山地果园轮式运输机半主动悬架系统设计与试验

为解决山地果园运输机在实际使用中因路况起伏不平而引起的剧烈振动问题，结合山地实际路面情况，设计使用CDC阻尼器的半主动悬架系统，并安装于华南农业大学研发的丘陵山地果园电动轮式运输机。以安装使用CDC阻尼器的半主动悬架系统的丘陵山地果园轮式运输机为研究对象，采用振动仪和振动传感器搭建振动测试系统，在行驶速度和载荷一定的工况下，分别测试该轮式运输机装有半主动悬架前后行驶过程中座椅位置Z轴的振动信号，考察半主动悬架装车前后的振动差异。结果显示，装有使用CDC阻尼器的半主动悬架的轮式运输机振动降幅达50%，达到了半主动悬架系统的设计要求；装有使用CDC阻尼器的半主动悬架系统的车身振动频率集中，范围大于8 Hz，表明车辆的驾驶舒适性较好。     

农用运输车果园路谱振动信号采集分析

采集农用轮式运输车在草地、泥地及15.1°坡度砂石路等3种不同果园路况下运行时的振动加速度信号,利用LabVIEW信号处理模块对运输车的振动加速度信号进行分析,通过对振动加速度信号进行二次积分得到振动位移信号,研究农用运输车果园路谱振动信号特征并进行相关性分析。结果表明,农用轮式运输车的速度和装载质量对草地的路面不平度信号影响显著;坡度对路面不平度信号的影响最大,其次是速度,最后是装载质量。     

山地果园运输车越障性分析

针对丘陵山地农、林产业生产运输困难的情况,本文设计一种无人驾驶的星形轮结构的山地果园运输车。有利于提升运输车越障性能。借助Solid Works软件建立丘陵山地果园运输车三维模型,根据星形轮结构特点,建立运输车两种越障受力模型:滚动越障和翻转越障模型,分析运动机理及越障能力;应用ADAMS软件对运输车进行运动学仿真分析,基于不同行驶速度、阻尼及越障方式的情况下,研究运输车质心速度、加速度的变化情况,有利于改善运输车行驶平顺性,实现丘陵山地行驶运输,同时为丘陵山地作业平台设计研究提供一定理论基础。     

一种高速插秧机悬挂机构的动力学特性分析

为了解悬挂机构动力学特性对农具使用稳定性的影响,结合动力学建模和振动试验测试两种研究方法,使用频率响应方法分析了一种应用于高速插秧机的典型平行四边形悬挂机构的振动来源和不同振动激励的影响,提出了一种理想情况下的阻尼特性,采用锤击法最终得到了其三阶振动的固有频率。结果表明：插秧机的基座激励频率主要集中在20~45、90~180 Hz 之间,其中发动机对于悬挂机构的激励频率范围为26~52 Hz;悬架机构三阶振 动频率中,第二阶、第三阶振动频率对其振动影响最大,其品质因子高达9 039.10、3 211.97 Hz。     

基于模态及谐响应的谷物联合收获机割台振动分析

一台谷物联合收获机在工作时割台振动强烈,强烈的割台振动导致收获割损和机械疲劳失效。强烈的割台振动主要由割台结构的固有频率和固有振型决定,当结构的固有频率和激励频率相近时,就会引起结构的共振。基于ANSYS有限元软件对割台进行模态及谐响应分析,计算割台的前8阶固有频率和振型。结果表明,割台的第1、第2阶模态接近于收获机发动机的主轴转速和收获机的二次清选转速。来自路面不平度的激励载荷在车速为20~40 km/h时所产生的激励频率为17.36~34.72 Hz,接近割台框架的前2阶固有频率,会引起割台的共振。同时考虑到割刀对割台的作用力和振型分析,对割台进行谐响应分析,发现割刀的往复运动对割台局部的最大位移为0.418 9 mm,因此割刀的往复运动对割台的振动较小。综合模态和谐响应分析的结果,割台振动主要来自发动机和传动部件等简谐激励频率,和来自路面的不平衡激励。研究结果为联合收获机割台框架的设计与研究提供了参考和依据。     

一种高速插秧机悬挂机构的动力学特性分析

为了解悬挂机构动力学特性对农具使用稳定性的影响,结合动力学建模和振动试验测试两种研究方法,使用频率响应方法分析了一种应用于高速插秧机的典型平行四边形悬挂机构的振动来源和不同振动激励的影响,提出了一种理想情况下的阻尼特性,采用锤击法最终得到了其三阶振动的固有频率.结果表明:插秧机的基座激励频率主要集中在20～45、90～180 Hz之间,其中发动机对于悬挂机构的激励频率范围为26～52 Hz;悬架机构三阶振动频率中,第二阶、第三阶振动频率对其振动影响最大,其品质因子高达9 039.10、3 211.97 Hz.     

