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2.过量均衡比拟计较:原始数据以及计较成果

更新时间:2019-09-30   浏览次数:

  武汉汽车工业大学硕士学位论文 摩托车过量均衡及振动阐发 姓名:邓旻涯 申请学位级别:硕士 专业:动力机械及工程 指点教师:叶盛焱 2001.2.1 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 78187 单缸鏖托奎策动机凡是采用过量均衡。保守的对称安插式过量均衡的 均衡质量安插正在曲柄销对面,将一阶来去惯性力的一部门转移到取之垂曲的 平面内。而非对称安插式过量均衡改变了均衡质量的质心,将一阶来去 惯性力取扭转惯性力的一部门转移到便于车架吸振的标的目的上。 本文对过量均衡进行了理论阐发取计较,并通过Pro/ENGINEER进行了 策动机过量均衡对蔓噩握弛的趸堡霾忿折取计较,提出了改良策动机过量平 衡的可行方案。 环节词: 过量均衡、无限元又振动)。 ABSTRACT Excessive balancing device usuallyused jn single cylinder motorengine.The traditional symmetricstyle excessive balancing device, whosemasscenterof conterweight iS disposed onthe opposite 0fthe crankpin.transfersparts ofthefirstorder reciproca|.nertiaI forceonthe plane thatis verticaltothe force;While non symmetricstyle excessive balancing device。whose masscenterof conterweight iS adjustable。transfersparts lhefirsforderreciproca|inertiaI foroeand rotary inertiaIforoeonfhedirection whichiSconvenientforframe10absorblhe shaking vibration. Inthe paper,theanalysis andcalculationoftheexcessivebalanceis done.By lhefiniteelementmethodandthePro/ENGINEER workstation.the analysis andcalculation offrame’S shaking vibration made excessivebalanceisdoneandaeffective project amelioratingexcessive balancing deviceof motorengine iS brought forward. Keywords:excessive balance、thefiniteelement method、shaking vibration 武这渔奎王些太学研究生论文用纸 第一章 策动机是摩托车主要的振动源。策动机运转时发生的振动将影响摩托车的利用舒服性,惹起噪声、导致毗连件松动、电器元件的 损坏,影响摩托车的利用寿命和靠得住性。策动机均衡的目标就是正在 必然的前提下采纳恰当的方式将振动减至合理的程度。 单缸策动机的完全均衡需要采用双轴均衡机构,但布局太复 杂,因而摩托车策动机因为受成本、布局、体积等要素的,经 常采用过量均衡法进行策动机均衡。现实上,正在国内摩托车市场上, 策动机排量不大于125ml的单缸摩托车策动机,90%以上采用了过 量均衡。既使有个体奢华坐式摩托车(如凌鹰125摩托车)曾利用 过单轴均衡机构的策动机,但后来为了降低成本,也打消了单轴平 衡机构,推出了过量均衡机构的策动机。因而,研究中小排量单缸 摩托车策动机的过量均衡很有现实意义。 摩托车的乘坐舒服性是摩托车设想中不成轻忽的部门,而策动 机做为摩托车一个主要的振动源对舒服性有间接影响。国外大型摩 托车出产企业以及国内一些检测核心都利用底盘测功机对摩托车整 车机能进行测试,此中也能够进行整车振动测试。正在国内,这些测 试凡是是用来验证摩托车车架及吊挂系统的设想合,而对策动 机的振动却注沉不脚。而现实上,摩托车车架及吊挂系统取摩托车 策动机的设想是相辅相成的,特别是对整车振动的影响愈加需要相 互协调设想。 