车架模态分析报告.pdf

110ZH车架模态分析报告编制:审核:批准:2006年3月15日第一章车架模态分析一、模态分析模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模态分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了某结构在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。由于车架的结构振动会直接引起驾驶室振动,所以分析三轮摩托车振动时,应对车架进行模态和响应分析,优化车架结构,并从工艺设计上保证乘客的安全、舒适。三轮摩托车车架是一个多自由度弹性振动系统,作用于这个系统的各种激扰力就是使摩托车产生复杂振动的动力源。引起各种激扰力的因素可概括为两类:一是摩托车行驶时路面不平度对车轮作用的随机激振;二是发动机运转时引起的简谐激振。如果这些激励力的激振频率和车架的某一固有频率相吻合时,就会产生共振,并导致在车架上某些部位产生数值很大的共振动载荷,影响乘骑的舒适性,而且往往会造成车架有被破坏的危险。因此,车架的动态设计要求车架具有一定的固有频率和振型,这样才能保证车架具有良好的动态特性。本次分析主要针对车架进行模态分析,以期预计车架主要模态的固有频率和形状,并借以指导车架改进设计,达到优化摩托车动态性能的目的。1、模态分析处理本次分析采用自由边界条件下的模态分析(即不添加任何边界支撑和约束力,计算车架的自由模态。)和添加6个车架的边界条件状态下的模态分析(左右板簧4个,前轮支撑轴承处2个)。、模型材料参数车架材料为:Q235,有限元分析过程中材料参数为:密度7829kg/m^3杨氏模量196000N/mm^、网格划分由于车架模型较复杂,采用映射网格划分难度较大,所以采用自由网格划分。:±500RPM最大扭矩10N•M最大扭矩转速7500±500RPM怠速转速1500±100RPM在自由模态中,存在六个刚体模态:三个移动模态,三个转动模态。这六个刚体模态的固有频率都接近0HZ。在确定模态分析频率范围时,频率下限可定位0HZ;在考虑到实际发动机转速对应的频率和路面激励对应的频率,上限可定为200HZ。在本次分析中去这个范围内的前十阶模态作为分析结果。。+-003下图为车架一阶模态应力图。应力图中黄色标记均是应力集中严重的地方,如果该模态的频率在设计中不可避免,应该在焊接工艺和质量检验过程中予以重视。。+-003下图为车架二阶模态应力图。应力图中黄红色标记均是应力集中严重的地方,如果该模态的频率在设计中不可避免,应该在焊接工艺和质量检验过程中予以重视。。+-003下图为车架三阶模态应力图。应力图中黄红色标记均是应力集中严重的地方,如果该模态的频率在设计中不可避免,应该在焊接工艺和质量检验过程中予以重视。。+-003下图为车架四阶模态应力图。应力图中黄色标记均是应力集中严重的地方,如果该模态的频率在设计中不可避免,应该在焊接工艺和质量检验过程中予以重视。。+-003下图为车架五阶模态应力图。应力图中黄色标记均是应力集中严重的地方,如果该模态的频率在设计中不可避免,应该在焊接工艺和质量检验过程中予以重视。