基于虚拟样机技术摩托车发动机减振探究

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1、基于虚拟样机技术摩托车发动机减振探究摘要：摩托车行驶时的振动大小不仅影响摩托车的操作稳定性和行驶舒适性，而且严重时会影响驾驶者骑行的安全性。而引起摩托车振动的主要因素是发动机曲柄连杆机构往复运动产生的惯性力和惯性力矩，所以必须针对曲柄连杆设计相应的平衡机构，使发动机实现内部活塞往复运动时的动态平衡。根据某企业的摩托车两缸汽油发动机图纸，本文将虚拟样机技术应用于发动机减振设计过程，通过ADAMS/Engine建模并对其模型的动力学特性进行分析，依据仿真结果优化平衡机构的配置。Abstract：Thevibrationgeneratingdur

2、ingthemotorcycledrivingaffectsnotonlytheoperationstabilityanddrivingcomfortableofthemotorcycle,butalsotheridingsafetyofthedriver.Inaddition,themainfactorscausingmotorbike，svibrationaretheinertiaforceandinertiatorqueproducedbyreciprocatingofthecrankshaft-connectingrodmechan

3、ism・Therefore,itmustbedesignedoftheappropriatebalancemechanismtoachievethedynamicbalaneeofthemechanism.Thisarticleisbasedonatypeoftwocylindermotorcycleengine,andthevirtualprototypingmodelofthecrankshaft-connectingrodmechanismisbidltbyusingtheADAMS/Engine,thendynamicsSimula

4、tionsarecarriedoninthisarticle・Atlast,theconfigurationofthebalaneemechanismisoptimizedaccordingtotheSimulationresuIts.关键词：发动机；直列两缸式；虚拟样机技术；平衡轴；平衡块Keywords:engine；inline-twocylindertype；virtualprototypetechnology；balanceshaft；balanceweight中图分类号:U483文献标识码：A文章编号:1006-4311(201

5、4)16-0044-030引言发动机振动问题已经成为阻碍我国摩托车行业发展的一大障碍，它不仅影响摩托车的操作稳定性和行驶舒适性，而且严重时会影响驾驶者骑行的安全性。而引起发动机振动的一个根本原因就是曲柄连杆机构周期性运动产生的惯性力和惯性力矩。为了降低甚至消除振动，采用的方法一般为两种：①在曲柄连杆机构上配置适当的平衡重；②在发动机上增加一个平衡轴［1］。配置平衡重只是用于平衡发动机振动的一阶惯性力，即在曲柄的相反端装上适当的平衡重，利用平衡重质量旋转所产生的离心力平衡活塞连杆往复产生的惯性力。而采用平衡轴减振方式又有两种：双平衡轴和单平衡

6、轴。双平衡轴的机构复杂，成本昂贵，而且占用空间大,一般在汽车发动机上使用，或者应用于大排量的摩托车发动机［2］。单平衡轴是采用单一的平衡轴，是在平衡重法的基础上进行二次一阶惯性力平衡，能很好地弥补平衡重的缺陷，而且占用空间小，成本低，机构简单，非常适合应用于小排量摩托车［2,3］o目前，我国的摩托车企业一般使用平衡配重和单平衡轴来降低发动机的振动［3］。但是面临的问题是振动的问题并没有得到很好的解决。究其原因，很大部分在于在设计过程中需要不断制造物理样机，反复试验，因此开发成本高，周期长，研发风险高，特别是中小型企业无法负荷，无法深入系统地

7、对发动机研究［4］o针对此现状，本文基于虚拟样机技术，建立摩托车发动机的参数模型，对模型进行仿真试验，得出平衡重和平衡轴的优化结果，为之后的摩托车发动机的平衡优化设计提供参考。1两缸摩托车发动机振动分析1.1发动机曲柄连杆机构受力分析活塞式发动机的工作循环中，活塞在气缸内做高速的往复直线运动，必然在活塞组件（活塞、活塞环、活塞销等等）和连杆上产生较大的往复惯性力、往复惯性力矩、旋转惯性力等等［3］。如果这些振动源不能在发动机内通过与其他力达到相互平衡，就会把力通过曲柄轴承传给发动机悬置点，进而传到整个车身，引起摩托车整车的振动。根据文献［6

8、］、［7］、［8］,对于0-180°曲拐布置的两缸发动机，旋转惯性力、一阶往复惯性力和二阶往复惯性力矩由于发动机自身构造已经得到完全平衡。所以本文的减振研究对象为旋转惯性力矩和一