
根据方向盘的安装及振动情况,模拟某机动三轮车方向盘试验模态的边界条件,并以模态试验结果为依据,对方向盘进行了动态优化设计,改变方向盘的刚度和质量分布,达到了预期的减振效果。
引言
机动三轮车往往是利用现有零部件组合而成,许多车型采用单缸发动机,底盘质量小,发动机与车架间的减振块并未精心匹配,所以方向盘振动大。当方向盘振动加速度最大达到15g,振幅达到6 mm左右时,驾驶员在长时间的驾驶过程中很容易产生疲劳,失去手感,造成交通事故。在不改变其它设置的情况下,对方向盘的局部结构进行动态设计,以达到减小方向盘振动的目的。
1方向盘试验模态及试验结果
某机动三轮车样车使用的单缸汽油机转速范围为1 500^8 000 r/min,运行过程中发现发动机转速在4 000 r/min, 5 000 r/min和8 000 r/min时方向盘的振动特别大。经初步分析,方向盘可能在这几个转速下产生共振。为此对方向盘进行试验模态分析。测试系统框图如图1所示。
为保证试验情况和实际情况相吻合,并为了试验方便可行,设计了方向盘试验装置。把方向盘通过一根空管紧固在工作台上,这样方向盘受约束的情况就和装在车辆上相近,试验结果更为可信。此时进行试验模态测试为约束模态测试,试验采用多点激励、单点响应的方法。在建立方向盘试验模型时,构建了24个节点,整个方向盘上布置的24个测点号码和节点号码一一对应,加速度传感器装在节点3上,位置如图2所示。
试验获得前3阶固有频率、振型描述及模态阻尼比如表1所示,方向盘振型见图3。由于试验环境好,减少了各种外部干扰,故试验结果比较理想,频响函数曲线光滑、清晰,在所研究的频率范围的相干函数都高于0. 9,因此试验结果较为可信。
从图3和表1可以确定,在发动机工作频率范围内方向盘确实存在模态振型,其前3阶的固有频率,与发动机在4 000 r/min, 5 000 r/min和8 000 r/min时的激振频率(分别为66 Hz, 83 H:和133 Hz)相近,故此时方向盘的振动特别大(这里4 000 r/min,5 000 r/min和8 000 r/min为仪表盘上转速表的读数,因该车的转速表刻度很不精确,人眼读数有一定误差,故激励频率与固有频率不能严格对应)。并且从图中可以看出,方向盘的主要振动在方向盘的外边缘,其模态的变化也主要由方向盘外圈的振动情况决定。所以改变方向盘振动情况的有效方法就是改变其固有频率和振型。
2方向盘改进的理论根据
模态阻尼系统运动微分方程为
对方程(1)进行正则化可知
由式(2)知:系统的固有频率只与系统质量分布和刚度有关。阻尼可以改变系统的振幅大小川。系统的振型可以通过系统的质量分布和刚度来改变。
根据以上的试验分析结果可知,增大方向盘外圈的抗弯刚度、减少外圈质量,可改变方向盘的固有频率和振型,使方向盘的固有频率高于激励频率。
3方向盘的改进方案及效果
为了既增加方向盘外圈的刚度又降低外圈的质量,将方向盘外圈由实心圆钢改为空心圆管。考虑3种方案,方向盘边缘的抗弯刚度和单位长度的质量变化如表3所示。通过对比可以看到,虽然各种改进设计方案都使方向盘外圈的抗弯刚度得到了较大的提高,但直径18 mm、壁厚1. 5 mm圆管的外圈不仅刚度提高幅度大于前两种方案,而且质量也有所减小,所以选定第3种方案。
对改进设计后的方向盘再进行方向盘模态试验,其结果见表4。可以看出,方向盘的固有频率有所提高,其第1阶固有频率为136. 72 Hz,高出了发动机转速8 000 r/min时的激振频率133. 3 Hz,所以改进后方向盘的固有频率已经不在发动机工作时激振范围内。同时,由表4和图4可以看出,方向盘的振型也改变了,前几阶振型的顺序发生了变化。
为了检验改进设计后方向盘的减振效果,将改进后方向盘装在机动三轮车上进行实测,方向盘的振动大大减小,改进前大振动转速时的加速度幅频曲线(图5)与改进后加速度幅频曲线(图6)的对比可以看到振动大的频率附近,振动加速度大为减小。同时对加速度时域曲线进行统计(见表5)也证明方向盘振动大大减小。
上述实测数据表明,对方向盘质量分布和刚度进行调整,是减小方向盘振动的一个行之有效的方法。
针对“软件项目管理”课程中出现的问题,从增加教学手段、大量的案例研究和进行实际的大型软件项目模拟三个方面进行了教学探讨,以期希望能够提高教学质量和学生的学习积极性。 随着我国高等教育的不断发展,社会对计算机专业的本科生的要求逐步提高,计算机软件专业的教育也正从传统的应试教育逐步向综合素质教育进行转化。“软件项目管理是各高校计算机软件专业的一门重要的专业基础课之...
