Добре дошъл/дошла, Гост. Моля, въведи своето потребителско име или се регистрирай.
Изгуби ли регистрационния е-мейл?

Влез с потребителско име, парола и продължителност на сесията

www.MotoForum.bgКонцентратМото енциклопедия (Модератор: Terziev)Тема: Динамичен анализ на мотоциклет при праволинейно движение и в завой - статия
Анкета
Въпрос: Харесват ли ви такъв тип теми и искате ли да има още?
Не - 11 (4.2%)
Да - 243 (92.4%)
Все ми е едно - 9 (3.4%)
Общ брой гласове: 261

Страници: [1]   Надолу
Изпечатай
Автор Тема: Динамичен анализ на мотоциклет при праволинейно движение и в завой - статия  (Прочетена 16615 пъти)
0 Членове и 1 Гост преглежда(т) тази тема.
Terziev
Red Brigades
Moderator
ниво 4
*****
Неактивен Неактивен

Публикации: 353



« -: ноември 03, 2006, 17:48:06 »

Динамичен анализ на мотоциклет при праволинейно движение и в завой


Статията е набор от научни трудове които не са безплатни!
Моля да не ги разпространявате!
Правата върху статията са на автора и IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)

V. COSSALTER, R. LOT and F. MAGGIO
Department of Mechanical Engineering, University of Padova, Via Venezia 1; 35131 Padova, Italy
(Received: 5 September 2002; accepted in revised form: 8 November 2002)

Който иска да си я закупи от автора:
V. Cossalter
Email: vito@mecc.unipd.it
Phone: +39-049-8276793
Fax: +39-049-8276785


Изучаването на вибрационните режими на дву колесно превозно средство се свежда до няколко конфигурации. Модалният анализ се базира на тримерен нелинеен математически модел, разработен на базата на естествени координати.
Предлага се специална процедура за изчисления при движение по права линия и в завой. Този документ представя резултатите в детайли от модалния анализ на спортен мотоциклет. По-нататък е отбелязано влиянието на скоростта и нормалното ускорение на стабилност, форма и модални зависимости.

Въведение
Модалния анализ на мотоциклет дава важна информация за безопасна езда, способи за управление и комфорт. Това е основната причина за изследванията в последните години в мотоциклетизма. В много статии е публикувана динамиката на мотициклета при праволинейно движение, и в много малко за динамичния анализ в завой, поради факта, че динамиката в завой може да бъде описана единствено със сложни уравнения. Основна трудност представлява моделирането на гумата, която правилно да описва поведението при големи ъгли на наклон.
Свободния модел на мотоциклет обединява равнинен режим и неравнинен режим. - ---
- Режимите от първия вид, който включва движение в симетрична равнина, са клатене по тангентата,  подскачане,  подскоци на предната и задната гума.
- Режимите от втория вид, който включва наклонено движение, са прекатурване, движение на зиг-заг, клатене, и режими на колебание на задницата.
Режимите при праволинейно движени указват предимно значение за комфорта, докато режимите в завой предимно влияят на стабилността и безопаснотта на мотоциклета.
Режимите при праволинейно и движение не са свързани и могат да се изследват отделно, но при движение в завой режимите от първия и втория вид си влияят.

Този труд представлява числов динамичен анализ на спортен мотоциклет при праволинейно движение и движение по крива. Втората част дава кратко описание на математичния модел който има 11 степени на свобода. Той е нелинеен и е разработен по метода на естествените координати. Трета част обяснява вибрационните процеси, които се състоят основно от 3 стъпки: нормално положение в покой, след това уравненията на движение се линеаризират и накрая се решава задачата за определяне на собствените стойности. Четвръртата част представя детайлен аналин на задачата за определяне на собствените стойности и вектори на спортен мотоциклет, чийто геометрични и инерционни характеристики са били измерени. Влиянието на скоростта при праволинейно движение е изследвано от 5 до 70 м/сек. А при движение по крива при нормални ускорения до 7.5 м/сек2. Дадена е физическа интерпретация на феномена.
Част пета сравнява симулациите с експерименталните тестове и показва добра зависимост между тях.