国内相关策动机均衡方面的材料对均衡质量质心取曲柄销处旋 转质量质心对称安插式的过量均衡有较细致的理论计较取阐发,而 某些单缸摩托车策动机采用的了另一种非对称安插式的过量均衡。 这种过量均衡的特点是:均衡质量质心取曲柄销处扭转质量质心的 安插不成180。。这种过量均衡正在大多材料文献中没有提起或略做 引见,而未做理论计较取阐发。 针对以上环境,本课题着沉对非对称安插式过量均衡进行惯性 力和均衡力的计较取阐发,并正在此根本上推导出其合力的理论计较 武汉汽车工业大学研究生论文用纸公式,同时研究分歧的过量均衡方案对摩托车车架振动的影响。具 体研究内容如下: 1.对非对称安插式过量均衡进行惯性力和均衡力的计较取分 析,并正在此根本上推导出其合力的理论计较公式: 2.对南方摩托股份无限公司出产的NYl25、NFl25—3、NF50、NF90 等四种摩托车策动机的过量均衡进行计较取阐发; 3.对NFl25—3摩托车策动机的过量均衡进行了两种均衡方案 的改良设想取计较; 4.使用Pro/ENGINEER软件,将NFl25—3摩托车策动机的四种 过量均衡方案的惯性力合力一一加载到其车架模子上,通 过Pro/MECHANICA力学阐发模块.,进行无限元计较阐发。 5.通过对比无限元计较成果,对策动机过量均衡进行优选, 并总结纪律,提出改良策动机过量均衡的可行方案。 武汉汽车工业大学研究生论文用纸第二章 单缸策动机过量均衡阐发 第一节 核心曲柄连杆机构活动学阐发 核心曲柄连杆机构简图如下图所示: 策动机工做时,活塞A做来去曲线活动,曲柄OB做扭转活动, .1。1J3j’ 核心曲柄连杆机构简图连杆AB做平面复合活动。研究曲柄连杆机构活动学的沉点是研究 活塞的活动纪律,由于曲柄的活动形态比力简单,连杆的活动虽然 较复杂,但可把它当作一部门随活塞A活动,另一部门随曲柄销B 活动,其活动所惹起的其它后果对我们所研究的问题影响较小。 如图所示:0点暗示曲轴核心,A点暗示活塞销核心,也 就是活塞的,OB暗示曲柄半径r,AB暗示连杆长度1。 曲柄转角a是从气缸轴线顺着曲柄动弹标的目的怀抱。当a=0。时, -3. 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 对应的A。和B.暗示活塞和曲柄销正在上止点;当a=180。时,对 应的A:和B。暗示活塞和曲柄销鄙人止点。 B为连杆轴线偏离气缸轴线的角度,称为连杆摆动角,逆时针 为正,顺时针为负。 下面研究曲柄、活塞和连杆的活动纪律 曲柄活动a=等,=嚣r(rad);口=百360nf-6州deg) 凡是近似地认为策动机中曲柄是做匀速动弹的,其转角为: 角速度=百da=斋(阳挑) (t暗示时间,单元为秒;n暗示策动机转速,单元为转/分钟) 由于认为曲柄是做匀速动弹,所以。可看为,它也就确定 了曲柄的活动形态。 活塞位移从上图可知,活塞位移为: X=AlA=爿10一AO=一10一AC—CO=,+,一,c0S口一,COS 武汉汽车工业大学研究生论文用纸活塞位移x对时间t的一阶导数就是活塞速度,故其为: v:查=rsin口塑+,sinP-棚c, dt dt(It 正在A40口中操纵正弦有:i毛=—b,即邶in口=,sinPsin Sln口 sin口=,sin尉f求导得:,c。s口百dot=lcos8d-辈讲fl因为塑dt铋所以,塑dtdt 圳器COS口 于是有:v=,国sina+rm竺掣=rco(sin口+COS(Z.螂) 活塞加快度活塞速度v对时间的一阶导数就是活塞加快度,故其为: ,=-暑t=rdO(cos警-I-cos(zi而1百ap—sintz鲁培) i而百一百刚J代入关系式r sin口=lcos P,可得: 活塞位移、速度、加快度的简化表达式因为sinP=r,sin口:ISina,所以cosP:i=五万=i=矛丽, 凡是As;,]王cos触牛顿二项式展开可得: cos口=I一土牙sin2口一三sin4a—j一牙sin6a~.….. 16正在现实计较中,一般只取前两项,cosP*1一三A2 sin 2a,其误差小于o.15%, 已满脚工程计较的精度。 武汉汽车工业大学研究生论文用纸于是代入化简可得:x=r[(1-cos口)+詈(1一c。sz口)] ,=,2(cos口+旯COS2a)上述x、Y、j的近似式均由两个谐量合成,因而可写成如下形式 X=Xl+xHl v=vl+vH’J=jl+j 第一阶谐量,即一阶位移x。,一阶速度V。,一阶加快嫂j-等取曲柄扭转同步变化;二阶谐量即二阶位移X…二阶速度v。I和二阶加快 度j。。