3 优化结果验证
根据优化后发动机一阶往复惯性力方向,对结构的边界条件进行调整和频率响应分析,得到各测点的振动加速度值,图7~图9为左手把、左主脚蹬、左副脚蹬随发动机频率变化的振动加速度曲线。
从优化后结构的频率响应分析结果看到,左手把处约在146 Hz时出现峰值,且振动加速度值明显下降,x方向的振动加速度降为15 g,z方向的振动加速度降为8g;左主脚蹬x方向的加速度峰值略有所增加,但出现峰值的频率由原来的101 Hz变为80 Hz,即对应的发动机转速由原来的6 000 r/min变为4 800 r/min时出现峰值,在摩托车实际使用状态下,发动机6 000r/min使用频率要高一些;左主脚蹬z方向的加速度峰值降为24 g;左副脚蹬处约在100 Hz时x方向出现峰值,且振动加速度值有所增加,振动加速度由原来的24 g增大至29 g,在发动机整个转速范围内:方向的振动较小。
由此可见,优化后6个测点的加权加速度总体减小,特别是手把处的减小幅度较大,主脚蹬处减小幅度较小,但在副脚蹬出振动加速度略有所提高。
4 结论
通过对某款摩托车建立了动力学分析模型,模拟了结构在发动机激励载荷作用下的频率响应特性,得到对骑乘舒适性影响较大的车架几个关重点的振动加速度随发动机频率变化曲线。在此基础上,以6个点在发动机整个频率范围内的加权平方根值作为优化目标函数,以发动机的主倾角作为设计变量,进行结构优化分析计算,寻找到最优的发动机一阶往复惯性力方向,使6个测点在发动机常用频率范围内的振动加速度几何加权均方根值最小,其值由原来的9.2 g降为7.9 g,从而提高了摩托车的乘坐舒适性。将该优化方法运用于摩托车产品研发中,可以有效指导产品设计与结构改进。
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