2. Мотоциклета и модел на гумата
Сложното тяло на мотоциклета представлява съвкупност от 6 тела. Основното е задната сглобка, която включва шаси, двигател и резервоар. Водачът се счита за добавка прикрепена към задната част. Втората част е предната сглобка, която се представлява от ръкохватките, управлението и коловете. Шарнира и задния спирачен апарат формират тяло наречено задна безпружинна маса, докато предната безпружинна маса включва безпружинните части на коловете и спирачните апарати. Последните 2 тела са колелата. Модела има 11 степени на свобода както е показано на фигурата:



Трите координати и трите ъгъла(roll, pitch и yaw) се използват за да се представи задната сглобка и нейната пространствена ориентация. Останалите 5 степени на свобода описват относителното движение между мотоциклетните части като ъгъл на завиване, движение на окачването и въртене на двете колела. Предното окачване е с телескопи, докато задното е от шарнирен тип. Двигателната сила от мотора се предава на задното колело с верига. Модела набляга на аеродинамичните ефекти като драг, лифт и сили по нормалата. Входните въздействия на модела са същите като при истински мотоциклет, а те са: момент на завиване, спирачен момент и тласкащ момент. Изключение прави наклона на водача, който не е взет под внимание.
   В този модел телата се смятат за перфектно твърди, тъй като спортните мотоциклети имат здрави рами и структурната гъвкавост е много малка.
   Модела на гумата е една от най-важните особености при мотоциклетния модел. Тя точно описва повърхнината на търкаляне, което е фундаментално при изчислението на поведението на гумата при големи ъгли на наклон и еластичните качества. Външните контактни сили се изчисляват като функция на скоростта на приплъзване и ъгъла на наклон.



Съответните вътрешни еластични реакции се изчисляват като функция на деформацията на гумата и ъгъла на наклон. Модела също изчислява контактната позиция като функция от ъгълан на наклон и деформацията на гумата. Момента на гумата се състои от момента на въртене на гумата My  и момента на рискаене Мз, като момента на прекатурване не е включен.

3. Процеси на динамичен анализ
Процеса се състои от 3 стъпки: изчисление в състояние на покой, линеаризация на уравнинията на движени и решаване на задачата за собствените стойности. Подробностите на описаните процедури в следващите няколко секции са следните:
1.   уравнинията на движение са записани в динамичен еталонен модел;
2.   състоянието на покой е решено на базата на алгебрични уравнения;
3.   проблема със собствените стойности е формулиран в релационни координати и след това приведен в стандартна форма.

3.1.   Подхода на движещата се рамка за уравнието на движение
Всяко тяло се представя с матрица на трансформацията, която се състои от 3 координати на базовата точка и 9-те координати на нейните вектори. По този начин всяко тяло се представя с 12 независими координати. И тъй като някои от тях се споделям между две и повече тела, цялата система се описва с n=45 координати, които са поместени във вектора q. Мотоциклета има само f=11 степени на свобода и по този начин е нужно да се формира множество от m=n-f=34 независими ограничения както следва:
(1)   Ф(q)=0
Прилагайки поднода на Лагранж към системата ограничения води до n=45 уравнения на движение:
(2)   F(q,q`,q``,λ,u)=0
където λ са множители на Лагранж и u={τ,MP,MBf,MBr}T е контролния входен вектор, който се състои от момента на завиване τ, тласкащия момент МP и предния и задния спирачен момент MBf и MBr. Правилното описание на деформацията на гумата изисква 6 допълнителни координати обединени във вектора q’, които са нормална, радиална и торсионна деформация на двете гуми. Тези n’=6 допълнителни координати, които описват поведението на гумата са представени с:
(3)   P’(q,q`,q’,q`’)=0
Завиването в устойчиво положени може да бъде представено само с 2 независими параметъра, които са скоростта V и кривата C на цикличния път следван от задната контактна точка. Дори и това движение да прилича на устойчиво положение, координатите q, q’ зависят от времето. Този проблем се избягва чрез пренаписване на уравненията съобразявайки се с своевременно движещата се рамка Rm, дефинирано със следната 4х4 матрица на трансформациите:



Където Rz е ротационен оператор по оста Z, а TR e транслационен, както е показано на фиг. 3. Освен това ъгъла на отклонение е равен на ψ=VCt.