等的变化频次为曲柄的二倍。每阶均为简谐量,可用定长旋 转矢量正在定轴上投影来表达两个分歧频次的简谐量合成成果,由此 可知活塞活动是复谐活动。 第二节 核心曲柄连杆机构的惯性力阐发 惯性力是因为活动不均而发生的,为了确定机构的惯性力,必 须先晓得其加快度和质量的分布。加快度从活动学中曾经晓得,现 正在需要晓得其质量分布。现实机构质量分布很复杂,必需加以简化。 为此用几个恰当的设置装备摆设的集中质量来取代分布的质量,此步调称为 -6- 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 质量换算。 机构活动件的质量换算质量换算的准绳是连结系统的动力学等效性。曲柄连杆机构的 所有活动零件可按活动性质分歧分为三组 1、沿气缸轴线做来去曲线活动的零件,即活塞组。包罗活塞、 活塞环、活塞销及其从属零件。活塞组零件正在活动过程中,每点的 活动形态是一样的,所以能够认为其质量集中正在活塞销核心,并用 mjl暗示。 2、匀速动弹的零件,即曲轴组。包罗飞轮、曲轴、轮、齿 轮等,可用集中正在曲柄销轴线上的质量来取代。因为是匀速动弹, 换算的准绳是扭转惯性力连结不变。如曲轴的曲拐由从轴颈、曲柄 销和曲柄臂三部门构成,从轴颈的质心取扭转轴线沉合,不发生离 心力。曲柄销及曲柄取其沉合部门有质量mk。,这部门质量绕曲轴轴 线扭转,能够认为其质量集中于曲柄销的轴线上,因为它的质心取 曲轴轴线的距离恰是r,故这个质量无须换算。曲柄的两头部门, 若质量为m。:(包罗左、左曲柄),其质心离扭转轴线距离为p,要 换算到曲柄半径r处: 则:%:pc02=m'k2r2;故得:m'k:=譬mtz 所以整个曲拐的换算质量为:m,l=mIl+m"k2 于是设想曲拐“没有质量”,而还有一个等于m,。的质量全数集 武汉汽车工业大学研究生论文用纸中曲柄销的核心做动弹。 3、做复合平面活动的零件,即连杆组。连杆组包罗连杆及其附 件(连杆大、小头滚针轴承),做复杂平面活动。若是要用简单的 离散质量系统来取代连杆,为了动力等效性,必需满脚下列三 项前提: 系统质量之和等于连杆组质量m。系统质心取连杆组质心沉合,并按此质心的纪律活动; 系统对通过连杆质心轴线的动弹惯量之和等于连杆对同 一轴线的动弹惯量I,而且系统对证心的角加快度等于连杆 绕此点的角加快度。 三个前提决定三个未知数,因而往往用位于连杆小头、大头和 沉心处的三个质量m.、m:、m。来取代连杆组。解方程组: 埘mf=ml+m2+m3 ml,15m2,2 J=mlfl2+肼2譬 武汉汽车工业大学研究生论文用纸力阐发,常常把m。忽略不计。也就是说,连杆组可用集中正在连杆小 头和大头的质量m.和m。近似取代。从等效性头两个前提可得: 但二质量当量系统因为把三质量系统的m。按反比例分派给m.和nl。,其动弹惯量大于原连杆的动弹惯量。因为m。不大,两者不同不大。 连杆三质量系统取二质量系统简图如下: 取代连杆组的三质量和二质量系统4、曲柄连杆机构的当量质量 换算成果,曲柄连杆机构可用由无质量的刚性杆件连络的两个 集中质量构成的当量系统来取代。来去活动质量(简称来去质量) mj2mjl+mj2 武汉汽车王些大学研究生论文用纸扭转活动质量(简称扭转质量) 曲柄连杆机构的惯性利巴曲柄连杆机构活动件的质量简化为二质量m。和mj后,这些质 量的惯性力能够从活动前提求出,归结为两个力。来去质量mj的往 复惯性力Pj和扭转质量m,的扭转惯性力(离心力)Kr。 来去惯性力Pj等于质量mj取活塞加快度j的乘积,标的目的取加快度标的目的相反: 弓=一mjrm2c。sa+(--mjr(_02Ac。s2a) 若令c=一mJr(D2;卿Jpj=Ccosa+2Ccos2a=如+只2 Pj,和Pj:别离称为一阶和二阶惯性力。因而,来去惯性力能够暗示 按简谐纪律随曲柄转角变化的一阶和二阶惯性力之和。 Pj.就是以曲柄扭转角速度u的动弹的矢量C正在气缸轴线上的 投影值。Pj:就是以2 ca)动弹的矢量入C正在气缸轴线的投影值。 扭转惯性力(离心力)K,Kr=mrr(02 一直沿曲柄标的目的外,大小不变(当Ca)=时)感化于曲柄销核心。 将其沿坐标轴分化为两个分量 COS口Kw=一m,red sin口-10- 亟这汽车工业大学研究生论文用纸 这些分量随a简谐变化,如不克不及正在机构内部加以抵消,则需由 策动机支持来承受,使策动机有上、下、左、左跳动的倾向。 正在曲柄连杆机构中,感化着来去惯性力和扭转惯性力,这些力 被认为是感化正在上述质量换算点上,而曲柄连杆机构本身正在这种情 况下能够看做是无质量的。