隨機(jī)激勵(lì)下lx-200型摩托車振動(dòng)分析

隨機(jī)激勵(lì)下lx-200型摩托車振動(dòng)分析

1路面系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)基于實(shí)際使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和模型中各種道路設(shè)施性能的研究，確保規(guī)范的科學(xué)性和合理性，反映實(shí)際駕駛情況的道路負(fù)荷信號(hào)及其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果是疲勞分析、規(guī)劃性研究和小規(guī)模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。所以需要通過(guò)試驗(yàn)場(chǎng)選擇適當(dāng)?shù)穆范?確定各個(gè)路段的先后順序并組成一定的循環(huán)路線,使車輛在試驗(yàn)中能夠受到在實(shí)際使用中所碰到的各種工況,并以一定的車速累計(jì)行駛至某一規(guī)定里程來(lái)獲取摩托車整車及零部件設(shè)計(jì)、制造水平的可靠性數(shù)據(jù),目的是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)使被試車輛最大程度地暴露出結(jié)構(gòu)或零部件設(shè)計(jì)上的缺陷,而這一工作的關(guān)鍵在于選擇試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)的特定路面。這就需要研究摩托車在試驗(yàn)場(chǎng)特定路面行駛時(shí)的振動(dòng)響應(yīng),找出各種路面信號(hào)響應(yīng)的變化規(guī)律。針對(duì)海南試驗(yàn)場(chǎng)耐久五號(hào)道,采集了一定車速下各典型路面的載荷譜。分析了不種路面對(duì)摩托車駕駛的舒適性影響,得到了路面狀況對(duì)摩托車不同部位響應(yīng)的變化規(guī)律,從而為摩托車舒適性和室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)及CAE分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2公共道路/國(guó)務(wù)道路試驗(yàn)試車道路載荷譜的采集試驗(yàn)就是為了得到汽車在實(shí)際道路行駛中的載荷信息,在該車實(shí)際運(yùn)用地區(qū)的公共道路或者試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行試車道路試驗(yàn),以獲取道路載荷譜。對(duì)于實(shí)車道路載荷譜采集試驗(yàn)是獲得車輛在特定路面上真實(shí)路譜的關(guān)鍵,也是后續(xù)室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)、仿真分析的可靠依據(jù)。2.1加速度信號(hào)是道路載荷譜的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行道路載荷譜采集之前,首先需要確定采譜的測(cè)點(diǎn),由于車架結(jié)構(gòu)及受載的復(fù)雜性,給測(cè)點(diǎn)的選擇帶來(lái)了一定的難度。布置測(cè)點(diǎn)時(shí),應(yīng)以車架為主,兼顧其它總成和零部件,從而有效的獲得我們所需要的各種信息。加速度信號(hào)能夠描述摩托車的振動(dòng)特性和舒適性,同時(shí)也是為相關(guān)分析、模擬迭代以及為今后摩托車各種總成、零部件的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),因此加速度信號(hào)是道路載荷譜必須采集的信號(hào)。為了準(zhǔn)確地確定車身上的測(cè)點(diǎn),使用最少的測(cè)點(diǎn)數(shù)獲得盡可能多的車身信息,我們對(duì)影響乘坐舒適性較大的手把、坐墊、腳踏和能直接反應(yīng)道路譜狀態(tài)的前后軸布置了加速度傳感器。2.2試驗(yàn)方案及條件試驗(yàn)路段的選擇需要綜合考慮摩托車的使用范圍及相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。選取了海南汽車試驗(yàn)場(chǎng)耐久性5號(hào)道,該路段集中、濃縮、強(qiáng)化了實(shí)際使用條件下的各種使用工況,并且試驗(yàn)條件比較穩(wěn)定,可比性強(qiáng)。其路面包括水泥路、條石路、石板路、丙種亂石路、柏油路、魚鱗坑路、沙土路、波形路、比利時(shí)路、搓板路、石塊路和水泥路。2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)軟件被測(cè)對(duì)象為某摩托車公司新開發(fā)的lx-200跨騎式摩托車。