Координатите на точка P={x,y,z,1}T или на вектор v={u,v,w,0}Т първоначално познати при неподвижната рамка Rf, могат да бъдат пренаписани за движеща се рамка Rm използвайки трансформацията Tfm както следва:
(5)   Pm=Tfm.Pf     и vm=Tfm.vf
За цялата система, зависимостите между координатите с неподвижна рамка q и тези на подвижна p се извличат при сглобяването на крайната матрица на трансформацията TC, както следва:



Където TC е квадратна матрица с размер n+1=46. Координатите q’ не изискват никакви трансформации, защото те са вече дефинирани за движеща се рамка.
   След заместване на уравнение (6) в уравнението на движение (2) се извличат уравнинията за движеща се рамка Rm, които зависят от скоростта V и кривата C, но не зависят от ъгъла на отклонение ψ:
(7) Fm(p,p`,p``,λ,u;C,V)=0
Същото заместване е направена за ограниченията (1), която не променя началната и форма.
Тази субституция е също приложена върху уравнението за гумата (3):
(9)  Pm’(p,p`,p’,p`’;C,V)=0
Резултата е множество от n+m+n’=85 диференциални уравниния от втора степен:



3.2. Устойчиво състояние
При съвкупностен анализ, устойчивото състояние обикновено е система която се получава при интегриране на уравненията на движение докато се постигне нужното състояние.
   Всъщност уравнинията на устойчиво състояние могат да се получат от динамичните (10) като просто се положат променливите: p=p0, q’=q`0, λ=λ0 и като се приравни p`=p``=0 и q`’=0. Във входния вектор u, спирачните моменти са нулеви, докато завиващия момент и изтласкващия са неизвестни. Така всеки зададени стойности на скоростта V и кривата C могат да се изведат от:
(11)   Hm,0=(p0,q’0,λ0,τ0,MP0;C,V)=0
В тези уравнения има 2 неизвестни които ще доведат до 2 степени на свобода на системата. Тази недетерминираност трябва да бъде решена чрез добавяне на допълнителни ограничения, като фиксиране на задната контактна точка Pr:



Крайното множество от уравнения може да бъде числено решено за всяка крива C и скорост V, намирайки устойчивото положение.

3.3. Динамичен анализ в зависими координати
   Започвайки от устойчиво положение, уравненията на движение могат да бъдат линеаризирани и да бъде направен вълнов анализ.



Където е вектора на безкрайно малки смущения. Чрез линеаризиране на (2) и ограниченията (1) с начална точка {p0,q’0,λ0}T, се получават следните уравнения:



Където M,C,K са съответно матрици на маса, поглъщане на трептенията и съпротивление на деформация на системата

4. Резултати
4.1. Собствени стойности

Следните графики показват резултати от много симулации. Всяка графика представя сложни собствени стойности изчислени за фиксирани нормални ускорения и няколко скорости от 7 до 70 м/сек през стъпка 0.5.



За да помогнем на читателя собствените стойности на 10 и 50 м/сек са съответно маркирани с няколко кръгли и триъбълни по-голени петна. Графиката е разделена на 2 части за да подчертае областта на нестабилност, която е в дясно в сиво. Собствените стойности отговарящи на стабилния модел се намират в ляво в бялата област, където няколко светло сиви линии показват стойността на потискане на вибрациите.
   Фигура 4 показва, че при праволинейно движение мотоциклета има 8 съществени момента. Техните имена са присвоени като се гледа на динамичната форма и съществуващата терминология. Можем да обобщим преден подскок, заден подскок, надлъжно люлеене, подскачане като равнинни режими, докато лъкатушене, клатушкане, задно приплъзване и прекатурване като неравнинни режими.
   Подскачането на задницата и предницата се харектеризират с голямо движение на непружинни маси(колела и спирачни устройства) и незначително отместване на пружинни маси. Честотата им варира от 10 до 14 Hz и основно зависи от настройките на окачването и радиалните характеристики на гумата. Гумата и окачването също влияят на потискането на неравностите което се влияе от скоростта. В частност потискането на неравностите на задницата намалява при увеличение на скоростта, докато потискането на предните неравности има обратния ефект. Основна причина за това е различието на вертикалното натоварване на гумата на всяко колело в следствие на аеродинамичния ефект (преместване на маса). Вертикалното натоварване влияе на надлъжното приплъзван (променя радиуса на гумата) и надлъжната сила. Второ стойността на надлъжните сили на двете гуми са много различни: на предната гума влияе само съпротивлението при въртене, докато на задната има сила на ускорение също.
   При неравнинните режими първия е прекатурването, който винаги е невибрационен и за мотоциклетите се счита за нестабилен. Фигура 4 показва как той клони да става стабилен с увеличаване на скоростта и можем да заключим, че това е вследствие на жироскопичния ефект на колелото. Нестабилността на този режим изключително зависи от параметрите на отклонение на предната гума. Обаче за стабилността най-интересните параметри са лъкатушенето и клатушкането. Вибрациите започват от 0.1Hz при 5м/сек и се увеличават до около 3.4Hz при 70м/сек, преминавайки честотния диапазон на режима на подскачане.



