由于研究的是摩托车的振动舒适性，因此主要讨论摩托车在直线行驶工况下，路面不平度激励和发动机激励导致的整车结构部件的振动响应情况。

建立的摩托车整车动力学模型，做了如下假设：

①行驶过程中，不考虑车身相对于地面的侧倾，即车身只能作垂直于地面的直线运动。

②由于没有考虑摩托车转向，取消前叉相对于车架的转动自由度。

③由于驱动力的施加不是考虑的重点，没有建立链条传动模型，而是将驱动力矩以运动的形式直接加在后轮上。

④在模型的建立中，油箱、车身覆盖件只考虑了各自的质量和转动惯量，不考虑相对方位的变化，采用固定约束将各物件固连到车架上。

⑤忽略各个构件之间的接触，用相应的理想约束代替各个构件的接触，如车架与操纵架之间固定副约束，不计它们之间的相互碰撞。

⑥摩托车前后减振器的主要作用是支撑车体，缓和振动和冲击。 根据前后减振器的作用，模型中前后减振器简化为具有相应刚度和阻尼的弹簧。

⑦后叉与车架连接器视为理想铰链约束，保证了它们之间的相互转动，而没有上下窜动和相互扭动。

（1）摩托车柔性车架的生成

摩托车车架在受到外界激励时会产生相应的变形，因此用柔性车架更能反映行驶过程中的实际工况，建立柔性车架首先要生成模态中性文件。

模态中性文件是一个独立于操作平台二进制文件，它包含下列信息：几何信息（结点位置及连接）、结点质量和惯量、模态质量和模态刚度。 从有限元模型中生成模态中性文件需要进行特定的有限元分析，才能将结果转换成模态中性文件。

首先通过有限元前处理软件Hypermesh 生成车架有限元模型，然后导入Patran，保留模态分析各参数，最后提交Nastran 进行计算，提取前九阶模态频率和振型。

中性文件的生成过程是从Patran 中打开Analysis 选项卡，选择“solution type”➝“nomal moods”➝“solution parameters”➝“ADAMS preparation”，在ADAMS OUTPUT 中选择Full run＋MNF 之后就可生成.mnf 中性文件了。

在生成MNF 文件时需注意两点：一是车架与其他部件的连接地方要建立外部连接的MPC 点，以便在ADAMS 中建立各部件之间的约束关系。 二是有限元模型和刚体模型应尽量保证一致，这样才能给建立刚柔耦合的模型带来方便。 所建立的车架MNF 文件如图6.1 所示。

（2）“人体⁃座椅”二自由度假人模型的建立

人体振动特性是复杂的，建立准确的人体振动模型是平顺性建模的一个重要环节。从生物动力学的研究成果来看，坐姿假人模型有单自由度、二自由度和三自由度，但是国标中规定的三自由度模型的参数不适合汽车平顺性建模。 目前在车辆平顺性领域，应用较多的人体振动模型主要是二自由度模型，如图6.2 所示。

图6.1　车架中性文件

(www.daowen.com)

图6.2　自由度振动假人模型

针对汽车中坐姿人体模型的研究成果较多，不同研究对该模型识别的结果对比见表6.1，第1、2 个模型分别来自冯焕玉识别的理论参数和实际假人的参数，第3 个模型为董尔珠等人的识别结果，第4 个模型来自文献［54］提到的8851 课题识别15 人平均值，第5个模型来自英国Wei 和Griffin 的研究成果。 这几个模型的动态等效质量差别不大（表6.1），Wei 和Griffin 的识别样本最多，因此本书以该模型为基础。

表6.1　二自由度振动假人模型的参数

假设“人体⁃座椅”系统固有频率为2.5 Hz，阻尼比为0.25，则由式（6.1）进行确定。

式中　k——“人体⁃座椅”系统的刚度；

f——“人体⁃座椅”系统的固有频率；

m——“人体⁃座椅”二自由系统的总质量，即m＝m1＋m2＋m0 ＝50.7 kg。

由式（6.1）可得“人体⁃座椅”系统的刚度为1.25×104 N／m。

设该摩托车的人体座椅的阻尼比为0.25，则由式（6.2）进行确定。

式中　ζ——0.25，由于“人体⁃座椅”系统质量和刚度已确定，可以得出可得座椅阻尼系数为0.4。

（3）轮胎模型的建立

轮胎与路面的接触问题以及轮胎模型的简化，是国内外学者一直不断探索的问题。目前比较成熟和认可的有FIALA、DELET、SMITHERS 和UA TIRE 轮胎模型。 ADAMS 根据这些轮胎模型的理论基础建立了相应的虚拟轮胎模型。 因FIALA 轮胎模型需要的参数较少且满足平顺性仿真要求，采用FIALA 轮胎模型。

（4）悬架、坐垫、轮胎参数

前后悬架的刚度和阻尼特性由试验数据提取，参数见表6.2。 轮胎特性比较复杂，但是平顺性建模时只需考虑轮胎垂向的刚度和阻尼，垂向刚度系数由试验获取。

表6.2　力学参数