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车架是摩托车的关键部件,它的动态特性直接影响整车的振动。通过对摩托车车架动态特性的研究,找出其动力学上的缺陷并进行合理的结构修改,以某125型跨骑式摩托车为例,建立了车架结构的有限元模型,进行了模态分析,并研究了路面激励和发动机激励对车架动态特性的影响。通过对车架结构动态性能的评估,找到了车架结构的薄弱环节,并进行了结构修改,改善了车架结构的动态特性,减少了摩托车的振动,为摩托车结构的减振优化研究提供了可借鉴的方法。
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中国机械工程第
16
卷第
12
期
2005
年
6
月下半月
摩托车车架的动态特性分析及减振优化研究
张先刚未平韩旭
上海交通大学,上海,
200030
摘要:车架是摩托车的关键部件,它的动态特性直接影响整车的振动。通过对摩托车车架
动态特性的研究,找出其动力学上的缺陷并进行合理的结构修改,以某
125
型跨骑式摩托车为
例,建立了车架结构的有限元模型,进行了模态分析,并研究了路面激励和发动机激励对车架
动态特性的影响。通过对车架结构动态性能的评估,找到了车架结构的薄弱环节,并进行了结
构修改,改善了车架结构的动态特性,减少了摩托车的振动,为摩托车结构的减振优化研究提
供了可借鉴的方法。
关键词:摩托车车架;模态分析;动态特性;减振优化
中图分类号:
U483
文章编号:
1004
一
132
X
(2005
)1
2-1114-04
Analysis
of
Dynamic
Characteristics
of
Motorcycle
Frame
and
It
s
Vibration
Reduction
Optimization
Zhang
Xiangang
Zhu
Ping
Han
Xu
Shanghai
J
iaotong
U
niversity
,
Shanghai
,
200030
Abstract:
Motorcycle
frame
is
the
key
assembly
of
a
motorcycle
and
its
dynamic
characteristics
di
rectly
determine
the
vibration
of
the
whole
motorcycle.
Through
the
study
on
dynamic
characteristics
of
motorcycle
frame
,
we
can
find
out
dynamic
defects
in
the
motorcycle
frame
and
then
modify
them
accordingly.
That
will
do
good
to
improve
the
dynamic
properties
and
reduce
the
vibration
of
the
whole
motorcycle.
A
125
style
bestriding
motorcycle
was
taken
as
an
example
,
the
finite
element
model
was
created
and
the
normal
mode
analysis
was
performed
for
the
motorcycle
frame.
The
effects
on
the
dynamic
response
of
road
surface
roughness
and
the
engine
exciting
was
analyzed
respectively.
Then
the
dynamic
characteristics
of
the
motorcycle
frame
were
evaluated
in
order
to
find
out
its
weak
nesses.
Finally
,
some
modifications
were
made
on
the
motorcycle
frame.
As
a
result.
the
characteris-
tics
of
motorcycle
frame
are
improved
and
the
vibration
of
the
whole
motorcycle
is
reduced.
lt
offers
a
feasible
method
in
the
research
of
vibration
reduction
optimization
for
motorcycle
structures.
Key
words:
motorcycle
frame;
normal
mode
analysis;
dynamic
characteristics;
vibration
reduction
optlmlzat
lO
n
O
引言
摩托车的振动问题是影响摩托车操纵稳定
性、乘坐舒适性和行驶安全性的重要因素。车架
是摩托车的躯干,它的结构直接决定了整车的力
学特性。摩托车行驶时,车架受到由车轮传来的
路面不平度的激励和发动机工作时运动件惯性力
的激励,当激励频率和车架的固有频率同步时,就
会产生共振。防止车架发生共振,是提高摩托车
结构的动态性能、缓解摩托车振动的关键
r
1.
2
丁。
为此,通过对摩托车车架动态性能的研究,找出车
架结构动力学上的缺陷并进行合理的结构修改,
对提高车架结构的动态性能和缓解整车振动是十
分有效的「
3JO
目前,国内摩托车的设计水平还停留在静态
设计阶段,结构的动态性能在设计时考虑得不
多
[1
,
570
本文建立了某
125
型跨骑式摩托车车架
收稿日期
.2001--10
--14
•
1114
•
结构的有限元模型,并进行了模态分析。
1
车架模态的有限元分析
1.
1
有限元模型的建立
某
125
型跨骑式摩托车车架是由各种截面尺
寸的管梁焊接而成的。为了细致地反映车架结构
的动态特性,采用壳单元来离散各构件,并按实际
连接方式用
MS
C.
NASTRAN
软件中的
MPC
将
各构件组装起来。
该摩托车采用跨接式车架,跨接式车架的下
部为开环结构,如图
1
所示。利用发动机作为车
架的一部分,连成→体,共同反受外界载荷。通过
5
根螺栓,发动机被连接在挂装板
I~-
.在计算车架
的模态时,需要考虑发动机对车架刚度的影响。
用
MSC.
Patran
软件建立该摩托车车架结构
的有限元模型,如图
2
所示,共有
21
390
个单元、
22
703
个节点。
1.
2
车架的模态分析
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