多体动力学的三轮摩托车动态特性研究.pdf

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1、设备设计／诊断维缈再制造现代制造工程2010年第10期多体动力学的三轮摩托车动态特性研究。韩翔(徐州工程学院机电学院，徐州221008)摘要：为了获得三轮摩托车人一车系统在振动载荷下的各项动态特性指标，基于多体动力学理论，对整个系统的固有频率、模态振型、加速特性和制动特性进行研究，得到系统在各状态下的性能指标，并对研究结果进行评价，为整车开发和优化设计提供了参考指标。关键词：三轮摩托车；系统模态；加速特性；制动特性中图分类号：THl64文献标识码：B文章编号：167l-3133(2010)10训119卅3Studyonthedynamiccharacteristic

2、oftricyclebasedonmultibodydynamicsHANXiang(DepartmentofMechanicalEngineeringandElectronics，XuzhouInstituteofTechnology，Xuzhou221008，Jiangsu，China)Abstract：Toacquirevariousdynamiccharacteristicofthetricycle’sman-machine．analyzeditsnaturalfrequencyandvibrationmodeandacceleratecharacteris

3、ticandbrakecharacteristic．Intheend，nlan·machinesystemdynamicindexweregotandap-praised．Ithassignificanceinthedesignanddevelopmentoftricycleandfurtheroptimizationofitsdm町niccharacteristics．Keywords：tricycle；systemmode；accelerationcharacteristic；brakingcharacteristicO引言三轮摩托车(以下简称三轮车)是一个由多

4、种形状的零件和部件组成的一个比较复杂的多自由度质量-冈4度阻尼系统，在实际行驶过程中承受着由路面不平、发动机运转和三轮车结构件等产生的振动载荷。获得其在动载荷下的人一车系统的动态特性指标对整车的开发及结构优化设计尤为重要。为了获得三轮车人-车系统的各项动态特性指标，本文首先基于多体动力学理论，利用UG和ADAMS软件协同仿真，建立三轮车的多体动力学模型。然后，在此基础上研究三轮车系统的固有频率、模态振型、加速特性和制动特性，得到三轮车人一车系统的性能指标，并对研究结果进行评价，为整车开发和优化设计提供参考。l建立三轮车人．车系统的多体动力学模型将在UG软件中建立的三

5、轮车人一车系统三维模型导人到ADAMS软件中，同时删除钢板弹簧和轮胎刚体模型(它们的动力学模型后面添加)。然后，根据各部件的相对约束和运动关系，建立包含车身、方向把总成、前轮、后轮和后桥等部件的运动学模型⋯。在运动学模型的基础上建立三轮车整车的多体动力学模型¨J。在这个过程中，钢板弹簧的创建是一个难点。本文解决的办法是用ADAMS／Chassis中的Beam梁法来创建【2J，并以．adm文件格式导人到View中，之后与车架之间定义实体一实体类型的Contact。在前减振器上、下筒间添加Spring-Damper力来模拟弹性和阻尼的作用。发动机通过Bushing与车架

6、相固定，乘员与车架也添加Bushing以模拟坐垫。最后，加入路面和轮胎特性信息，其中，轮胎采用UA轮胎模型，路面类型根据需要采用不同的类型旧1。建立的三轮车整车多体动力学模型如图1所示，系统模型由14个构件和13个铰链组成，共16个自由度。·徐州市工业科技计划项目(x20060089)；徐州工程学院科技基金(XKY20072297)119现代制造工程2010年第10期设备设计／诊断维缈再制造图l三轮车整车多体动力学模型加速度与俯仰角加速度变化曲线如图2所示。铲哆吕<己H×魁瑙晏《·棚矿粤薯3＼魁蚓是援肇警2系统模态分析图2驾驶员质心的直线加速度与俯仰角加速度变化曲线

7、为了避免三轮车人-车系统的固有频率在人体的敏感频率范围内，改善骑乘的舒适性与平顺性，必须对系统模态进行分析。利用ADAMS／vibration对三轮车人．车的系统模态进行分析HJ，得到如表l所示的整车系统的各阶固有频率和振型。表1系统各阶固有频率和振型由表1可以看出，该三轮车的骑乘舒适性不是很好，其中在人体最敏感频率4～12．5Hz内‘引，出现了多个共振频率，因此，需要对该车参数进一步优化，以便使该车的固有频率尽量避开人体的敏感频率，提高其骑乘的舒适性。3加速特性分析在研究三轮车人一车系统的直线加速特性时，采用平直路面类型№J，方向把与前立管为固定铰约束，将三轮