对于单缸策动机丙言,扭转惯性力的平 衡能够通过正在左、左曲柄上加相等的均衡沉来实现,而来去惯性力, 仅仅正在曲轴上加均衡块是不克不及均衡的,由于一个来去力不克不及用一个 扭转力来均衡,而只能用一个大小相等、标的目的相反的另一个来去力 来均衡。 为了完全均衡一阶和二阶来去惯性力,必需采用双轴均衡机构。 此种机构通过利用一对反向扭转的扭转力来均衡来去惯性力,因而 须利用双均衡轴、两对均衡块和一个两头齿轮来实现。因为布局复 杂、体积过大,不太适用。有时为了简化机构,省去一根取曲轴同 向扭转的均衡轴,采用单轴均衡机构。这种机构虽然均衡了一阶往 复惯性力,但因为了均衡机构的对称性,发生了一个随曲轴转 角变化的附加力矩。 单缸摩托车策动机和一些农用单缸机,为了尽可能地使布局简 单,常常连单轴均衡机构也不消,而用所谓的过量均衡法。这时正在 曲柄上除了有均衡m,的均衡块外,还要多加必然的均衡质量em。, 使其发生过量的离心力来转移一阶来去惯性力。正在过量均衡法中, 来去惯性力仅仅考虑一阶,二阶来去惯性力忽略不计。下面几节的 内容将沉点阐发这种均衡法。 武汉渔奎王些大学研究生论文用纸 第三节 单缸摩托车策动机过量均衡质量换算 因为单缸摩托车策动机布局简单,均衡质量凡是安插正在曲柄 上。为了便于计较,将曲柄连杆机构的质量换算进行如下调整: 1.如前所述,活塞及取其毗连的零件(活塞销、活塞环、连杆 小头滚针轴承等)归入来去活动质量,认为是集中于活塞销轴线取 气缸轴线的交点,质量为mjl: 2.连杆的质量分为两部门;一部门归入来去活动质量,另一部 分归入扭转活动质量,其成果是: (mj。:连杆小头换算质量;mr2:连杆大头换算质量:1:连杆 杆长:l。:连杆小头孔核心至连杆质心的距离;1。:连杆大头孔中 心至连杆质心的距离) 3.曲柄销及取其相毗连的扭转体部门(如连杆大头滚针轴承、 减磨垫片等)归入扭转活动质量,其大小为in。 4.曲轴组除曲柄外,其余的质心均取扭转轴线沉合,不发生 离心力。因而,可把整个曲柄视为均衡块来处置。若曲柄质量为m。, 其质心离扭转轴线的距离为r。,为了便于计较可将曲柄质量m。换算 到曲柄半径r处。即质径积相等:m。.r o=m。.r,mpmrfl。.r 此时曲柄相当于一质量为m。的均衡块以曲轴轴线为核心做扭转活动,其动弹半径为r。 综上所述,单缸摩托车策动机核心连杆曲柄机构各部门的质量 换算成果如下: -12. 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 m,2m,I+mr2 mj2埘Jl+肌,2 rn。=m。‘‘/r (illr:扭转质量;mj:来去质量;m,:均衡质量;m。:曲柄质量) 第四节 对称式过量均衡理论阐发 对称安插式过量均衡的曲柄各质量分布以及过量均衡受力阐发如 下图所示: 气缸核心线对称式安插过量均衡 亟这渔奎王些太学研究生论文用纸图中各字符意义如下: 曲轴扭转角速度n——曲轴转角 r——曲柄半径 曲柄质量(包含左、左曲柄)m,——扭转质量 111。——均衡块质量 m;——来去质量 F,——扭转惯性力 来去惯性力F。——均衡块惯性力 过量均衡系数由上图可得各力大小如下: F,=mr.r(.)2 Fj2mj.r2.cos mJ(e为过量均衡系数,£>0) 则:mp-mr2e.mj 将各力沿坐标轴分化可得: a—Fp.Sinn=一(mp-mr).sina.r2=一e.sin a.r2.mj Fy3Fj—Fp.COS o+F,.COS 2[mj一(mp-m,)].COSa.r(_J 2=(卜c)mj.COS a.r(^)2 由恒等式 Sin a;1可得:-14. 武这遗奎工些丕学研究生论文用纸 这种过量均衡m。取m,对称安插,即m。取m,的质心取坐标原点形成180。角。 从阐发式中可得:Fi=mjr(I)2cos r(I)2(e>0),故F,的峰值小于Fj的峰值。因为Ill。大于m,,即曲柄上除了有均衡m,的均衡质量外,还多加必然的均衡 质量e.m。,使其发生过量的离心力F(F=e rm 2m;),取一阶来去惯 性力F;的合力正在X、Y轴上的投影为一个椭圆。 当e<0.5时,惯性力合力矢端轨迹为长轴正在气缸核心线标的目的上 的椭圆;当e>O.5时,惯性力合力矢端轨迹为短轴正在气缸核心线方 向上的椭圆;当e=O.5时,称为半均衡法,其合力轨迹变为半径为 这种过量均衡的本色是把一阶来去惯性力的一部门转移到取之垂曲的平面内,至于转移的惯性力的大小按照摩托车整车垂曲和水 平两个标的目的的刚度或吸振能力而定。 