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研究生:蔣昊廷
研究生(外文):Hao-TingChiang
論文名稱:以有限元素法模擬機車行進時之振動
論文名稱(外文):Finite Element Simulation of Motorcycle Vibrations during Riding
指導教授:何旭彬
指導教授(外文):Shi-Pin Ho
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:振動有限元素法模態分析簡諧分析機車
外文關鍵詞:Vibrationfinite element methodmodel analysisharmonic analysismotorcycle
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本文以實體元素建構速克達300c.c機車模型,且不考慮騎士的影響,僅僅考慮行進時之邊界條件進行設定,使用有限元素法模態分析後,接著以兩個方向的單位搖撼力(分別為沿活塞運動方向、垂直活塞運動方向,單位為N)與單位搖撼力矩(單位為N.mm)進行簡諧分析。
接著假設整車為線性系統,引用在三個轉速下(分別為6000rpm、
7000rpm、8000rpm,對應騎乘時速約為90 km/h、110 km/h、130 km/h)定扭力假設所得的搖撼力與搖撼力矩頻譜與簡諧分析結果作運算,得到車架中間位置、引擎位置、手把位置的模擬振動位移對時間分布圖。並且觀察其振動位移,發現雖然轉速在8000rpm時搖撼力與力矩比7000rpm還大,但是在某些位置與方向上卻是7000rpm來得大,而6000rpm則是搖撼力與位移均比7000rpm與8000rpm小,而會有此結果是簡諧分析所得的頻譜響應分布在7000rpm有較高的值所造成的原故。
最後依據簡諧分析頻譜結果與定轉速力引擎振源輸入,討論修正引擎配重降低在垂直活塞方向的不平衡力,達到降低模擬振動位移的目的。

In this paper, solid element has been used to build the finite element model of the motorcycle. The boundary conditions of the motorcycle are set the ridding situation and the rider in the analysis are ignored. The analysis of the motorcycle are simulated to find the natural frequencies and natural modes of the motorcycle. Next, the model has been subjected to three types of input for harmonic response analysis. The inputs are the two unit shaking forces which are along and perpendicular to the direction of piston motion and the unit shaking moment which is triggered by the force which is perpendicular to the direction of piston motion.
Assuming that the model is linear. Introducing the spectra of three different angular velocity, 6000rpm, 7000rpm and 8000rpm, which are corresponding to the riding speed as 90km/h, 110km/h and 130km/h, shaking forces and moment which are simulated with the constant torque assumption and time-dependent, and harmonic analysis response, combining all of above compute the displacements of vibration at three specific points which are the middle point of the frame, the point of engine and the point of handle. In the results of analysis, it was found that vibrations of the motorcycle riding in 8000rpm is better than the riding in 7000rpm. In constant the motorcycle riding in 8000rpm shaking force is bigger than the riding in 7000rpm, and both the riding in 7000rpm and 8000rpm vibrations worse than the riding in 6000rpm. The reason of the difference is that the vibrations of the motorcycle riding in 7000rpm has high-value spectral response.
According to the results of the harmonic analysis and the shaking forces of fixed angular velocity, this paper suggest to change the center of crankshaft gravity position to decrease the shaking force which is perpendicular to the direction of piston motion. Finally the vibrations of displacements can be cut down.

摘要 i
Abstract ii
致謝 vi
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 x
符號說明 xiii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究動機與目的 2
1.4 研究設備 2
1.5 論文架構 3
第二章 相關理論 4
2.1 有限元素法 4
2.2 模態分析 4
2.3 簡諧分析 5
第三章 模型建構說明 6
3.1 全車模型概觀 6
3.2 零件間自由度與剛性設定 8
3.3 邊界條件設定 8
第四章 全車模態分析 10
4.1 模態分析結果 10
4.1.1 第十模態(52.03Hz) 11
4.1.2 第十一模態(59.21Hz) 12
4.1.3 第十二模態(61.87Hz) 13
4.1.4 第十六模態(99.31Hz) 14
4.1.5 第十八模態(117.31Hz) 14
4.1.6 第十九模態(124.59Hz) 15
4.1.7 第二十一模態(132.30Hz) 16
4.2 模態分析結果討論 17
第五章 車體簡諧分析 18
5.1 振動來源說明 18
5.2 模擬方式 20
5.3 U方向搖撼力簡諧分析結果 21
5.4 V方向搖撼力簡諧分析結果 23
5.5 搖撼力矩簡諧分析結果 25
5.6 簡諧分析結果討論 27
第六章 模擬之振動位移 28
6.1 U、V搖撼力之位移響應合成 33
6.2 搖撼力矩之位移響應合成 39
6.3 搖撼力與搖撼力矩合成之位移響應 42
6.4 模擬位移討論 47
第七章 降低振動位移—降低振源振動 49
7.1 改變配重前後U、V搖撼力差異 50
7.2 改變配重前後模擬位移差異 52
第八章 結論與建議 54
8.1 結論 54
8.2 減少車體振動討論之具體建議 55
參考文獻 56

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