4LL–1.5Y型联合收割机割台的振动特性

运用有限元软件ANSYS workbench仿真分析4LL–1.5Y型联合收割机割台,得到割台机架前6阶模态频率和模态振型,结果表明,割台在受振动时易产生变形的部位是割台机架的两侧壁和割台机架进口处的底板。利用三轴加速度传感和Co Co–80动态信号测试分析系统,分别测得割台机架关键部位的加速度信号,对比非田间作业试验发动机空转、整机运转(不行走)分别在怠速(700 r/min)、中速(1 200 r/min)、高速(1 800 r/min)和田间作业不同工况下各方向的加速度,各测点水平方向加速度是其他2方向的2~4倍,表明割台的振动主要以水平方向振动为主,其中倾斜输送器受振动比较严重,加速度最大值高达97.28 m/s2。对比有限元分析与振动试验结果发现,对割台振动影响较大的激励频率(20、22 Hz)几乎都出现在割台机架的模态频率(18.679 Hz)附近。     

基于MATLAB对“Y型”果树振动共振频率的研究

为了研究果树振动时树干、树枝的加速度动态响应,获得最优共振频率的阶数、数值、区间,得出果树振动的最优激振参数,为林果振动采摘收获机的参数优化提供理论基础,将树干-树枝力学模型简化为双自由度的质量-刚度-阻尼力学模型,建立振动方程,对方程进行仿真、运算,并结合试验所得结果进行对比分析。结果显示,仿真与试验中,整个果树共出现了6阶共振频率,其中1阶、2阶、3阶最为明显,分别约为1.72、4.18、7.72 Hz;同时,整个果树的共振频率始终都是在0~12、17~25 Hz这2个区间内。表明果树振动落果过程中,0~12、17~25 Hz这2个频率区间可作为整个果树振动落果的参考频率区间。其中,1.72、4.18、7.72 Hz可作为整个果树振动落果的首选参考频率;激振载荷数值增加,果树共振频率的阶数、区间、数值并不会随之改变,但树干、树枝的加速度响应幅值是逐渐增加的。     

秸秆还田机振动特性分析与试验研究

针对秸秆还田机机壳与刀辊轴处受随机激振力产生振动问题，本研究以1JH-185秸秆还田机为研究对象，基于SolidWorks软件建立秸秆还田机的三维模型并进行优化设计与制造。应用ANSYS Workbench软件求解自由模态下机壳与刀辊轴前12阶的模态频率与振型。仿真结果表明：机壳模态频率范围处于42.68～205.97 Hz范围，刀辊轴模态频率处于356.39～1 524.80 Hz范围，机壳固有频率远小于刀辊轴的模态频率。选择机壳中心与刀辊轴处作为非田间试验振动监测拾振点，利用DH187E加速度传感器和DHDAS动态信号测试分析系统测得秸秆还田机在高速运转工况下机壳中心与刀辊轴处各自的时域信号，经过傅里叶变换分析获得各自的频域信号，进而获得频域信号中的10个峰值点。非田间振动试验结果表明：模态分析频率与非田间振动频率结果基本吻合。机壳中心振幅为301.80 m/s²，峰值点6处最大频率为150.39 Hz，刀辊轴处振幅均值为295.28 m/s²，峰值点4处最大频率为150.39 Hz。可知对秸秆还田机振动影响较大的激励几乎都出现在机壳附近...     

山地果园手扶式单履带运输车设计与试验

设计一种以单履带为行走机构的山地果园运输车,该山地果园运输车由单履带行走装置、车架、传动装置、动力系统等组成,其主体外形尺寸为1 540mm×600mm×815mm。根据整车质心分析和人机工程学确定车辆的结构和运动参数,并利用Creo建立三维模型,计算出车辆的质心位置。根据车辆的质心位置分析车辆在横向坡面和纵向坡面的稳定性。对该山地果园运输车样机在满载情况下进行不同工作环境的测试,结果表明:设计的山地果园运输车的最大载荷为75kg,具备上10°纵向坡,下30°纵向坡以及通过20°横向坡面和通过各种复杂路面的能力。该运输车能够较好地满足山地果园横向运输要求。     

