山地自行车骑行动态性能分析--《天津大学》2007年硕士论文
山地自行车骑行动态性能分析
【摘要】：
本文首先探讨了二维、完整约束情况下,计算多刚体系统动力学笛卡儿数学模型及算法的计算机程序实现;然后以山地自行车骑行动态性能分析为目的,针对某型全减振山地自行车开展了相应的试验与理论分析工作,利用计算机高级程序语言及多体动力学分析软件建立了较为完整的路面—山地自行车—骑行者系统,最后利用该系统对样车的骑行动态性能给出了评价。
在笛卡儿数学模型及算法的程序实现上,本文结合软件工程知识,使用统一建模语言,对笛卡儿数学模型及算法的静态结构进行了系统的分析。在此基础上,针对二维、完整约束问题设计了一类计算多刚体系统动力学分析程序的结构,并使用计算机高级程序语言初步实现了该程序的运动学分析与动力学分析功能,最后选用了两个典型算例验证了本文动力学分析程序的正确性。该部分内容在自行设计完善的可用于山地自行车骑行动态性能分析的计算多体动力学分析软件方面进行了有益的探索。
在山地自行车骑行动态性能分析方面,本文以某型全减振山地自行车为例,首先依据国家相关检测标准设计并进行了该款山地自行车车架的振动试验。之后选用以笛卡儿数学模型及算法为基础的多体动力学分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)建立了试验系统的仿真模型,并进行了相应的仿真试验。通过两种试验结果的比较,本文指出了该类车架模型的适用范围,验证了其可靠性。在此基础上,本文扩展前述的车架模型,建立了完整的路面—山地自行车—骑行者系统,系统包括:使用谐波叠加法与ARMA(Auto-Regressive Moving Average)模型两类方法建立的符合GB7031-87规定的路面不平度模型;样车的多刚体动力学模型;包含力学模型与知觉模型的骑行者模型,其中的知觉模型参考ISO2631建立,为一种人体承受全身振动下的舒适性知觉模型。最后本文对已建立的路面—山地自行车—骑行者系统进行了动力学分析,利用骑行者知觉模型对样车骑行动态性能进行了评价并给出结果。评价结果认为该款山地自行车骑行动态性能欠佳,设计有待改进。研究建立的路面—山地自行车—骑行者系统为今后山地自行车进一步的力学分析提供了动力学模型基础,为山地自行车的计算机辅助设计工作提供了一类具有可操作性的设计结果评价标准。
【关键词】：
【学位授予单位】：天津大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：U484【目录】：
ABSTRACT3-7
第1章 绪论7-12
1.1 研究的背景及意义7-8
1.2 国内外山地自行车研究动态及存在问题8-10
1.2.1 国内山地自行车研究动态及存在问题8-9
1.2.2 国外山地自行车研究动态及存在问题9-10
1.3 本文主要研究内容10-12
第2章 计算多刚体系统动力学笛卡儿数学模型及算法12-21
2.1 引言12
2.2 平面多刚体系统笛卡儿数学模型描述12-14
2.3 平面多刚体系统运动学及数值分析方法14-17
2.3.1 邻接刚体运动学关系14-15
2.3.2 约束方程与约束15
2.3.3 数值分析方法15-16
2.3.4 运动学算例16-17
2.4 平面多刚体系统动力学及数值分析方法17-20
2.4.1 系统动力学方程17-18
2.4.2 广义外力与力元18
2.4.3 数值分析方法18-19
2.4.3.1 增广法18-19
2.4.4 动力学算例19-20
2.5 小结20-21
第3章 山地自行车车架振动试验及仿真试验21-27
3.1 引言21
3.2 试验方法与仪器设备21-22
3.3 试验结果与分析22-24
3.4 仿真结果与分析24-26
3.5 小结26-27
第4章 路面—山地自行车—骑行者系统的建立27-48
4.1 引言27
4.2 模型建模时所做的简化假设27-28
4.3 路面不平度模型的建立28-41
