Method of analysing torsional vibrations in the motorcycle steering system in the phase plane

• Autorzy: Żardecki D. , Dębowski A.

Identyfikatory

DOI

10/14669/AM.VOL.76.ART8

Warianty tytułu

PL

Metoda analizy drgań skrętnych w układzie kierowniczym motocykla na płaszczyźnie fazowej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

A vibration analysis method has been described, where time functions are represented in the “phase plane”; for free vibrations, the representations are classic phase portraits. In the case of vibrations forced with sinusoidal inputs, the representations are Lissajous figures and their stroboscopic expansions to “Poincaré maps”. For the purposes of presentation of the research method proposed, the analyses of free and forced vibrations of a system close to the motorcycle steering system have been described, with the system being modelled and simulated in the Matlab-Simulink environment and with the stick-slip processes being taken into account. The calculation results depict not only the essence of the method of analysing vibrations in the phase plane but also the impact of selected model parameters (in this case, related to freeplay and friction) and measurement disturbances on the representation results. The analysis method shown is a solution alternative to the classic spectral analyses.

PL

W pracy prezentowana jest metoda analizy drgań wykorzystująca odwzorowania przebiegów czasowych na tzw. płaszczyźnie fazowej i dla przypadku drgań swobodnych są to klasyczne portrety fazowe. W przypadku drgań wymuszonych przebiegami sinusoidalnie zmiennymi są to zobrazowania typu figury Lissajous oraz ich stroboskopowe rozwinięcia do tzw. map Poincare. W celu prezentacji proponowanej metody badawczej relacjonowane są analizy drgań swobodnych i wymuszonych dotyczące układu zbliżonego do układu kierowniczego (UK) motocykla modelowanego i symulowanego w środowisku Matlab-Simulink, z uwzględnieniem procesów stick-slip. Wyniki obliczeń obrazują nie tylko istotę metody analizy drgań na płaszczyźnie fazowej, ale także wpływ wybranych parametrów modelu (tu dotyczących luzu i tarcia), a także zakłóceń pomiarowych na wyniki zobrazowań. Prezentowana metoda analizy stanowi alternatywne rozwiązanie względem klasycznych analiz widmowych.

Słowa kluczowe

EN

trosional vibrations in the motorcycle steering system; vibration modelling and simulation; freeplay and friction effects; stick-slip; vibratio analysis in the phase plane; model sensitivity analysis

PL

drgania skrętne w układzie kierowniczym motocykla; modelowanie drgań; symulacja drgań; luz; tarcie; stick-slip; analiza drgań na płaszczyźnie fazowej; badanie wrażliwości modelu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 76, nr 2
• Strony: 137--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Żardecki D.

• Military University of Technology (WAT), Faculty of Mechanical Engineering, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Poland

autor

Dębowski A.

• Military University of Technology (WAT), Faculty of Mechanical Engineering, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Al-Khazali H A H, Askari M R. Geometrical and Graphical Representations Analysis of Lissajous Figures in Rotor Dynamic System. IOSR Journal of Engineering.
• [2] Armstrong-Helouvry B, Dupont P, Canudas de Wit C. A Survey of Models, Analysis Tools and Compensation Methods for the Control of Machines with Friction. Automatica, Vol. 30, No. 7, 1994, 1083-1138.
• [3] Awrejcewicz J. Matematyczne metody mechaniki (Mathematical methods in mechanics). Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej (Publishing House of the Lodz University of Technology), Łódz 1995.
• [4] Awrejcewicz J, Lamarque C H. Bifurcation and Chaos in Nonsmooth Mechanical Systems. World Scientific, Singapore 2003.
• [5] Brown R, Chua L O. Dynamical synthesis of Poincare maps. International Journal of Bifurcation and Chaos, Vol. 3, No. 5, 1993, 1235-1267.
• [6] Cossalter V. Motorcycle dynamics. United Kingdom, 2006.
• [7] de Larminat P, Thomas Y. Automatyka – układy liniowe (Automatics – Linear systems). Vol. 1, Sygnały i układy (Signals and systems). WNT Warszawa 1983 (Polish translation).
• [8] http://andrzejdebowski.wat.edu.pl/Publikacje.html#about6
• [9] Łuczko J. Drgania regularne i chaotyczne w nieliniowych układach mechanicznych (Regular and chaotic vibrations in non-linear mechanical systems). Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej (Publishing House of the Cracow University of Technology), Kraków 2008.
• [10] Maor E. Trigonometric Delights. Princeton University Press, Princeton 1998.
• [11] Osiński Z. (ed.) et al. Tłumienie drgań (Vibration damping). PWN Warszawa 1997.
• [12] Pacejka H B. Tyre and vehicle dynamics. Elsevier, Oxford 2012.
• [13] Rana A, Mittal H. A Labview Based Simulation of Lissajous Pattern Using DAQ Card. Int. J. of Electronic and Electrical Eng., Vol. 7, No. 2, 2014, pp. 149-158.
• [14] Świsulski D. Komputerowa technika pomiarowa: oprogramowanie wirtualnych przyrządów pomiarowych w LabVIEW (Computer measuring technology: LabVIEW-based software for virtual measuring instruments). Agenda Wydawnicza PAK, Warszawa 2005
• [15] Żardecki D. Piecewise Linear luz(...) and tar(...) Projections. Part 1 – Theoretical Background. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 44, No. 1, 2006, pp. 163-184.
• [16] Żardecki D. Piecewise Linear luz(...) and tar(...) Projections. Part 2 – Application in Modeling of Dynamic Systems with Freeplay and Friction. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 44, No. 1, 2006, pp. 185-202.
• [17] Żardecki D. Modelowanie luzu i tarcia oparte na odwzorowaniach luz(…) i tar(…) – podstawy teoretyczne i zastosowanie w symulacji drgań nieliniowych w układach kierowniczych samochodów (Freeplay and friction modelling based on the luz(...) and tar(...) representations – theoretical grounds and application in the simulation of nonlinear vibrations in motor vehicle steering systems). Postdoctoral dissertation, Wydawnictwo WAT (Publishing House of the Military University of Technology), Warszawa 2007.
• [18] Żardecki D, Dębowski A. Examination of computational procedures from the point of view of their applications in the simulation of torsional vibration in the motorcycle steering system, with freeplay and friction being taken into account. The Archives of Automotive Engineering - Archiwum Motoryzacji. 2014; 64(2): 179-195.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).