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摩托车随机疲劳试验台的运动学与动力学分析

刘红领  
【摘要】:摩托车工业已经成为我国汽车产业的重要组成部分。提高质量,保证安全,缩短开发周期已成为广大客户和厂家的迫切要求。摩托车整车寿命和可靠性的研究正是针对这一需求开展的,它使摩托车从设计到生产中要求生产每一个环节都有质量的保证,其技术和社会意义是巨大的。 尽管在计算机的帮助下,摩托车可靠性的计算方法已得到改善,但是新车型的不断问世,轻合金、非金属材料的大量采用,使得试验积累的数据尚不足以整理出一个确定实用的计算模型,新车型在定型之前需要进行大量的试验。因而摩托车的室内可靠性试验处于十分重要的地位。 目前国际上如美国的MTS、德国的Scheck公司研制的室内试验设备功能比较完善,但价格昂贵;国内各厂家的室内道路模拟设备基本上为进口设备,在振动模拟方面仅能进行波形再现或者功率谱再现,没有在两个方面均进行模拟;在振动自由度方面仅具有垂直和水平方向的振动,而没有考虑摩托车在行驶过程中左右摆动的随机运动情况。 本文研究的摩托车随机疲劳试验台是为钱江摩托集团设计开发的,该系统不仅具有水平、垂直方向的振动,而且可以复现摩托车在行驶过程中左右摆动的情况,从而更加真实的反应摩托车在实际路面行驶时的运动规律。 本文首先进行逆运动学分析。摩托车随机疲劳试验台的执行机构为对称的两个双输入七杆机构,每个双输入七杆机构可以分解为一个五杆机构和两个液动连杆机构;运用逆运动学分析的方法,推导出了七杆机构中各个构件的位移、速度和加速度计算公式以及两个伸缩杆的运动变化规律,并进行了误差分析;计算出的各个杆件的位移、速度和加速度数据不仅可以用于系统最终驱动信号的生成,而且也为后面的动力学分析提供必要的数据准备。 然后进行双输入七杆机构的动力学分析。运用虚位移原理和拉格朗日方程,选定系统的广义坐标,列出系统的动能、势能和广义力的表达式,代入到拉格朗日方程中,导出二自由度机械系统的运动微分方程;并且,把运动学分析计算得到的数据和Pro/Engineer软件计算得到的各杆件的质量、转动惯量、质心坐标等数


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