三维激光雷达果园路面不平度采集试验与分析

以果园典型路面不平度的采集为研究对象,建立基于激光雷达点云处理的路面不平度采集方法,搭建了基于三维激光雷达的路面不平度采集系统平台,结合点云处理技术完成路面高程信息的提取;采用AR(auto regressive,自回归)模型依据比例分析法对路面功率谱密度进行计算,确定不平度等级,并通过加速度振动记录仪进行系统验证,利用系统开展典型果园路面不平度数据信息采集试验。试验结果显示,果园路面不平度结果为水泥路面主要集中在B级,B级占比82.33%;砂石路面主要集中在C级,C级占比84.00%;泥土路面主要集中在D、E等级,D级路面占比48.67%,E级占比31.00%,表明基于三维激光雷达采集系统与数据处理方法在果园路面不平度采集和评价上是可行的。最终不平度评价结果显示,三维激光雷达果园路面不平度采集系统应用可靠,评价结果准确,适合于山地林、果、茶园路面不平度的采集。     

7SGH山地果园双轨运输机振动性能测试与分析

7SGH山地果园双轨运输机以其载重爬坡能力强和无需开垦山路等特点成为山地果园运输农资的重要装备,但运输机的振动会对支撑轨道的稳定性造成影响,运输的货物也会因此受损。本研究通过利用Econ振动分析仪测量运输机7个关键部位在不同载重工况下的X、Y、Z方向的振动参数。基于时域信号进行FFT傅里叶变换,得出载货滑车振幅峰值主要集中在146~224Hz,其振动幅度为0.022~0.026 G,而0~10 Hz频率段振幅小于0.008 G。运输机在轨道平面法向Z方向的振动最大。考虑到运输机启动和制动等对钢丝绳的惯性冲击,基于LabVIEW设计一套钢丝绳安全测试系统,测试表明增加钢丝绳避振装置可以使牵引钢丝绳的惯性冲击拉力降低32%、振动波动降低62.5%,从而减轻了钢丝绳振动疲劳损伤,并且提高了运输机的安全性和运输效率。     

施肥机有限元模态分析与结构优化

针对所设计的2SF–0.6型施肥机,利用Simulation软件对其关键部件进行静态有限元分析与优化,得到了肥料箱箱体壁厚取值为1 mm、输送转轴上的搅拌器直径6 mm、机架的矩形钢管厚度2 mm;对施肥机进行模态分析表明,输送文献转轴与抛撒转轴的转速取值应避开975.84~1 463.76 r/min,优化后整机的10阶模态频率均远离外部激励振源的回转振动频率20.33 Hz,可以有效避免共振的产生。     

汽车发动机悬置支架模态分析与研究

悬置支架是动力总成的安全件和功能件,如设计不合理,其悬置支架的1阶固有频率太低且处于发动机工作转速激励频率范围内,悬置支架将有产生共振的风险,从而放大振动及工作噪声。因此模态是悬置支架的重要设计指标之一。以四缸机为例,一般悬置支架1阶固有频率需大于600Hz(发动机在6000rpm时6阶激励频率为600Hz),最低应大于450Hz(因6阶激励较小,且支架因条件限制无法达到要求,可适当降低要求,后期实车验证)。此论文总结出影响模态的各种因素,从而寻找出提高模态的方法,为设计提供理论参考依据。     

悬挂装置参数对拖拉机振动特性的影响

为研究不同农具位置对悬挂农具拖拉机振动特性的影响,以东方红-LX754拖拉机和淮丰1LS-740深松机为研究对象,采用CATIA软件建立拖拉机和农具简化的几何模型以及MATLAB编写随机路面文件,并基于ADAMS软件修改轮胎参数文本和导入随机路面激励文件,构建深松机-拖拉机-路面系统的虚拟样机。通过仿真研究悬挂装置参数对拖拉机驾驶员垂向振动加速度、座椅安装处俯仰振动角加速度、拖拉机质心垂向振动加速度的影响。结果发现,内提升臂与水平方向的夹角从20°增大到70°时,驾驶员垂直振动加速度峰值从30.09 m/s~2降低到17.61 m/s~2,垂直振动峰值频率从1.36 Hz增大到2.12 Hz,座椅安装处俯仰振动角加速度峰值从11.12 rad/s降低到7.56 rad/s,拖拉机质心垂直振动加速度峰值从42.42 m/s~2降低到29.33 m/s~2。     

