山地自行車騎行動態(tài)性能研究論文-在線瀏覽
2024-08-08 14:23本頁面
【正文】 近年來出現(xiàn)的新型山地自行車，其懸掛系統(tǒng)技術(shù)含量高，獲得的成果科技附加值多，且全減振山地自行車與有良好發(fā)展勢頭的電動自行車這兩者懸掛系統(tǒng)間可供相互借鑒之處頗多。 在山地自行車及其它類型自行車結(jié)構(gòu)與機構(gòu)設計方面，1990 年西北輕工業(yè)學院的劉云霞、馬中興等對自行車在正常騎行狀況下的承載進行了測試與分析，得出“騎行者—自行車”傳遞系統(tǒng)載荷的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；之后，沈義明、晏恒等以車架重量最小為目標對車架結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計，并對車架剛度、強度進行了校核； 2000 年臺灣國立中山大學機械工程研究所的許正和，陳正升對減振山地自行車后懸架機構(gòu)進行了分析與設計，并設計了相應的分析與設計計算機程序；2001 年北京工業(yè)大學的王建華、楊文通等基于運動自行車車架結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設計，開發(fā)了專用的 CAD 設計系統(tǒng)。 國外山地自行車研究動態(tài)及存在問題 加利福尼亞大學的某研究團隊從 80 年代初至 90年代末一直從事自行車相關研究，主要工作如下：1981 年研究車把承受的載荷時，將人體上臂和小臂處理為剛體而不是集中質(zhì)量；1983 年研究了承受路面激勵時，公路自行車車架主要零部件承受載荷情況；1985 年研究了騎行者坐姿下車架所受載荷的試驗測量方法和仿真分析方法；1990 年研制了一種便攜式數(shù)字信號采集處理系統(tǒng)，用來測量自行車在騎行過程中鞍座、車把和腳蹬處的載荷；1993 年研究了騎行者在站立姿態(tài)下車架所受載荷的試驗測量方法和仿真分析方法；1994 年建立騎行者—自行車系統(tǒng)模型，采用試驗和仿真兩種方法，分析在不平坦的路面上騎行時山地自行車車架所受的載荷情況，比較了騎行者處于坐與站立兩種姿態(tài)下的狀況；1994 年指出對于杠桿式單臂懸架結(jié)構(gòu)的車型，鉸點越高，對由騎行者引起的能量損失越顯著；1996 年用 Kane 法建立騎行者—自行車系統(tǒng)動力學模型，用仿真方法分析騎行者引起的能量損失與減振彈簧、阻尼減振器、鉸點位置等參數(shù)的關系；1997 年以懸架系統(tǒng)能量損失最小為目標，對鉸點的位置進行優(yōu)化，對騎行狀況、腳蹬運動、彈簧和阻尼參數(shù)以及鏈條參數(shù)進行靈敏度分析。第二章 山地自行車車架振動試驗及仿真試驗 引言 以研究的目的為導向，抽象出最能反映客觀實際的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)是本文研究的一個主要目標。本文后續(xù)的分析工作將在該車架模型的基礎上展開。該車車架主要材料為鋁合金，其后懸架采用四連桿減振機構(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。參考樣車設置零部件密度，由 Pro/ENGINEER 軟件完成剛體質(zhì)量屬性包括各個零部件質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動慣量的計算。同時使用 ADAMS 軟件對安裝彈簧減振器時的試驗系統(tǒng)固有頻率進行預估，得系統(tǒng)一、二階固有頻率分別為 和 。 (22)ISO2631 中的頻域加權(quán)均方根值aw可以采用加速度譜對其進行估計 (23)式中W i 為 ISO26311 中規(guī)定的第 i 個 1/3 倍頻程頻帶的頻率加權(quán)系數(shù):ai 為第i個 1/3 倍頻程頻帶的加速度均方根值。ISO26311 中未對車把處頻率加權(quán)系數(shù)W i 進行規(guī)定，有待進一步研究。由于標準中未對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對人體的影響，近似將aw 值作為減振器減振效果評價指標。山地自行車騎行路況惡劣（如碎石路面），當騎行速度較快時，路面對山地自行車激振頻率普遍大于6Hz ，當激振頻率大于6Hz 時，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。而對于在較為平緩路面騎行的山地自行車，且騎行速度較慢時，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。使用ADAMS 軟件建立試驗系統(tǒng)激振試驗臺仿真模型，并進行選定頻率下的仿真試驗。 通過實測與仿真結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，當車架安裝彈簧減振器時，本章所建立仿真系統(tǒng)與試驗系統(tǒng)近似程度較好，將其作為山地自行車動力學分析的模型具有一定的可靠性；而安裝另兩類減振器時兩種系統(tǒng)存在較大的差異。第三章 路—山—人系統(tǒng)的建立及其系統(tǒng)力學分析 引言在前幾章的基礎上， 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
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