摩托車車架結構動力學分析畢業(yè)設計word格式(編輯修改稿)
2026-01-04 02:55 本頁面
【文章內容簡介】 擴展到流體力學 、 傳熱學 、 電磁學等領域。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。 試驗模態(tài)分析是研究結構動態(tài)特性的有效方法 。 通過對摩托車車架結構的試驗模態(tài)分析 ， 可以識別摩托車結構系統(tǒng)的模態(tài)參數和動力參數 ， 發(fā)現實際結構上存在的問題 。 國內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驗 。 運用試驗方法研究結構的動態(tài)特性已經有一套比較成熟的理論 。由于 計算機技術的飛速發(fā)展 ， 已經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 ， 對設計研究產生了很大的影響 。國內外很多廠商都采用了有限元分析軟件進行設計。有限元分析軟件在汽車的設計中應用廣泛，在摩托車的設計中也有應用。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、底座的結構材料均為 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)動機結構 緊湊，在發(fā)動機設計時，通常不采用復雜的平衡一階和二階往復慣性力機構，而采用過量平衡的方法，把一部分往復慣性力轉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慣性力 ； (2) 過量平衡塊產生的離心力在與氣缸垂直方向上的分力 ； (3) 二級往復慣性力 。 將上述三個力加在摩托車有限元模型相應節(jié)點上，即可求出結構動力響應。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，這種隨機激勵產生的振動可引起乘員的不適，也可引起結構的疲勞破壞，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屬于隨機振動問題的范疇，該激勵需要以功率和相關譜密度的形式施加?？梢杂脤ｉT的路面計算經過測量、計算得到所要施加的路面功率譜，也可以參考有關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構動力響應時，需要根據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路面的功率譜數值，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 建立并導入車架幾何模型 根據摩托車車架結構和尺寸，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 托車車架結構示意圖 調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 車車架結構示意圖 車架幾何模型網格化 根據車架的材料屬性與結構受力特點，選取 SHELL63為網格單元，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，設定網格單元邊長為 5，劃分網格，共劃分有 21645個網格， 21718個 節(jié)點，車架結構網格模型如下圖 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 對應的車架應力圖如下： 圖 52 摩托 車車架結構應力圖 從圖 52 中可以看出最大應力為 ,小于材料的許用應力值，該結構設計合理。 , 余書法
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