Фигура 5 показва собствените стойности при устойчиво завиване с равно нормално ускорение, въответно 2.5,5.0 и 7.5 м/сек2. Същата графика представя вибрационните режими при 16, 31  и 43 градуса ъгъл на наклон. Честотата на клатушкане зависи от скоростта и ускорението. В частност при увеличаване на ъгъла на наклон, честотата се намалява при ниски скорости и се увеличава при високи скорости. При големи ъгли на наклон (фиг5c) влиянието на скоростта от честотата става много плавно. В анализирания диапазон най-голям ефект на вибрациите става при 10м/сек. Над тази скорост стабилността се увеличава с увеличаване на скоростта, независимо от ъгъла на наклон. Ъгловото ускорение влияе на стабилността като премества собствените стойности на клатушканията към областта на нестабилност. Като следствие при високи скорости и големи ъгли на наклон този режим става опасен и нестабилен.
   При много ниски скорости, честотите на режимите лъкатушене и поскачане са крайно различни. С увеличаване на скоростта лукатушенето се увеличава а поскачането остава почти постоянно. Като следствие при 20м/сек двата режима осцилират с еднакъв период което прави взаимодействието лесно.
   Ъгловото ускорение не променя честотата на подскачане на задницата, но леко увеличава коефициента на подкачане. Всъщност когато мотоциклета е наклонен, задното колело има движещ компонент паралелен на земната повърхост. Този компонент създава ъглово приплъзване което отделя голямо количество енергия. Обратно собствените стойности на предното се влияят значително от ъгловото ускорение. Увеличаването на ъгъла намалява подскачането на предницата но само при малки скорости. Честотата остава в диапазона 9-13Hz и зависимостта от скоростта също се променя при ъглово ускорение.

4.2. Собствени вектори
Формите се описват с 8 компонента. Пет от тях са от ъглов тип (ъгъл на отклонение, наклон, ъгъл на делителния конус, ъгъл на завиване), останалите са линейни (странично отместване, отместване от подскачане и движение на коловете).
   Всяка от фигурите в тази част представя графика на единичен режим и описва как той се променя с промяната на скоростта и страничното ускорение. Дължината на вектора представлява амплитудата на компонента, докато фазата дава ориентациата на вектора. Всички графики са в еднаква скала за става лесно сравнението.







Фигура 6 показва формата на лъкатушенето.
Фигура 7 – подскачането
Фигура 8 – решима на клатене, колебание
Фигура 9 – преобръщането, прекатурването
Фигура 10 – подскачане на предницата


Превод(до колкото можах) и намиране на научни трудове: Иван Терзиев.
« Последна редакция: ноември 04, 2006, 13:03:47 последно от Terziev » Активен
john DH
ниво 2
**
Неактивен Неактивен

Мотор: XV1900 Stratoliner S
Публикации: 68



WWW Ел. поща
« Отговор #1 -: април 23, 2009, 14:43:41 »

Страхотно
Активен
Kalin
ниво 5
*****
Неактивен Неактивен

Мотор: Honda CBR 900 RR - FIREBLADE
Публикации: 618


FIREBLADE


Ел. поща
« Отговор #2 -: април 23, 2009, 17:22:25 »

 rulez1 rulez1 rulez1 Браво пичове това трябваше да се сложи синтезирано !
Активен
JORO-SLIVEN
НА МЕН РОКЕРИТЕ СА МИ ФЕНОВЕ!
ниво 5
*****
Неактивен Неактивен

