随机激励下lx-200型摩托车振动分析

随机激励下lx-200型摩托车振动分析

1路面系统优化设计基于实际使用数据统计和模型中各种道路设施性能的研究，确保规范的科学性和合理性，反映实际驾驶情况的道路负荷信号及其统计分析结果是疲劳分析、规划性研究和小规模设计的基础。所以需要通过试验场选择适当的路段,确定各个路段的先后顺序并组成一定的循环路线,使车辆在试验中能够受到在实际使用中所碰到的各种工况,并以一定的车速累计行驶至某一规定里程来获取摩托车整车及零部件设计、制造水平的可靠性数据,目的是在尽可能短的时间内使被试车辆最大程度地暴露出结构或零部件设计上的缺陷,而这一工作的关键在于选择试验场内的特定路面。这就需要研究摩托车在试验场特定路面行驶时的振动响应,找出各种路面信号响应的变化规律。针对海南试验场耐久五号道,采集了一定车速下各典型路面的载荷谱。分析了不种路面对摩托车驾驶的舒适性影响,得到了路面状况对摩托车不同部位响应的变化规律,从而为摩托车舒适性和室内台架试验及CAE分析提供了基础数据。2公共道路/国务道路试验试车道路载荷谱的采集试验就是为了得到汽车在实际道路行驶中的载荷信息,在该车实际运用地区的公共道路或者试验场进行试车道路试验,以获取道路载荷谱。对于实车道路载荷谱采集试验是获得车辆在特定路面上真实路谱的关键,也是后续室内台架试验、仿真分析的可靠依据。2.1加速度信号是道路载荷谱的基础数据进行道路载荷谱采集之前,首先需要确定采谱的测点,由于车架结构及受载的复杂性,给测点的选择带来了一定的难度。布置测点时,应以车架为主,兼顾其它总成和零部件,从而有效的获得我们所需要的各种信息。加速度信号能够描述摩托车的振动特性和舒适性,同时也是为相关分析、模拟迭代以及为今后摩托车各种总成、零部件的室内模拟实验提供基础数据,因此加速度信号是道路载荷谱必须采集的信号。为了准确地确定车身上的测点,使用最少的测点数获得尽可能多的车身信息,我们对影响乘坐舒适性较大的手把、坐垫、脚踏和能直接反应道路谱状态的前后轴布置了加速度传感器。2.2试验方案及条件试验路段的选择需要综合考虑摩托车的使用范围及相应的试验标准。选取了海南汽车试验场耐久性5号道,该路段集中、浓缩、强化了实际使用条件下的各种使用工况,并且试验条件比较稳定,可比性强。其路面包括水泥路、条石路、石板路、丙种乱石路、柏油路、鱼鳞坑路、沙土路、波形路、比利时路、搓板路、石块路和水泥路。2.3系统实现及系统软件被测对象为某摩托车公司新开发的lx-200跨骑式摩托车。试验仪器包括某公司的16通道低电平输入、16通道高电平输入的SOMateDAQ数字采集系统,笔记本电脑及其外部设备。应用软件包括FlexTestGT系统软件,MTS730.00,SoMatTCE系统管理和数据采集软件,MTSRPCPro数据管理和处理软件和CRPC-Pro软件。该测试系统的流程框图,如图1所示。2.4身体各条件控制车速采样前驾驶人员应对各种路面进行主观评价,然后在驾驶员身体能够承受的车速范围内控制车速。通过某公司的eDAQ数据采集系统采集到了各典型路面各个布置点的加速度响应信号,坐垫处沿铅垂方向的加速度信号,如图2所示。3道路负荷谱分析3.1加速度响应信号分析3.1.1不同固定路对无人机振动的影响为讨论摩托车在各路面激励下的响应特征,计算出了其振动加速度的统计值,部分路段的统计情况,如表1所示。道路载荷谱的统计特征值是描述其强度特性的重要指标,其中标准差代表了振动的强弱程度,均方根值代表了统计强度的指标。综合各种路面下摩托车响应的特征值,能初步判断不同固定路面对摩托车各部位运动状态的影响以及不同部位在一定路面上的敏感程度。从初步的统计结果可看出,鱼鳞坑路的振动最剧烈,比利时路次之,柏油路和水泥路运行最平稳,即标准差越小的路面摩托车运行越平稳,标准差越大的路面越陡峭,振动越大,舒适性越差。摩托车的振动主要由坐垫、脚踏及手把部位传至人体,决定乘员的舒适性。首先路面的不平激励通过轮胎及减震器的衰减后传递给车架,再由车架传递至座位、手把、脚踏处,最后直接作用在人体,而前后轴的振动直接来于路面的激励,能直接反映路面的实际振动情况,由表1可以看出前后轴的加速度明显大于坐垫、手把、脚踏处的加速度,即能量得到了较好的衰减,说明该车具有较好的减震性。3.1.2加速度和激振频率自功率谱反映了振动能量在各个频率上的分布情况。研究了若干测点数据处理后的功率谱密度及峰值频率分布。从不同路面上各个测点的功率谱图可以得出以下结论:车辆在柏油路和水泥路上以12km/h速度行驶时,其坐垫和脚踏处的垂直振动加速度能量分布类似,坐垫处加速度振动能量主要集中在77Hz和102Hz附近;脚踏处加速度振动能量主要集中在102Hz;手把处加速度振动能量较分散: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处的能量明显较大。可见柏油路和水泥路面对车架的舒适性影响较小,行驶较平顺,其激振能量可能主要是由发动机引起。在搓板路和鱼鳞坑路上,激振的能量都比较分散。鱼鳞坑路上,坐垫和脚踏的频率成分都主要集中在12Hz,22Hz,98Hz,102Hz其中98Hz和102Hz的能量最大,手把处的能量主要集中在12Hz、22Hz,其中22Hz处能量较大。搓板路上坐垫和脚踏处的频率成分主要集中在97Hz、107Hz,手把处的能量主要集中在121Hz、22Hz、30Hz、88Hz、97Hz、107Hz,其中,97Hz、107Hz处较为突出。可见鱼鳞坑路和搓板路面对摩托车的振动影响较大,平顺性较差,且路面的激励频率可引起共振,影响寿命和舒适性,因此可争对这几处频率点进行改进。坐垫处的加速度功率谱图,如图3所示。4对起落架性能的影响(1)鱼鳞坑路和搓板路的路面激励最强,在坐垫,手把和脚踏处的垂直加速度方差为各段中最大,且在这三处中,手把处相对较大。(2)摩托车座位和脚踏板处的响应主要集中于(80~1