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摩托车虚拟样机技术的研究及应用

杜静  
【摘要】:应用虚拟样机技术开发摩托车产品是借鉴、消化、吸收国外先进制造技术, 增强我国摩托车企业自主开发和技术创新能力的有效途径。利用虚拟样机技术, 在摩托车产品设计阶段对其运动学、动力学、强度、刚度、振动特性进行仿真, 可以实现产品的总体性能匹配和整体优化。因此,摩托车虚拟样机技术的研究, 对于缩短产品开发周期,降低成本,改进设计质量,提高市场竞争力有重要的 理论意义和实用价值。 论文以国家自然科学基金项目和重庆市科技攻关项目研究位支撑,结合重庆 宗申集团摩托车产品开发,对摩托车虚拟样机的若干关键问题进行了研究,为摩 托车虚拟样机的开发奠定了基础。论文的主要研究内容如下: 1) 系统研究了摩托车虚拟样机设计系统的体系结构,建立了以摩托车虚拟样 机建模和动态设计分析为重点的摩托车虚拟样机设计系统,提出了摩托车虚拟样 机开发的关键技术。 2) 根据摩托车覆盖件的特点,对摩托车覆盖件数字模型的重构流程、测量 数据处理、测量数据分割、初始曲面重构、曲面的拼接、曲面重构质量的评价 进行了系统研究,总结出了摩托车覆盖件三维数字模型重构实用方法,并在4款 摩托车覆盖件新产品的开发中成功应用。 3) 针对动态分析建模效率低、模型修改困难问题,提出了面向CAD/CAE 集成的参数化特征建模方法,建立了车架的参数化特征模型,为实现摩托车数字 模型的重用,缩短设计周期奠定了基础。 4) 对摩托车虚拟样机动态设计理论和动力学建模方法进行了研究。根据摩 托车产品降振需求,提出了摩托车动态设计原则:频率设计原则和动力响应设计 原则。建立了摩托车虚拟样机的动力分析模型。 5) 应用动态设计方法,研究了削弱发动机惯性激振力的平衡原理和方法,并 在发动机上进行了实际应用,大幅度降低了发动机的激振力。 6) 应用动态设计方法,对车架进行了结构动力分析,研究了在不同方向激振 力作用下车架的动态响应特性,为车架的动特性优化,实现发动机和车架动特性 的匹配、降低摩托车振动提供了理论依据。 7) 对摩托车发动机的弹性隔振系统进行了研究。提出了摩托车发动机的弹性 隔振原理和频率设计准则。建立了发动机弹性系统的动力学模型,确定了系统的 重庆大学博士学位论文 动特性参数,并将其应用于摩托车减振。试验表明,应用该研究成果设计的弹性 隔振器能有效地隔离发动机的高频振动,解决中、大摩托车振动问题。


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