学习兴趣是学生学习动机的重要心理因素。在思想政治课教学中如何去激发学生的学习兴趣,充分发挥学生的主观能动作用,以提高教育教学质量,一直是政治课教师不断探讨的重要课题。 爱因斯坦有句名言:“兴趣是最好的老师”,学习兴趣,是学生积极的心理成份之一,也是教学成败的一个关键。思想政治课的内容比较抽象,理论性强,是学生最缺乏兴趣的课程,这已成为政治课教学的主要障碍。教师在课堂教学中...
摘要:游戏是实践性很强的一种教学手段。游戏教学有助于激发儿童的学习动机,提高儿童的学习兴趣,有利于儿童身心和智力的发展,有利于提高课堂教学效果,游戏教学是儿童英语教育行之有效的教学手段。关键词:游戏教学儿童英语教育儿童儿童英语教育的对象一般是3-12岁的孩子,这个时期的孩子好奇、好动、好玩、好胜、好表扬(“五好”),如何从孩子的实际出发,既不违背他们的天性,又可以达到一定的...
近年来,地方师范院校在积极探索教师培养模式改革的过程中,对创新培养模式的重要性已形成共识,但涉及内部改革的一些深层次问题并没有得到明显改观。通过分析基础教育课程改革对中小学教师素质结构提出的新要求,就地方师范院校在培养模式、课程体系、教师专业化和实践教学上如何跟进.提出几点认识和思考。新一轮基础教育课程改革的推进,对中小学教师的教育理念、教育能力与知识结构提出了全新的要求。与此同时,教育部颁布的《...
大学创新教育是高等教育的有机组成部分,是建设创新型国家的重要内容,是当代国内大学教育的主题。高校图书馆在创新教育中有着不可替代的地位和作用,应当成为创新教育的重要基地。本文提出了高校图书馆应该建设创新教育文献资源、构建创新教育文献资源体系的观点,高校图书馆领导应高度重视创新教育文献资源建设,委派专人负责,充分发挥学科馆员作用,与《创造学》课程主讲教师联合,共同推进大学创新教育。 1大学创新教育的...
本文主要讨论了研究性教学策略给大学英语阅读教学带来的变化,提出了创设研究性教学的阅读问题情境,并用实例说明了研究性教学策略在英语阅读教学中的运用。 近年来,研究性学习,作为一种重要的学习方式,正在随着课程改革的推进,受到教育界越来越多的关注。而作为培养学生创新精神和实践能力的教学理念催生的一种全新的作为教学策略的研究性学习,则是从教师“教”的角度去实践研究性学习。这种以教...
通过阐述建构主义学习环境设计理论,分析了建构主义学习环境设计、学习方式与创新素质的关系,并构建基于建构主义学习环境设计的高校创新型人才培养模型。 2006年,我国政府提出了建设创新型国家的战略目标,为国家提供创新型人才成为我国高校的重要使命和责任。本文通过阐述建构主义学习环境设计理论,分析了建构主义学习环境设计、学习方式与大学生创新素质的关系,并构建基于建构主义学习环境设计的高校创新型人才培养模...
小学教师教育专业以培养合格小学教师为教学目标,近年来此专业学生的科学教育及研究被严重忽视,毕业生很难满足未来小学对合格师资的需求,就谈谈加强小学教师教育专业学生科学教育及研究的重要性。 小学教师教育是培养未来小学师资的专业教育。近年来本专业招生规模基本在缩减,理化生等自然科学基础学科更是受到严重冲击,学生的科学教育教学及研究被较严重忽视。而义务教育小学阶段明确要求开设科学这一综合性学科课程,这样...
本文从文化与语言的关系及高中新课程标准要求的角度,阐述了高中跨文化意识培养的必要性,并以建构主义理论为基础,论述了在高中英语教学中应如何培养学生的跨文化意识。 语言交际中的跨文化因素是一个不容回避的现实问题。我国很多学生学习英语多年,仍无法用英语进行得体交际的主要原因是忽略了目的语国家的背景文化知识的学习。随着越来越多的教育者意识到语言的文化内涵,“文化意识”也首次作为独...
建构主义学习理论,是当今世界被称为是对传统学习理论和教学观的一场革命,是当代教育心理学理论研究的重要发展。建构主义学习理论对我国军校学员思想政治教育具有重要的借鉴作用。本文概括地解读了建构主义学习理论的主要思想观点,反思了当前我国军校学员思想政治教育与建构主义学习理论不相适应的主要表现,并在此基础上,提出了改善教学方式,变单向灌输为“多导”启发;改善考试方法,变单一闭卷式为...
影响因子:12.810
影响因子:1.307
影响因子:1.100
影响因子:5.518
影响因子:0.000
影响因子:0.000
影响因子:1.940
影响因子:0.000