摩托車車架振動(dòng)控制與優(yōu)化

黃國(guó)鵬，賈志超，雷 鵬，劉進(jìn)偉

（隆鑫通用動(dòng)力股份有限公司，重慶400052）

0 前言

中國(guó)摩托車行業(yè)從2012年開始進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，傳統(tǒng)摩托車受汽車、電動(dòng)車的市場(chǎng)沖擊，其部分功能和用途被替代，過去的主流消費(fèi)市場(chǎng)逐步縮小，城市出行及休閑娛樂等需求凸顯，隨著市場(chǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)及摩托車主要用途改變，摩托車振動(dòng)舒適性也越來越受到用戶的關(guān)注。摩托車振動(dòng)問題不僅影響摩托車的行駛平順性和駕乘舒適性，還容易導(dǎo)致整車及發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)部件出現(xiàn)疲勞損壞。摩托車車架的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的車架設(shè)計(jì)通常是參考競(jìng)品車型并結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，未完全考慮車架動(dòng)態(tài)特性對(duì)振動(dòng)的影響，導(dǎo)致整車出廠后因振動(dòng)問題而出現(xiàn)用戶滿意度降低和客戶抱怨[1-3]。

本文針對(duì)某250cc單缸風(fēng)冷摩托車出現(xiàn)的振動(dòng)問題，采用主觀評(píng)價(jià)、客觀測(cè)試及仿真分析方法，對(duì)該車的振動(dòng)問題提出了優(yōu)化方案，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，使該車振動(dòng)問題得到解決[1-2]。

1 原車主觀評(píng)價(jià)及摸底測(cè)試

1.1 主觀評(píng)價(jià)

某250cc單缸風(fēng)冷摩托車原車的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果顯示主要不合格部位（注：評(píng)分低于6分為不合格），有：主腳蹬及副腳蹬（振動(dòng)主觀評(píng)價(jià)見表1）。

表1 原車振動(dòng)主觀評(píng)價(jià)表

1.2 振動(dòng)測(cè)試

測(cè)試部位：主腳蹬、副腳蹬、方向把、座墊；測(cè)試工況：原地定置，空擋，轉(zhuǎn)速2 000 r/min～8 000 r/min勻加速過程；方向規(guī)定為：整車前進(jìn)方向?yàn)閄，駕駛員左手方向?yàn)閅，豎直向上為Z。

因篇幅限制，本文只展示左副腳蹬、右主腳蹬部位測(cè)試結(jié)果，如圖1、圖2所示。

圖1 左副腳蹬

圖2 右主腳蹬

根據(jù)測(cè)試可知：

（1）原車振動(dòng)較大部位主要集中在主腳蹬、副腳蹬部位，其余部位無共振，總體幅值也不大，測(cè)試結(jié)果與主觀評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

（2）原車左副腳蹬Y方向在5 100 r/min～5 70 r/min之間存在共振。

（3）原車右主腳蹬Y方向在4 700 r/min ～5 600 r/min之間存在共振。

1.3 仿真分析

分析整車振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)，初步判定車架模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)耦合產(chǎn)生了共振，從而導(dǎo)致整車振動(dòng)較大；采用ABAQUS軟件對(duì)原車架進(jìn)行自由模態(tài)仿真計(jì)算，并結(jié)合測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果，提出車架剛度加強(qiáng)方案。見表2。

表2 車架模態(tài)計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

剛度加強(qiáng)方案整車一階彎曲頻率由182 Hz增大到206 Hz，整車共振轉(zhuǎn)速將提高，可避開常用轉(zhuǎn)速段，且車架剛度加強(qiáng)后，該模態(tài)下總體振幅比原車?。ㄒ妶D3、圖4），優(yōu)化前后模態(tài)分析結(jié)果見表2。

圖3 整車一階彎曲模態(tài)（優(yōu)化前）

圖4 整車一階彎曲模態(tài)（優(yōu)化后）

2 優(yōu)化方案及驗(yàn)證

2.1 優(yōu)化方案

根據(jù)剛度加強(qiáng)方案仿真計(jì)算結(jié)果及車架實(shí)際情況，制定以下優(yōu)化方案（見表3）。

表3 原車優(yōu)化方案表

圖5 整車優(yōu)化部位說明

2.2 方案驗(yàn)證

依據(jù)仿真分析結(jié)果，確定優(yōu)化方案并改制樣車進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試（測(cè)試方法與原車測(cè)試方法一致，測(cè)試結(jié)果與原車比較）和主觀評(píng)價(jià)，測(cè)試結(jié)果對(duì)比如圖6、圖7。

圖6 左副腳蹬

圖7 右主腳蹬

與原車測(cè)試結(jié)果對(duì)比，副腳蹬和主腳蹬各向振動(dòng)均有所改善，優(yōu)化后左副腳蹬Y方向在轉(zhuǎn)速3 600 r/min以上無共振產(chǎn)生（如圖6）；優(yōu)化后右主腳蹬Y方向在6 000 r/min以下無共振產(chǎn)生，且6 000 r/min以下總體振幅比原車小，優(yōu)化后右主腳蹬Y方向共振轉(zhuǎn)速由4 700 r/min～5 600 r/min提高到6 000 r/min（如圖7）。

2.3 方案樣車主觀評(píng)價(jià)

對(duì)兩車（原車和方案樣車）進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，方案樣車各部位振動(dòng)比原車有明顯改善（見表4）。

表4 原車與方案樣車振動(dòng)主觀評(píng)價(jià)表

主觀評(píng)價(jià)對(duì)比結(jié)果顯示，副腳蹬、主腳蹬部位振動(dòng)均比原車小，優(yōu)化方案主觀評(píng)價(jià)結(jié)果滿足客戶需求，該結(jié)果與客觀測(cè)試結(jié)果一致。

3 結(jié)束語

本文通過對(duì)原車摸底測(cè)試，確定了整車振動(dòng)較大部位，并根據(jù)模態(tài)分析結(jié)果，結(jié)合主客觀測(cè)試數(shù)據(jù)，確定了優(yōu)化方案；通過客觀測(cè)試與主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化后整車各部位振動(dòng)舒適性均有所提高，滿足客戶需求。

結(jié)果表明，采用計(jì)算模態(tài)分析與主客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的分析方法，對(duì)摩托車振動(dòng)問題能有效進(jìn)行分析并提出優(yōu)化對(duì)策方案，為該類問題的分析和對(duì)策提供了可借鑒的思路。