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随着科学技术的发展和社会生活的多样化,人们出行工具多元化已经成为必然趋势,摩托车作为集交通代步与娱乐于一身的机电产品,是人们交通多元化的必然选择。为此,研究摩托车娱乐功能时,深入研究其振动舒适性和疲劳可靠性依然具有重要的现实意义和工程价值。本文根据某企业新开发的某型摩托车的要求,应用虚拟样机技术,研究其在发动机激励和路面激励时的手把、座椅和脚蹬等关键位置的振动响应和摩托车的振动疲劳问题,以预测该新车型的振动响应和疲劳寿命。论文主要工作内容及结论如下:首先利用虚拟样机技术建立了摩托车车架有限元模型,对其进行结构计算模态分析并与试验比较验证车架有限元模型的正确性。运用模态综合法提取车架中性文件,和各部件参数、相对约束及运动关系,在虚拟样机MSC.ADAMS系统中建立了摩托车整车刚柔耦合虚拟样机。对摩托车在常用车速50km/h工况下进行了虚拟试验。与实车的台架试验结果比较,发现座椅、手把和脚蹬等测点振动峰值频率基本一致,部分频率的振动仿真幅值与实车测试幅值有些许差异,但总体上差异不大。座椅、手把等测点的振动幅值在91.5Hz、137Hz以及183Hz处较大,与车架的模态一阶频率94.53Hz及五阶频率182.84Hz比较接近而产生共振,从而影响摩托车的驾乘舒适性及摩托车自身的结构疲劳寿命。研究该车常用车速的驾驶舒适性可知,在手把处设计了质量吸振装置后的振动加权加速度值为4.84m/s2,比改进前有显著改善,表明该车的驾乘舒适性基本符合要求。其次,在虚拟样机模型上,加载标准QCT819-2009《两轮摩托车和两轮轻便摩托车车架》的水平、垂直及乘员三种试验工况载荷,应用Miner线性累计损伤理论,考虑摩托车车架的结构特点、材料的疲劳属性等,对摩托车进行了静态疲劳寿命的虚拟试验。疲劳仿真结果表明在水平工况、垂直工况和乘员工况下循环次数分别为100500次、198000次和337000次。车架疲劳试验参考国家标准在水平工况、垂直工况和乘员工况下分别经过100000次、150000次和230000次耐久试验后停止并检查车架,未发现其疲劳破坏。三种工况疲劳寿命均满足工程要求,通过静态疲劳仿真、试验及疲劳试验标准对比分析,验证了静态疲劳寿命仿真方法的可行性。最后,考虑到摩托车疲劳问题实际上为振动疲劳,因此根据已建立的摩托车虚拟样机,考虑随机振动对结构损伤的影响,采用频域法对该摩托车进行振动疲劳虚拟试验,得到摩托车各测点频响函数,以发动机及路面激励功率谱密度为载荷,对摩托车在常用车速50km/h工况进行振动疲劳虚拟试验。结果表明该摩托车以50km/h的车速匀速行驶时,在发动机和路面各种随机载荷作用下,其振动疲劳寿命可以达到275000公里,满足国家标准规定,说明该车疲劳寿命符合要求。本文从理论、计算与试验多方面研究了摩托车振动舒适性及疲劳可靠性问题,以往学者研究摩托车耐久性问题时,仅仅针对摩托车车架的静态疲劳问题进行研究,而忽略了摩托车在行驶时因随机振动产生的振动疲劳问题。本课题对摩托车振动疲劳问题进行了研究,为摩托车的可靠性考核评估和车架疲劳优化设计提供了新的方法指导。