第五节 非对称式过量均衡理论阐发 非对称式过量均衡的曲柄各质量分布以及过量均衡受力阐发 如下图所示: -15- 武汉汽车王些大学研究生论文用纸 MD气缸核心线 『轴线 fj义>Ij FjMi 非对称式安插过量均衡图中各字符意义: 曲柄质心角(从扭转质量m,的质心按曲轴扭转标的目的旋至曲柄质量m。的质心的角度) 惯性力偏转角(惯性力椭圆的轴线OX。或OY。取原轴线Ox或OY的夹角) 其余字符意义同前所述。 将各力沿坐标轴分化可得: Fx=Fr‘sina七Fo’sin(a七0、)=只‘sin口+只。(sin口’COS0+COS口 sin0) sin口+m。r2-(sind cos0+cos口 sin口) =(m,+mp COS臼) TO)2 sin口+mp sin0 COSaFy=FJ+Fr‘COS r(02COSOr+川r (cosacos口一sin口 sin目) =(脚』+删,+mp cosO) rEo2 COSOI—mP tO)2 sin0‘sin口 为简化运算,令 则l式、2式可变形为 NI=mr+mp‘cosO;N2=m。‘sinO; 3=m,+mr+m口-cos0 .17- 武塑汽车工业大学研究生论文用纸Slna= COS口= 一N2Nj N3 X—N2 NIN3七N; N3+哦由Sin 将上式展开得:【^譬.cos2口+7.sin2口+;+:.(N3一N.).sin2口】.x;+ [;.sin2口+12.c。s2口+;一N2.(,一.).sin2口】..y?+ 22N:.(,一N.).xy++12).Y2=(..虬+;)2.18- 亟汉汽车工业大学研究生论文用纸 此方程轨迹为一斜椭圆。为了求得斜椭圆的长、短轴半径值, 可假设此方程轨迹正在将原坐标系x轴、Y轴绕原点题盟钍篮整由角 后构成的新坐标系x。OY.中为一正椭圆,即方程变为尺度形: v2 1,2 由扭转向量长度不变,仅相当于做一正交变换,且正交矩阵为:求得其逆矩阵为: c。ssin驴]t-sine cosJ 即:』z=zl’cos妒十yI‘sln妒【y2一工I。sin妒+yJ‘cos妒 代入公式可得: xlcos+yl sine)2—2N2-(3一N1).xI.cos+yf.sine). (y。.cos一即sin)++12)..cos一XI.幽矽)2=(I.3+明)2 展开后化简可得: M.COS2庐+7.sin2+心+2.(3一N,).sin:疗工?+ 【;.sin2+7.COS2+哦一:.(M一,).sin2妒】.y?+ 一办sin2一2N。.(3一I).cos2矿]一.Y。=(,.Nj+2)2 由假定前提可得,x.Y。项系数为零 .’咖器或=arc留瓦画2rap丽.sin0(巾角称之为惯性力偏转角) 因为x。y,项系数为零,此方程正在新坐标中的表达式为: 化为尺度形: 则有: 一Njsin2咖+N;co子母+Nj—Nz q3一N^ sin2 =i1舯增瓦而2m了p.s莉in0 -20- kk武逯渔车工业太学研究生论文用纸 这种过量均衡m。取m,非对称安插,即m。取m,的质心取原点0 形成一角度0180。,其均衡质量m。以及扭转质量m,发生的扭转 惯性力和来去质量m.发生的一阶来去惯性力的合力正在x、Y轴上的 投影为一斜椭圆,且椭圆轴线取坐标轴轴线的夹角由角称之为惯性 力偏转角。(中角取顺时针标的目的为正向。)这种过量均衡可调整曲柄 质心角。值和均衡质量m。值,使策动机工做的周期载荷对车架发生 的振动最为合理、整车的舒服性最优。 对称安插式过量均衡能够用过量均衡系数e来描述。并且e值的物理意义十分明白,即为均衡质量m。中除去均衡扭转惯性力的质 量Ill,后残剩的质量取来去质量Ill。比值。而非对称安插式过量均衡则 未便用一个参数来描述。这里将采用两个参数来描述。一个是惯性 力偏转角巾,另一个是惯性力椭圆两轴的轴径比1l,(1lr=a/b)。通过 这两个参数能够根基描述非对称安插式过量均衡的环境。 -21. 武这迫车工业大学研究生论文用纸第三章 单缸策动机过量均衡实例计较 第一节 跨式摩托车均衡计较 一.NYlE56FM和l 56FM两种策动机简介: NYl E56FM策动机的原型机是闷本YAMAHA公司出产的Rzl25摩 托车上的1KL策动机。为八十年代中期产物。该机具有功率大,加 速性好的长处。NYl E56FM策动机为南方航空动力机械公司出产的 NYl25摩托车的策动机,该机代表了九十年代初期国内的摩托车发 动机出产程度。 156FM策动机是南方公司正在NYIE56FM策动机的根本上自行研制的四冲程策动机。该机变速机构根基取NYIE56FM策动机的不异, 气缸取气缸盖根基取CBl25摩托车策动机的不异,其余部门做了相 应的改动取调整。