的产学研项目，加强对摩托 车技术的基础性和应用性研究 同样， 其它各大摩托车企业也纷纷行动起来， 开展了类似的技术工作，加大投资力度，重视人员培养和技术储备，有大 量的原创性技术文章发表，出 现喜人态势。

1 1 没有夕阳的产业，只有夕阳的技术” 摩托车技术发展越来越呈 现喜人的景象，也不断提出了更高的要求即: 大幅度降低噪声和排放， 保护生态环境;更加注重行驶安全性和乘骑的舒适性;型式多样化;轻量 化 在摩托车的性能中，行驶安个性和乘骑的舒适性一直是人们永恒追求 的主题追求乘骑的舒适性，使人、 车达到和谐的统一，使乘骑者得到一 种满足与享受，可以说是 现代摩托车爱好者的一种高 层次的要求 我们常 说提高摩托车的内涵，其真实意义亦在于此正是这些看似无却又给人无 西安交通人学硕十学位论文 穷感受的东西可以充分体现出 生产厂家服务用户的理念，也显示出厂家的 技术水平对于安全性和乘骑的舒适性、平顺性评价，传统的方法是通过 路试等实际操作来感觉，但人们总感到无法抓住其内在要点，显得力不从 心随着有限元法、模态分析法等新技术的应用、融合、贯通，摩托车工 程师们终于发现了一条通往摩托车技术核心世界的捷径 1 . 3 有限元法、模态分析法的应用状况 当前有限元法、模态分析法在各大领域 已i 一 泛应用如在汽车摩托 车行业中的汽车业中，研究性技术论文举不胜举但是作为汽车摩托车行 业一个重要组成部分的摩托车业内， 这些重要工具的应用范围却相当有限。

抑制整车振动较大问题是当前各个摩托车企业均面临的一个重大难 题，如何进一步提高摩托车的安全性和乘骑的舒适性、平顺性是中国摩托 车企业面临的一个关键的技术挑战国内外对摩托车整车振动的控制多采 用弹性隔振、增加车架刚度、 v形双缸平衡、加 装轮圈平衡块等办法，在 大排量摩托车上通常采用平衡机构等然而这些技术措施基本是根据经验 及类比的方法确定的， 真正通过理论分析进行改进的运用尚不多近年来 国内虽有不少关于摩托车模态分析、振动测试技术等相关文章的报道，但 与国 外相比，振动控制研究还有相当 大的养距川 有限元法、 模态分析法成为国内摩托车企业的关注对象，是近 3 年的 事情各大企业在摩托车开发过程中先后出现 了整车振动、产生异响、车 架及前叉断裂、操纵性舒适性差等问 题， 这些问题很难采取传统的方法如 经验法、试凑法等办法解决各大企业为此付出了大量的资金、 人力和时 间1 9 9 2 - 1 9 9 6年， 某摩托车大刑企业为抓住即 将出现的市场先机，开始 开发一款轻便踏板摩托车，先后投资 1 亿多元资金，集中了大量的开发人 员、技术人员 及各大配套厂家力量， 购买了 大量精密仪器、设备， 但开发 出的产品在乘骑中出 现了 剧烈振动， 投放市场后反映不好，反而对其原有 品 牌的市场销售造成严重后果，从此该企业的发展步入地谷时期。

各大企 业在惨重的教训面前，将 目光投向了外面广阔的世界，以期找到一种先进 的技术方法 ，解决长期以来的困扰在这样一种背景下，人们发现了许多 在航空、汽车、水电行业等大量应用的先进技术可用于摩托车行业，有限 元法与模态分析法是其中之一 虽然现阶段国内摩托车企业开展的有 限元及模态分析对于解 决实际 西安交通大学硕 卜 学位论文 问题还没有太多经验， 但人们深信它能对摩托车技术的发展起到推动作用， 有重要的指导意义 2 0 0 0 年， 武汉理_ 〔 大学汽车r 程学院对某5 0 Q型弯梁摩托车车架进行 了静态和动态强度测量分析及有限元计算与分析通过运用应变电测技术 及有限元法，发现车架在额定载荷下的强度不存在任何问题，承载能力较 大，但通过在模拟试验台上动态测量，发现在相同工况下，D级路面 ( 相 当于农村坏路)引起的车架动应力远远大于 8级路而 ( 相当于国家标准二 级公路)引 起的动应力， 路而状况对车架动应力状况影响很大如果路况 不好，高速超载行驶所引起的路面冲击力将引起过度冲击破坏建议用户 应避免在恶劣路面上超载高速行驶[2 1 2 0 0 2 年江苏春兰摩托车。