摩托車車架結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析畢業(yè)設(shè)計word格式(編輯修改稿)
2025-01-04 02:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 擴展到流體力學(xué) 、 傳熱學(xué) 、 電磁學(xué)等領(lǐng)域。由于計算機的飛速發(fā)展，使得有限元法在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。國際上大型的有限元分析程序主要有 ANSYS， NASTRAN， ASKA， ADINA， SAP等。 試驗?zāi)B(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的有效方法 。 通過對摩托車車架結(jié)構(gòu)的試驗?zāi)B(tài)分析 ， 可以識別摩托車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)和動力參數(shù) ， 發(fā)現(xiàn)實際結(jié)構(gòu)上存在的問題 。 國內(nèi)外對振動的研究有相當長的一段時間了 ， 而且也積累了一定經(jīng)驗 。 運用試驗方法研究結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性已經(jīng)有一套比較成熟的理論 。由于 計算機技術(shù)的飛速發(fā)展 ， 已經(jīng)可以用計算機來仿真和模擬試驗 。 使用計算機進行模擬 ， 可以降低成本 ， 縮短開發(fā)周期 。 有限元的發(fā)展 ， 特別是大型有限元分析軟件的出現(xiàn) ， 對設(shè)計研究產(chǎn)生了很大的影響 。國內(nèi)外很多廠商都采用了有限元分析軟件進行設(shè)計。有限元分析軟件在汽車的設(shè)計中應(yīng)用廣泛，在摩托車的設(shè)計中也有應(yīng)用。它將取代大部分試驗而成為重要的研究手段。 3 摩托車車架分析條件 摩托車車架橫梁、底座的結(jié)構(gòu)材料均為 A3 鋼，材料特性為： 彈性模量 E＝ 206GPa 泊松比 μ＝ ； 屈服極限 σ s＝ 235MPa； 強度極限 σ b＝ 461MPa； 密度 ρ＝ 7800kg/m3。 摩托車通常使用單缸汽油機，由于要求摩托車發(fā)動機結(jié)構(gòu) 緊湊，在發(fā)動機設(shè)計時，通常不采用復(fù)雜的平衡一階和二階往復(fù)慣性力機構(gòu)，而采用過量平衡的方法，把一部分往復(fù)慣性力轉(zhuǎn)移到和氣缸中心線垂直的方向。因此在采用過量平衡法的摩托車單缸發(fā)動機中實際作用于車體的力有三個： (1) 過量平衡后剩下的一級往復(fù)慣性力 ； (2) 過量平衡塊產(chǎn)生的離心力在與氣缸垂直方向上的分力 ； (3) 二級往復(fù)慣性力 。 將上述三個力加在摩托車有限元模型相應(yīng)節(jié)點上，即可求出結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)。發(fā)動機激勵可分為 X， Y兩個方向隨時間變化的力。如下表所示： 時間 (Time) X方向作用力 Y方向作用力 0 余書法 I202020201 機制 0705 班 5 0 0 0 余書法 I202020201 機制 0705 班 6 除發(fā)動機激勵外，摩托車在行駛中還要受到由于路面不平度而產(chǎn)生隨機激勵（如圖 1所示） 。路面不平度給在它上面行駛的摩托車輪子施加位移和沖擊擾動，這種隨機激勵產(chǎn)生的振動可引起乘員的不適，也可引起結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，甚 至造成摩托車失控等。 Ⅰ 、 Ⅱ — 垂直載荷 Ⅲ — 縱向載荷 Ⅳ — 側(cè)向載荷 圖 31 道路路面模型 摩托車在路面不平度激勵作用下的動力響應(yīng)屬于隨機振動問題的范疇，該激勵需要以功率和相關(guān)譜密度的形式施加?？梢杂脤ｉT的路面計算經(jīng)過測量、計算得到所要施加的路面功率譜，也可以參考有關(guān)文獻近似計算各種路面的功率譜 ，在求解路面激勵作用下的摩托車結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)時，需要根據(jù)車速把路面功率譜從空間譜密度換算為時間譜密度的形式。 國際標準化組織根據(jù)路面的功率譜數(shù)值，將道路分為 A、 B、 C、 D、 E五個等級。在實際使用摩托車的過程中，在等級越高的路面，摩托車大部分時間的行駛速度也越高，隨著路面等級的降低，摩托車大部分時間的行駛速度也隨之降低。 4 分析模型 建立并導(dǎo)入車架幾何模型 根據(jù)摩托車車架結(jié)構(gòu)和尺寸，在常有 CAD軟件 Pro/E中將摩托車車架建模并將所建模型導(dǎo)入有限元分析軟件 ANSYS。如下圖所示： 余書法 I202020201 機制 0705 班 7 圖 41 摩 托車車架結(jié)構(gòu)示意圖 調(diào)整修改車架幾何模型 由于分析存在 CAD軟件與 CAE軟件在模型表 示上的區(qū)別，有些幾何特征需要調(diào)整和修改，修改后的幾何模型如下圖所示： 余書法 I202020201 機制 0705 班 8 圖 42 修改后的摩托 車車架結(jié)構(gòu)示意圖 車架幾何模型網(wǎng)格化 根據(jù)車架的材料屬性與結(jié)構(gòu)受力特點，選取 SHELL63為網(wǎng)格單元，厚度取為 3mm。 SHELL63彈性殼。具有彎矩和薄膜特性?？沙惺芘c平面同方向及法線方向的荷載。每個節(jié)點 6個自由度： x， y， z方向和繞 x， y， z軸方向。有應(yīng)力強化和大變形能力。提供用于大變形分析的連續(xù)性相切矩陣。利用所選 單元，設(shè)定網(wǎng)格單元邊長為 5，劃分網(wǎng)格，共劃分有 21645個網(wǎng)格， 21718個 節(jié)點，車架結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模型如下圖 所示 ： 圖 43 摩托 車車架有限元模型 5 靜力 分析 車架強度分析 在車架上施加約束和載荷后的有限元模型如下圖所示： 余書法 I202020201 機制 0705 班 9 圖 51 摩托 車車架施加約束和載荷后的有限元模型 對應(yīng)的車架應(yīng)力圖如下： 圖 52 摩托 車車架結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖 從圖 52 中可以看出最大應(yīng)力為 ,小于材料的許用應(yīng)力值，該結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 , 余書法
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