156FM策动机为南方航空动力机械公司出产的 NFl25—3摩托车的策动机,该机代表了九十年代中期国内的四冲程 摩托车策动机自行研制程度。 两种车型的次要手艺机能参数如下表所示 产物型号 NYl25跨式摩托车 NFl25—3跨式摩托车 策动机型号 NYlE56FM 156FM 策动机形式 二冲程、风冷、斜置 四冲程、风冷、斜置 顶置凸轮轴排量(cm3) 123 125 缸径行程(mmXmm) 5650 56.550 压缩比 6.8:l 最大功率(kW,r/min)10.4 kW/8000r/min 7.5 kW/8000r/min 标定功率(kW,r/min) 8.3 kW/6800r/mi 6.0kW/6500r/min 最大扭矩 12.7 N.m/7200r/min N.m/6500r/min(N.m,r/min) .22. 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 变档位数 五档变速. 五档变速 最高车速(km/h) 105 103 轴距(mm) 1240 1260 外形尺寸(长宽高) (ramX Himmllll 空车质量(kg) 97 121 别的NYl25和NFl25—3这两种摩托车的从车架有很多类似之 处。起首,车架的策动机安拆完全不异:其次是车架均为摇篮式 车架,且除车头管取后尾架略有分歧外,大体外形根基不异。 二.NYlE56FM和156FM两种策动机的均衡对比计较: 1.策动机均衡对比计较的意义: 虽然这NYlE56FM是二冲程策动机,156FM是四冲程策动机,但排量不异、变速机构不异、曲轴根基不异,并且策动机安拆相 同。连杆及活塞组合也有类似之处。其所配的整车NYl25和NFl 25— 3的从车架也很类似。因而正在缺乏对整车做振动测试的前提下,对 二者进行策动机均衡对比计较能够权衡其均衡机能,对进一步改良 策动机机能或从头设想策动机均衡都有很大的现实意义。 2.过量均衡对比计较:原始数据以及计较成果见下表 NYlE56FM156FM 项目\\ n(r/min)9500 9500 u(rad/s) 994.84 994.84 2510—325X10—3 5.037X10—35.037 X10—3 0(deg) 169.05 169.05 (kg)1.590 1.590 .23. 煎汉汽车工业太学研究生论文用纸 m。(kg) O.3204 O.3204 m,(kg) 0.2065 0.2076 m}(kg) 0.2416 0.2134 4145.7bXr(I)2(N) 4527.4 1134.4 a(deg) 140.9 134.9 巾(deg) 39.1 —44.9 1lr O.3204 3.6545 注:n策动机转速:a为对应最大惯性力合力的曲轴转角;1lr 为惯性力椭圆两轴的轴径比,即1lr=a/b。 两种策动机的均衡惯性力合力的轨迹示企图以及策动机安拆位 置示企图如下图所示: .24— 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 气缸核心线一二娑拳i-It兰 L二一。~~_tJ嶙\ r11 E56FM策动机均衡台力示企图曲轴柚蛙. 25-武汉汽车工业大学研究生论文用纸 曲轴轴线FM策动机均衡台力示企图 jr,FM赶动机蚕差垃置亍意圈 武逯制车工业太学研究生论文用纸 第二节 坐式摩托车均衡计较 E40FM和1E50FM两策动机简介:lE40FM策动机的原型机是日本YAMAHA公司出产的AXIS50摩 托车上的策动机。’1 E40FM策动机为南方动力机械公司出产的羚羊50 摩托车的策动机,该机是九十年代初期国内出产的最早的坐式简便 摩托车策动机之一。 lE50FM策动机的原型机是日本YAMAHA公司出产的AxIs90摩 托车上的策动机。AxIS90摩托车是日本YAMAHA公司正在AxIS50摩 托车的根本上改良的摩托车,其次要的改良是策动机扩缸后的尺寸 调整,而车架及吊挂系统根基取AxIs50的不异。该机布局取1E40FM 策动机完全不异,功率和扭矩有所提高,以满脚摩托车承载二人的 要求。两种车型的次要手艺机能参数如下表所示: 产物型号 NFSOQ简便摩托车 NF90摩托车 策动机型号 lE40FM lE50FM 排量(cnl3) 49 82 缸径行程(mmxmm) 4039.2 5042 压缩比 5.8:1最大功率 3.67 kW/6500r/min 5.0 kW/6500r/min (kW,r/min) 标定功率 3.0 kW/6500r/min 4.0 kW/6500r/mi (kW,r/min)最大扭矩(N. 5.0 N.m/6500r/min 7.0 N.m/6500r/mi m。