Мотор: Vtr 1000 SP-1 Superbike,ducati-indiana
Публикации: 8602


Бог кара SUZUKI


« Отговор #3 -: април 23, 2009, 18:07:27 »

хубава тема но си мисля че много малко хора ще вникнат в нея Very Happy
Активен
Fbegov
ниво 5
*****
Неактивен Неактивен

Мотор: Benelli tnt 1130 café racer, Yamaha fz6 fazer s2 GT
Публикации: 2067


Ако си прекалено предпазлив, животът ти става уме


Ел. поща
« Отговор #4 -: април 23, 2009, 18:32:41 »

хубава тема но си мисля че много малко хора ще вникнат в нея Very Happy



 Да да,..предполагам, че всичко това е вярно Smile, но няма да се закълна glasses2
Активен
bushido
ниво 4
****
Неактивен Неактивен

Мотор: XTZ 750, RSV Tuono 1000
Публикации: 252



Ел. поща
« Отговор #5 -: май 16, 2009, 14:27:56 »

аз не виждам фигурите... дали проблема е при мен?
Активен
жоро георгиев
ниво 1
*
Неактивен Неактивен

Мотор: Honda xl600 Transalp
Публикации: 24


Ел. поща
« Отговор #6 -: юни 16, 2009, 14:30:58 »

Браво,но не мислите ли,че е малко сложно с тези формули ? Sad
Активен
ghos7rider
ниво 1
*
Неактивен Неактивен

Мотор: Nqmam motor ;(
Публикации: 9


Ел. поща
« Отговор #7 -: юни 17, 2009, 23:55:23 »

Привет от мен!Супер статия!Съгласен съм да има повече от този сорт, тъй като аз съм начинаещ.
Активен
giorgio
ниво 1
*
Неактивен Неактивен

Мотор: в процес на търсене
Публикации: 1


« Отговор #8 -: август 20, 2009, 10:39:46 »

аз не виждам фигурите... дали проблема е при мен?
Аз също не ги виждам...
Активен
The Duke
Red Brigades
ниво 5
*****
Неактивен Неактивен

Мотор: ...etc.
Публикации: 2806


ZEDMOTO.COM


WWW
« Отговор #9 -: август 20, 2009, 14:10:41 »

Заминал му е хостинга на Иван.
Ще му звънна да ги оправи.
Активен
doychevdimitar
ниво 1
*
Неактивен Неактивен

Мотор: kawasaci vulcan
Публикации: 3


Ел. поща
« Отговор #10 -: април 26, 2010, 19:19:36 »

без фигурите не може да се прецени влиянието на различните части на мотора върху динамиката при криволинейно движение!Ако можеш да ги допълниш статията ще бъде пълна и полезна за много колеги. Mad Mad
Активен
mitaka_rr
ниво 2
**
Неактивен Неактивен

Мотор: SUZUKI GSX-R 1000 K8
Публикации: 81



Ел. поща
« Отговор #11 -: април 26, 2010, 22:14:31 »

или дай линк или публикувай графиките
Активен
jazovetza
GSM:0885022828
ниво 5
*****
Неактивен Неактивен

Мотор: YAMAHA SUPER TENERE 750,YAMAHA CIGNUS-125,SUZUKI-SEPIA 50
Публикации: 1820


НИТО ДЕН БЕЗ БИРА


WWW
« Отговор #12 -: април 26, 2010, 22:26:51 »

Имаше вече подобни сходни теми и статии, но нека ги повторим за тези които не са ги прочели:
http://barbadan.hit.bg/       Mad Mad
Активен
Страници: [1]   Нагоре
Изпечатай
www.MotoForum.bgКонцентратМото енциклопедия (Модератор: Terziev)Тема: Динамичен анализ на мотоциклет при праволинейно движение и в завой - статия

Отиди на:  

WebMoto.bg - борса за мотори, части, аксесоари, екипировка, гуми



Страницата е създадена за 0.077 секунди с 23 запитвания.