山地果园轮式运输机动力稳定系统测试

为提高山地果园轮式运输机在作业过程中动力控制的稳定性,对其动力控制系统进行系统构建与试验。根据动力独立控制的控制策略,结合山地果园轮式运输机的结构特征,搭建控制系统硬件并进行无改动原车空载试验以及动力稳定系统控制下的空载试验。结果表明,当节气门开度加大后,发动机输出功率增加,抵消了非陷坑车轮滚动的一部分阻力;在相同的行驶阻力条件下,节气门开度越大,车轮速度越大,最后受控后稳态车轮速度的绝对误差为0.178 1~0.396 1km/h,相对误差最大为5.27%。试验表明,动力轮速度控制达到设计要求,在果园轮式运输机的某个动力轮陷坑之后,可以通过调节没陷坑的动力轮速度,使动力加大,从而有助于运输车在泥泞的道路行走或者有助于运输车具有足够的动力爬出陷坑。     

谷物联合收获机方向盘总成的模态分析与结构优化

以某谷物联合收获机方向盘总成为研究对象,基于Pro/E软件建立其几何模型,采用有限元分析软件(ANSYS)对方向盘组合体模型进行模态分析。结果表明,模型第一阶固有频率为44.005Hz,位于人手敏感振动频率范围37.5～65.0Hz,对操作人员身体健康具有较大影响。为了调整组合体模型的固有频率以避开人手的敏感频率范围,在将方向盘骨架材料更换为45钢的基础上,通过增大转向柱和传动轴的直径对组合体进行结构优化。优化后组合体模型第一阶固有频率由44.005 Hz提升至67.31 Hz,避开了人手敏感的振动频率,同时也避开了发动机激振频率。结构优化后的模型可避免共振现象的发生,并提升作业人员的操作舒适性。     

农用车辆座椅悬架的鲁棒H_∞控制仿真研究

农用车辆经常行驶在道路工况比较恶劣的路面上,工作时车身会产生激烈的振动,车辆驾驶员长时间承受在低频高强度的振动下,患腰痛和椎间盘突出的可能性也比一般人群大。为了减小路面激励对农用车辆和人体振动的影响,采用在农用车辆上应用驾驶员座椅主动悬架系统的方法,即用主动的措施来隔离地面激励通过车身引起对人体的振动。在建立农用车辆四自由度"车-椅-人"主动悬架模型的基础上,应用线性矩阵不定式(LMI)求解的优化技术,对农用车辆的主动座椅悬架进行了控制研究。提出了基于LMI优化的主动座椅悬架的鲁棒H∞控制方法,运用仿真软件MATLAB,在田野地路面等级的白噪声输入下,建立了路面输入的仿真模型,给出了农用车辆的主动座椅悬架鲁棒H∞控制系统与被动悬架系统的仿真比较研究。仿真结果表明:同输入条件下,采用鲁棒H∞控制的主动座椅悬架比被动悬架控制在人体垂直加速度的振动控制上有了明显的改善,并且避开了共振频率,在座椅悬架的振动控制上也有了明显的改进。以上研究不但证明了车辆座椅悬架的鲁棒H∞控制方法的可行性,而且为农用车辆主动座椅悬架系统的研究提供了有力的理论依据。     

4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机割台振动分析

针对油菜联合收获机振动剧烈,整机稳定性、工作可靠性和驾驶舒适性较差等问题,以4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机的割台为研究对象,在道路运输（仅发动机工作）、道路运输（发动机与工作部件同时工作）以及田间收获作业 3 种典型工况下,在割台上选择3个测点,利用DHDAS动态信号采集分析系统对油菜联合收获机割台振动进行了测试,并基于时域分析、小波分析和频域分析对试验数据进行了处理。研究表明：发动机、拨禾轮、割刀的振动是整机主要激振源,但作物喂入割台后,吸收了部分振动,使得拨禾轮和割刀的振动总量分别下降了23.5％和68.7％;振动信号主要集中在0~125 Hz内,油菜联合收获机割台上各激振力的激振频率以低频为主;油菜联合收获机工作时发动机引起的一阶惯性振动频率为29.18 Hz;研究结果对提高油菜联合收获机工作的可靠性、降低收获损失、减轻驾驶员的疲劳具有重要意义。     

施肥机有限元模态分析与结构优化

针对所设计的2SF–0.6型施肥机,利用Simulation软件对其关键部件进行静态有限元分析与优化,得到了肥料箱箱体壁厚取值为1 mm、输送转轴上的搅拌器直径6 mm、机架的矩形钢管厚度2 mm;对施肥机进行模态分析表明,输送文献转轴与抛撒转轴的转速取值应避开975.84~1 463.76 r/min,优化后整机的10阶模态频率均远离外部激励振源的回转振动频率20.33 Hz,可以有效避免共振的产生。