文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
摩托车总体设计的动态性能分析及结构优化设计的研究
姓名:张志弘
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:何玉林
20051101
中文摘要
摘要
论文将 CAE 延伸到摩托车总体设计阶段,在探讨摩托车总体配置和布局设计
时,就对其各部件的动力性能匹配进行分析和结构优化设计,以避免由总体设计
不当造成的振动,提高整车性能。论文以国家自然科学基金项目“基于集成产品
模型的可重用设计理论和方法研究”(50375161)和重庆市重点科技攻关项目“摩托
车产品智能化开发技术研究”(7823-10)为支撑,在摩托车有限元模型的基础上进
行研究,主要包括以下几个方面的内容。
①为在总体设计阶段对车架、摩托车整车进行性能分析,建立车架、整车的
有限元模型。根据实验测试数据和有关标准规范,以总体设计阶段得出的车架几
何模型为基础,通过模型简化、单元类型确定、网格划分、工况设置、边界处理、
物理特性赋予等,建立车架的有限元模型。并基于此,建立整车的有限元模型,
包括车架、发动机、悬架、轮胎、乘员、油箱等。
②为了解车架、整车结构之间的关系和整个系统的动特性,对车架进行模态
分析,对整车进行模态分析和频率响应分析,得出其固有频率和整车在常用转速
范围内的振动数据。通过实验模态测试和整车振动测试,修改有限元模型并验证
其正确性。
③以减振和提高摩托车整车性能匹配为目的,在所建立的有限元模型的基础
上,对车架和整车结构进行优化。根据动态分析得出的数据,建立结构优化的数
学模型,使用改进的可行方向法,对车架和整车的板厚、管径及其壁厚、前后减
振器的弹性系数和阻尼系数等进行寻优。使用最优值对摩托车进行分析,并与原
车的振动情况对比。
④为解决③中结构优化变量容易局部收敛和无法进行离散变量寻优的缺点,
基于遗传算法,对摩托车整车进行了动力学性能的优化匹配。使用浮点数编码对
连续变量寻优,使用二进制编码对连续和离散混合变量的寻优。得出了遗传算法
的寻优跟踪图,使用最优值对摩托车进行分析,并与原车的振动情况进行了对比。
⑤通过总结有限元建模、分析、验证的知识和数据,建立了摩托车辅助有限
元分析系统,与分析软件集成使用,用以指导不同类型摩托车的有限元分析。开
发了摩托车辅助结构优化系统,可以使用改进可行方向法和遗传算法对摩托车进
行性能优化和匹配,提高了优化效率。
关键词:减振,性能匹配,结构优化,敏度分析,遗传算法
I
英文摘要
ABSTRACT
CAE has been studied in the total design stage of motorcycle in this paper.
Meanwhile, integrated performances ponents and structural optimization have
been realized in this paper while designing overall disposition and layout. Then
vibration due to improper total design has been reduced. Therefore the integrated
performance of motorcycle has been improved. These have been studied grounded on
the project of National Natural Science Foundation (50375161)—“The reusable design
theory and the method research based on the integrated product model”and Chongqing
science & technology key project—“The intelligent development technical research of
motorcycle products”based on finite element model. The main contents are as follows:
① The finite element model of frame and integrated motorcycle have been
established to analyze their performance in total design phase. According to
experime