4.3.1 路面不平度表示方法29-30
4.3.2 采样空间频率的确定30-31
4.3.3 路面不平度谐波叠加模型的建立31-33
4.3.3.1 算例32-33
4.3.4 一维路面不平度的ARMA 模型的建立33-40
4.3.4.1 傅立叶逆变换法估计自相关系数ρk35-37
4.3.4.2 AR(p)模型的建立37-38
4.3.4.3 模型参数σ_a~2 的确定38-39
4.3.4.4 算例39-40
4.3.5 使用三角形面片来拼接路面不平度模型40-41
4.4 山地自行车力学模型的建立41-44
4.4.1 山地自行车多刚体动力学模型41-43
4.4.2 轮胎模型43-44
4.5 骑行者模型的建立44-47
4.5.1 骑行者力学模型44-46
4.5.2 骑行者知觉模型46-47
4.6 小结47-48
第5章 路面—山地自行车—骑行者系统动力学分析48-52
5.1 引言48
5.2 系统动力学分析48-50
5.3 山地自行车骑行动态性能评价50-51
5.4 小结51-52
第6章 结论与展望52-54
6.1 结论52
6.2 展望52-54
附录A 程序设计与实现54-73
A.1 引言54
A.2 平面多刚体系统动力学分析程序54-71
A.1.1 平面多刚体系统动力学分析程序层次结构54-55
A.1.2 数学层55-57
A.1.3 动力学系统结构描述层57-62
A.1.4 求解器层62-64
A.1.5 力学分析层64-71
A.3 人体知觉模型中的振动舒适性评价程序71-73
附录B 多刚体模型参数73-75
附录C 轮胎属性文件75-76
附录D 骑行动态性能评价程序结果76-79
参考文献79-85
发表论文和科研情况说明85-86
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90后大学生骑行穿越川藏 办车展、自行车运动会
【字号： |
　　山地车、公路车、攀爬车&&昨日（11月21日），在石家庄职业技术学院图书馆广场上，16辆崭新的骑行用车吸引了大批学生围观。不时，还有喜欢骑行的驴友试骑一番。这是该学院大二学生韩笑组织大学生自行车展览。
　　在现场，韩笑用一场图文并茂的讲座打动了观众。原来在7月中旬，21岁的他在28天内完成自四川成都至西藏拉萨的骑行之旅。暴雨、泥石流、落石、路边的死亡标志牌，韩笑用一骑单车征服了一切。
　　90后大学生办车展、自行车运动会
　　昨天中午，韩笑和他的骑行社团举办的首届大学生自行车展如期举行。
　　16辆自行车分四大类进行陈列，是骑行社的&全部家当&。虽然不是新车，为了参加本次展览也都被擦得锃亮。
　　为了让更多的人喜欢上骑行，韩笑在现场介绍起骑行的好处，还鼓励观看的同学，&喜欢的话，可以试试，在附近兜兜风。&
　　韩笑透露，自行车展结束，首届自行车运动会将在学校内拉开帷幕。&看谁骑车慢&、&单腿骑车接力赛&、&定位骑行和障碍赛&，韩笑说：&自己设置的比赛项目以趣味为主，只希望有更多的人参与骑行。&
　　&骑行社团会长&曾28天穿越川藏
　　21岁的韩笑，瘦瘦的面颊，因为长期户外运动被晒得黝黑。他是学院骑行社团的会长，对骑行的热爱深入骨髓。&恍然如梦。&在车展上的演讲中，韩笑回忆起7月中旬的川藏行如是形容。
　　大多时候，韩笑有些羞涩和沉默。不过谈起川藏骑行经历，却像换了一个人似的，话匣子立马打开了。
　　7月16日是韩笑抵达成都的第二天，突降暴雨，山石顺着雨水涌向他既定的骑行线路。返回来的驴友告诉他路堵得死死的，得翻山过去。&山非常滑，平常走路都非常困难，更别说要扛着自行车。爬着爬着，走了还没一半就没有力气了，整个人和车顺坡往下滑。&韩笑说。
　　翻越大山，避开泥石流，韩笑继续上路。
　　怒江72拐历险，亲见驴友撞车
　　从雅江到相克宗有17公里，海拔提升近千米。&天儿热，高海拔带来不适，骑上一二百米就得歇一会儿。没走多远，水和食物都吃完了。&韩笑说，那段路又渴又饿又热，脑子发晕。沿途中，韩笑第一次吃了糌粑、酸奶干、黄油，第一次喝了酥油茶。&挺吃不习惯的，但是必须得吃。&