r/min)变档位数 从动无级 从动无级 最高车速(km/h) 50 80 轴距(mm) 1170 1170 .27. 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 外形尺寸(长宽高) (ramXmmmill、 空车质量(kg) 68 72 二.1E40FM和1E50FM两策动机的均衡对比计较: 1.策动机均衡对比计较的意义: 虽然这两种策动机是属于分歧排量的策动机,可是二者布局完全 不异,策动机安拆也不异。lE50FM策动机取1E40FM策动机相 比,有如下改良: 策动机的气缸改大,气缸容积由49.3ml改为82.5ml,对相关的零件做了响应的改动。 (2)将策动机输出花键轴由本来的16齿改为18齿,加大输 出轴的曲径,添加滚针轴承,以顺应大载荷的需要。 (3)为满脚两轮摩托车的速度需要,变速比也做了适的改变, 使最高行驶速度由本来的50km/h提高为80km/h以上,取变速机构 相关的零、部件做了响应的改变。 (4)排气量增大,排气消声器的内部略有改动,但拆卸尺寸 不变。 别的,NF90和NF50的车架部门根基不异,仅正在座垫、后减 震器、后轮上略有改良,以满脚最高车速及承载能力的要求。 2.过量均衡对比计较: 原始数据以及计较成果见下表 lE40FMlE50FM 项目、\ 13 (F/min) 8000 8000 w(rad/S) 837.76 837.76 19.6X10—321X10—3 5.428X10—3 6.985X10’3 0(deg) 186.53 185.29 m。(kg) O.6460 0.7380 -28. 武这汽车工业大学研究生论文用纸 m。(kg) 0.1789 0.2455 m,(kg) 0.0968 0.1190 mi(kg) 0.1003 0.1650 aXrw2(N) 1197.35 1931.17 bx rw2(N) 182.38 500.70 a(deg) 73.3 76.1 巾(deg) 16.7 13.9 1lr 6.565 3.857 两种策动机的均衡惯性力合力的轨迹示企图以及策动机安拆位 置示企图如下图所示: 6.7r4【)f 景七B奇时的曲轴转角.29- 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 ja垂斗 -30-武这汽车工业大学研究生论文用纸 第四章 摩托车策动机均衡阐发取改良 第一节策动机均衡对比计较阐发 前一章对四种策动机的过量均衡进行了计较,下面临这几种策动 机的过量均衡计较成果进行较细致地阐发。 1.坐式摩托车策动机: (1)角度中:1 E40FM和1E50FM策动机的这个角度比力接近,别离 为16.7。和13.9。。巾角大致接近,这申明其惯性力椭圆的长轴标的目的 大致不异,取铅垂线。摆布(以顺时针标的目的为正)。 因为这两种坐式摩托车策动机的~个安点缀正在后减震器上,其后减 震器安拆倾角为30。。这两个角度标的目的接近,是为了更好地操纵后减 震器优良的吸振性;但又略有不同,是为了避免惯性力峰值间接做 用正在后减震器轴线标的目的上,不然将发生较大的振动。至于1E50FM的巾 角略小于lE40FM,是出于整车载荷和最高车速有所分歧而稍做的调 整,并且其后减震器也做了响应改良。 (2)惯性力椭圆的长、短轴比(1lr或1/1l,):1E40FM和1E50FM发 动机的这个值相差较大,别离为6.565和3.857。但其长轴的数值变 化不大,别离为1197.35和1931.17:而短轴的数值变化较大,别离 为182.38和500.70。因为1E50FM策动机的惯性力峰值比1E40FM的大, 因而为了确保振动的峰值不外高,将惯性力转移到短轴的量加大了, 所以1lr值减小。 (3)角度d:1E40Fkl和lE50FM策动机的这个角度比力接近,别离 为73.3。,76.1。,取铅垂线。摆布,这该当是出于对 策动机安拆以及车架布局的考虑而设想的,本文未能做细致研 2.跨式摩托车策动机:(1)角度中:NYlE56FM和156FM策动机的这个角度别离为39.1。 和-44.9。,看似相差较大,但因为惯性力椭圆的长、短轴相反,且 策动机安拆前倾角分歧(别离为25。和15。),因而最终惯性力椭圆 的长轴标的目的取程度线)惯性力椭圆的长、短轴比(tit或l/1l,):通过对NYlE56FM和 156FM策动机的1l,值转换,其惯性力椭圆的长、短轴比别离为3.12ll 和3.6545,比力接近。 (3)角度a:NYlE56FM和1 56FM策动机的这个角度别离为140.9。 34.9。。虽然二者相差不大,但因为策动机安拆前倾角分歧,因而,惯性力的合力达到最大值时,曲轴扭转的相差较大,取铅垂 线。。 从以上三点不难看出NYlE56FM和l56FM策动机的过量均衡除了惯 性力的合力达到最大值时,曲轴扭转的相差较大外。其余都比力 接近。 第二节 策动机均衡改良方案计较 单缸策动机的过量均衡不成能完全均衡一阶来去惯性力。若何用 最简单的布局、最低的成本使策动机工做时发生的的周期载荷对整车 的影响最小,使车架的振动最为合理、整车的舒服性最优,才是过量 均衡最终目标。 若何达到过量均衡的最佳结果呢?国内的理论凡是认为合理地 调整惯性力椭圆的长、短轴之比(或过量均衡系数e的大小)和惯性 力椭圆的长轴标的目的是环节。而国外的一些研究机构提出了新的不雅念。 英国的RICARDO公司针对跨式摩托车曾提出如下概念:惯性力的合 力达到最大值时,曲轴扭转的取策动机安拆的关系是影响 过量均衡结果的主要要素。 为了对156FM策动机的均衡进行改良,现提出三种改良方案, 具体如下: 1.加大曲柄质量,调整曲柄尺寸,调整连杆大、小头质量分布, 使得惯性力合力最大时,曲轴转角a=82.4。(此时曲柄扭转的 .32. 取策动机安点缀中程度标的目的的两点连线不异)。此方案简称 156FM—l。 2.调整曲柄尺寸,加大连杆大头质量,使得惯性力合力最大时, 曲轴转角a=141。 (此角度取NYlE56FM的不异)。此方案简称 156FM一2; 3.所有过量均衡参数均同NYlE56FM。此方案简称156FM-3: 前两种改良后策动机的原始数据以及均衡计较成果见下表: \机型 l56FM-1 156FM一2 n(r/min)9500 9500 W(rad/s) 994.84 994.84 10—32510“ 6.510—3,4.98610。3 0(deg) 181.60 174.71 m。(kg) 1.7600 1.6600 m。(kg) 0.4576 0.33ll m,(kg) O.3040 0.2279 m.(kg) O.2l30 0.2164 aFu 3838.3141905.286 bru 1431.8493449.001 a(deg) 82.4 141.0 由(deg) 39.O 0.55242.6807 两种策动机的均衡惯性力合力的轨迹示企图以及策动机安拆位 置示企图如下图所示: .33- 武逯汽车工业大学研究生论文用纸 ///JI自轴轴线r,FM—I策动机均衡旨力示企图 气缸核心圪 ‘..rM—I赶动机孑拆示意圈 .34. 武汉汽车工业大学研究生论文用纸 !,rFM一:’弩动机干衙自力亍意圈 !一FM一2t动机善拆匣置千意臼-35 武汉汽车工业大学研究生论文用纸第五章策动机均衡对车架振动的无限元计较阐发 为了验证均衡方案对车架振动影响的程度,并对其进行优选, 特将四种均衡方案的惯性力合力加载到由Pro/ENGINEER三维建模 的NFl25—3摩托车车架上,然后使用PRO/ENGINEER工做坐上的 PRO/MECHANICA无限元阐发模块,对NFl25-3车架进行了振动阐发 计较。这四种均衡方案别离是:156FM(原机形态)、156FM一1、 156FM一2、156FM一3(过量均衡参数同NYlE56FM)。 第一节无限元阐发正在摩托车中的使用 摩托车的开辟、设想和研究取科学手艺成长亲近相关,正在日益激 烈的市场所作中,使用现代化的设想方式进行开辟设想显得尤为沉 要。跟着电子计较机的成长和普及,计较机编程手艺的成长,使用有 限元方式Finite E1ement Method(FEM),使复杂的机械布局可以或许获得 比力切确的计较。为此正在摩托车、汽车、内燃机等行业的产物设想中 获得了普遍的使用。操纵无限元方式不单能够按照需要,计较机械结 构的刚度、强度、热变形、热不变场等静态参数,还能够计较车架及 零部件的固有频次、阻尼比、各态振型等模态参数和动应力等,并正在 此根本上可对机构进行优化设想。 无限元法是按照变分道理求解数学物理问题的一种数值计较 法。它的根基思惟是:独霸续体划分成为很多单位,通过一些节点 把无限个单位连成调集体取代本来的持续体,即独霸续体为离

  摩托车过量均衡及振动阐发,通用汽油机过量均衡率,简谐振动均衡,简谐振动的均衡,液压砖振动不均衡,是简谐振动的均衡,转子不均衡发生振动,摩托车低速时振动大,摩托车振动大,20 30码摩托车振动大