試驗(yàn)儀器包括某公司的16通道低電平輸入、16通道高電平輸入的SOMateDAQ數(shù)字采集系統(tǒng),筆記本電腦及其外部設(shè)備。應(yīng)用軟件包括FlexTestGT系統(tǒng)軟件,MTS730.00,SoMatTCE系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)采集軟件,MTSRPCPro數(shù)據(jù)管理和處理軟件和CRPC-Pro軟件。該測(cè)試系統(tǒng)的流程框圖,如圖1所示。2.4身體各條件控制車速采樣前駕駛?cè)藛T應(yīng)對(duì)各種路面進(jìn)行主觀評(píng)價(jià),然后在駕駛員身體能夠承受的車速范圍內(nèi)控制車速。通過(guò)某公司的eDAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到了各典型路面各個(gè)布置點(diǎn)的加速度響應(yīng)信號(hào),坐墊處沿鉛垂方向的加速度信號(hào),如圖2所示。3道路負(fù)荷譜分析3.1加速度響應(yīng)信號(hào)分析3.1.1不同固定路對(duì)無(wú)人機(jī)振動(dòng)的影響為討論摩托車在各路面激勵(lì)下的響應(yīng)特征,計(jì)算出了其振動(dòng)加速度的統(tǒng)計(jì)值,部分路段的統(tǒng)計(jì)情況,如表1所示。道路載荷譜的統(tǒng)計(jì)特征值是描述其強(qiáng)度特性的重要指標(biāo),其中標(biāo)準(zhǔn)差代表了振動(dòng)的強(qiáng)弱程度,均方根值代表了統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度的指標(biāo)。綜合各種路面下摩托車響應(yīng)的特征值,能初步判斷不同固定路面對(duì)摩托車各部位運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響以及不同部位在一定路面上的敏感程度。從初步的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看出,魚鱗坑路的振動(dòng)最劇烈,比利時(shí)路次之,柏油路和水泥路運(yùn)行最平穩(wěn),即標(biāo)準(zhǔn)差越小的路面摩托車運(yùn)行越平穩(wěn),標(biāo)準(zhǔn)差越大的路面越陡峭,振動(dòng)越大,舒適性越差。摩托車的振動(dòng)主要由坐墊、腳踏及手把部位傳至人體,決定乘員的舒適性。首先路面的不平激勵(lì)通過(guò)輪胎及減震器的衰減后傳遞給車架,再由車架傳遞至座位、手把、腳踏處,最后直接作用在人體,而前后軸的振動(dòng)直接來(lái)于路面的激勵(lì),能直接反映路面的實(shí)際振動(dòng)情況,由表1可以看出前后軸的加速度明顯大于坐墊、手把、腳踏處的加速度,即能量得到了較好的衰減,說(shuō)明該車具有較好的減震性。3.1.2加速度和激振頻率自功率譜反映了振動(dòng)能量在各個(gè)頻率上的分布情況。研究了若干測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理后的功率譜密度及峰值頻率分布。從不同路面上各個(gè)測(cè)點(diǎn)的功率譜圖可以得出以下結(jié)論:車輛在柏油路和水泥路上以12km/h速度行駛時(shí),其坐墊和腳踏處的垂直振動(dòng)加速度能量分布類似,坐墊處加速度振動(dòng)能量主要集中在77Hz和102Hz附近;腳踏處加速度振動(dòng)能量主要集中在102Hz;手把處加速度振動(dòng)能量較分散:水泥路主要集中在10Hz、93Hz、170Hz附近,柏油路主要集中在10Hz、83Hz、90Hz、170Hz附近,但是170Hz處的能量明顯較大?？梢姲赜吐泛退嗦访鎸?duì)車架的舒適性影響較小,行駛較平順,其激振能量可能主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)引起。在搓板路和魚鱗坑路上,激振的能量都比較分散。魚鱗坑路上,坐墊和腳踏的頻率成分都主要集中在12Hz,22Hz,98Hz,102Hz其中98Hz和102Hz的能量最大,手把處的能量主要集中在12Hz、22Hz,其中22Hz處能量較大。搓板路上坐墊和腳踏處的頻率成分主要集中在97Hz、107Hz,手把處的能量主要集中在121Hz、22Hz、30Hz、88Hz、97Hz、107Hz,其中,97Hz、107Hz處較為突出?？梢婔~鱗坑路和搓板路面對(duì)摩托車的振動(dòng)影響較大,平順性較差,且路面的激勵(lì)頻率可引起共振,影響壽命和舒適性,因此可爭(zhēng)對(duì)這幾處頻率點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。坐墊處的加速度功率譜圖,如圖3所示。4對(duì)起落架性能的影響(1)魚鱗坑路和搓板路的路面激勵(lì)最強(qiáng),在坐墊,手把和腳踏處的垂直加速度方差為各段中最大,且在這三處中,手把處相對(duì)較大。(2)摩托車座位和腳踏板處的響應(yīng)主要集中于(80~1