　　怒江72拐是韩笑川藏行最危险的路段，盘旋的山路几乎都是急转弯，多个转弯处都竖着&此弯路丧生XX&的路牌。韩笑说，最多写的是13人。
　　&下冲力特别大，车速飞快，必须不停地捏着刹车。紧跟在我后面的一驴友，在一个拐弯处，眼睁睁地看着他直接撞在护栏上，一直没有爬起来。我没敢停，也停不下。不知道他后来怎么样了。&韩笑第一次感受到死亡近在咫尺。 -文/记者陈佳慧& 高其伦& -摄/记者贺志泉
关键词：骑行,穿越,川藏,90后大学生
稿源：河北青年报
责任编辑：杨晓当前位置：-->-->正文
5大学生骑自行车回家
08:59:29 星期日 &来源：云南网 &
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1月24日，小伙子们到达澜沧江大桥。
5大学生从昆出发骑车跑长途
寒假前正当众人都在为返乡的一张车票奔忙之际，来自云南大学和云南财经大学的5名大学生，却另辟蹊径采取一路进行公益宣传的方式，以游玩的心态结伴从昆明骑自行车回到了家乡西双版纳，真正做到了返乡、公益宣传和游玩一举三得。
结伴骑自行车跑长途
近日，新浪网一条“骑车回家公益骑行昆明——西双版纳”的微博引起记者的关注。“我们已经骑行了6天，今天即可到达景洪。”记者与发布微博的网名叫“农民马锅头”的博主联系上时，这名目前就读于云南财经大学的大三学生告诉记者，他名叫马霁阳，家住大理州永平县。这次从昆明骑自行车到西双版纳，除了利用寒假游玩和进行公益宣传外，正好陪着两名西双版纳的同学骑车返乡。
24日下午，记者与骑行了690公里路程到达景洪城区澜沧江大桥的5名大学生相遇时，这个充满朝气的群体略显疲态。与记者匆匆打了个招呼，就忙着寻找旅馆住下休整。
据了解，来自大理永平的马霁阳与来自西双版纳勐腊县勐捧镇的黄燃是校友，而黄燃与就读云南机电职业技术学院的马晨是老乡，3个小伙平时就喜欢骑自行车，通过QQ群和微博，又与云南大学的王奕成和姜志诚两个同样喜欢骑行的昆明小伙相识。而这次骑行返乡活动的发起者，正是黄燃和马晨两个版纳小伙，其他3人则与两人结伴组成了这个“骑车回家公益骑行”团队。
尝试不一样的返乡方式
“平时虽然经常骑自行车运动，但除了看到一些外国人骑自行车到西双版纳旅行外，我们和周边的人都从来没有尝试过骑那么远的距离。”黄燃说，想想每次假期买票的拥挤状况，他和马晨就产生了骑自行车返乡的念头。从昆明沿213国道老公路沿途经晋宁、峨山、元江、墨江、通关和普洱，历时7天抵达景洪共骑了690多公里，从景洪到勐腊大约还有200公里，整个行程约900公里。
据马霁阳介绍，他们这次骑行定下了“骑车回家”、“食品安全共呼吁”和“低碳出行倡环保”等3个主题，因此出发前就准备好了这3个内容的条幅，一路骑行一路宣传，并拍照发微博。这一路下来不仅有机会欣赏到沿途美丽风光，而且在骑行宣传的过程中，还有沿途居民热心招待他们吃饭、在元江被狗追着跑以及热心民警为他们看守自行车等难忘经历，也体验到了沿途各地不同的人文风情。
公益骑行活动还会继续
昨日上午，在景洪玩耍了一天的5名小伙分道扬镳，从景洪澜沧江大桥头开始了各自的骑行旅程。黄燃和马晨经橄榄坝一路骑行游玩傣族园和植物园后，直接骑到勐腊县勐捧镇回家。而马霁阳、王奕成和姜志诚3人则先经小磨公路到孟仑，再到植物园和望天树景区游玩，经橄榄坝游玩傣族园后，从景洪回家。
“看时间情况了，如果时间来得及的话，结束了西双版纳的行程后还想骑自行车回家，如果来不及就坐客车返乡。”3人对记者说，他们会一直将公益活动在骑行中开展下去。
（戴振华 摄影报道）
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大学生骑自行车回家过年 9天时间穿越1200公里
11:57 来源：重庆晚报
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