山地自行車騎行動(dòng)態(tài)性能研究論文(編輯修改稿)
2025-07-25 14:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，而后利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備，對(duì)車架模型的可靠性及適用性范圍進(jìn)行驗(yàn)證。本文后續(xù)的分析工作將在該車架模型的基礎(chǔ)上展開。 試驗(yàn)方法與儀器設(shè)備選擇某品牌自行車集團(tuán)有限公司某型全減振山地自行車為研究對(duì)象。該車車架主要材料為鋁合金，其后懸架采用四連桿減振機(jī)構(gòu)，前叉采用普通套筒式減振裝置，前叉選擇普通彈簧作為減振元件，后懸架減振機(jī)構(gòu)選擇普通彈簧、液壓及氣壓三類常用減振器作為減振元件。減振器主要參數(shù)見表 。參考樣車設(shè)置零部件密度，由 Pro/ENGINEER 軟件完成剛體質(zhì)量屬性包括各個(gè)零部件質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。 減振器主要參數(shù)考慮到人體對(duì)不同振動(dòng)信號(hào)的舒適性感覺存在差異，ISO2631 中采用振動(dòng)加速度信號(hào)的頻域加權(quán)均方根值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，~6Hz 。同時(shí)使用 ADAMS 軟件對(duì)安裝彈簧減振器時(shí)的試驗(yàn)系統(tǒng)固有頻率進(jìn)行預(yù)估，得系統(tǒng)一、二階固有頻率分別為 和 。圖 試驗(yàn)結(jié)果與分析 使用公式(21)計(jì)算選定頻率下振動(dòng)加速度信號(hào)的均方根值a max （21）ISO2631 中采用振動(dòng)加速度信號(hào)的頻域加權(quán)均方根值aw作為基本評(píng)價(jià)指標(biāo)式中 aw( t)為加速度頻率加權(quán)時(shí)間歷程函數(shù)；T 為測(cè)量時(shí)間。 (22)ISO2631 中的頻域加權(quán)均方根值aw可以采用加速度譜對(duì)其進(jìn)行估計(jì) (23)式中W i 為 ISO26311 中規(guī)定的第 i 個(gè) 1/3 倍頻程頻帶的頻率加權(quán)系數(shù):ai 為第i個(gè) 1/3 倍頻程頻帶的加速度均方根值。由于研究中單次試驗(yàn)采用單一頻率簡(jiǎn)諧激勵(lì)作為輸入，假定試驗(yàn)系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，選定頻率下的ai 值近似等于相應(yīng)頻率下的a max，試驗(yàn)載荷分配模擬人體坐姿狀態(tài)，此種姿勢(shì)下鞍座處頻率加權(quán)系數(shù)W i 對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的Wk ，取值見表 23。ISO26311 中未對(duì)車把處頻率加權(quán)系數(shù)W i 進(jìn)行規(guī)定，有待進(jìn)一步研究。 w（）。由于標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)車把處加速度頻率加權(quán)系數(shù)做出規(guī)定，因此暫不考慮車把處振動(dòng)對(duì)人體的影響，近似將aw 值作為減振器減振效果評(píng)價(jià)指標(biāo)。~? 1[54]，普通自行車平均騎行速度為25 km /h,~ 。山地自行車騎行路況惡劣（如碎石路面），當(dāng)騎行速度較快時(shí)，路面對(duì)山地自行車激振頻率普遍大于6Hz ，當(dāng)激振頻率大于6Hz 時(shí)，彈簧減振器的減振效果略優(yōu)于液壓、彈簧減振器，但減振效果相差不大。考慮到氣壓、液壓減振器的成本及可靠性，可選用彈簧減振器作為山地自行車減振元件，且不會(huì)損失山地自行車車架的減振性能。而對(duì)于在較為平緩路面騎行的山地自行車，且騎行速度較慢時(shí)，路面激振頻率將低于6Hz ，增大減振器阻尼可顯著優(yōu)化山地自行車車架減振效果。 仿真結(jié)果與分析采用 Pro/ENGINEER 建立試驗(yàn)車架模型，將其導(dǎo)入 ADAMS 軟件。使用ADAMS 軟件建立試驗(yàn)系統(tǒng)激振試驗(yàn)臺(tái)仿真模型，并進(jìn)行選定頻率下的仿真試驗(yàn)。仿真試驗(yàn)系統(tǒng)建模時(shí)進(jìn)行如下簡(jiǎn)化：根據(jù)材料估算各運(yùn)動(dòng)副間摩擦（動(dòng)摩擦系數(shù)為 ，靜摩擦系數(shù)取 ）；忽略配重連接件質(zhì)量；線性化彈性元件剛度與尼。 通過實(shí)測(cè)與仿真結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車架安裝彈簧減振器時(shí)，本章所建立仿真系統(tǒng)與試驗(yàn)系統(tǒng)近似程度較好，將其作為山地自行車動(dòng)力學(xué)分析的模型具有一定的可靠性；而安裝另兩類減振器時(shí)兩種系統(tǒng)存在較大的差異。差異存在的原因估計(jì)是由于彈簧減振器幾乎不存在阻尼，系統(tǒng)呈線性特性，動(dòng)力學(xué)模型初始假設(shè)合理；而另兩類減振器系統(tǒng)存在較大阻尼（），系統(tǒng)呈現(xiàn)出了較強(qiáng)的非線性特性，動(dòng)力學(xué)模型初始假設(shè)不成立。第三章 路—山—人系統(tǒng)的建立及其系統(tǒng)力學(xué)分析 引言在前幾章的基礎(chǔ)上， 本章將通過增加路面不平度模型及騎行者模型來建立完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)以分析山地自行車的騎行動(dòng)態(tài)性能。完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)如圖 。為了便于本文后續(xù)討論，本節(jié)首先定義系統(tǒng)模型的全局參考坐標(biāo)系如圖 ，后續(xù)章節(jié)中討論中涉及的全局參考坐標(biāo)系均指該坐標(biāo)系。 模型建模時(shí)所做的簡(jiǎn)化假設(shè) 山地自行車正常騎行時(shí)，由于騎行者蹬踏自行車運(yùn)動(dòng)及其為維持平衡所做的調(diào)整的影響，山地自行車的運(yùn)動(dòng)不能保持在X ? Z平面內(nèi)，因此系統(tǒng)模型為一
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