基于ADAMS的轮式拖拉机行驶平顺性研究

基于Pro/E软件平台,构建拖拉机-座椅悬架系统简化的几何模型,并将其导入ADAMS软件,编写轮胎属性文件与路面激励文件,构建拖拉机-座椅-路面系统的虚拟样机。针对不同的行驶速度与路面激励,对拖拉机的行驶平顺性进行仿真分析,探究行驶速度与路面激励对拖拉机平顺性的影响。结果表明,行驶速度与路面激励不平度对拖拉机行驶平顺性具有重要影响,以较高车速行驶时,驾驶员垂直方向振动强度明显高于较低车速的振动强度;在粗糙路面上行驶时,驾驶员的主观振动感明显强于平坦路面的振动感。增设座椅悬架系统改进拖拉机座椅结构,探究增设座椅悬架系统对行驶平顺性的影响,结果表明,增设座椅悬架系统可以明显降低其垂直方向的振动幅度,避开人体内脏器官和脊椎系统振动敏感频率区域,提高拖拉机行驶的平顺性。     

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。     

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。     

科技文摘

正20200401油菜联合收获机往复式双动割刀行星轮驱动器设计与试验/冉军辉(农业农村部南京农业机械化研究所),沐森林,李海同…//农业工程学报,2020,36(9):17-25. DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.002为解决传统油菜联合收获机往复式切割器因横割刀振动大、刀片对油菜茎杆扰动引起的割台落粒损失大、切割功耗高等问题,该研究设计了双动割刀行星轮驱动器。通     

桥隧路面差异沉降车辆动力模型研究

桥隧过渡段的沉降差异对车辆行驶的舒适性以及对路面的冲击作用有显著的影响.考虑车辆的纵向转动与倾覆,将车辆通过桥隧过渡段不平整路面的过程视为一定初始条件下的受迫振动,建立了车-路动力计算模型并给出了振动方程.利用拉普拉斯变换,给出了经过变换后的人的加速度以及车辆对路面作用力的表达式.并研究了两者在不同沉降差异、车辆速度以及载重下的变化规律.结果表明,沉降差异对司机的舒适度影响较大,而车辆荷载以及沉降差异对路面所受冲击作用影响较大.     

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。     

基于拟人驾驶模型的联合收获机导航控制器设计与试验

为了解决轮式联合收获机在水稻收获作业中操作繁琐及作业质量和效率低的问题,通过采集熟练驾驶员驾驶时收获机位姿信息和驾驶员操作信息,运用神经网络构建了拟人驾驶模型并设计了一种基于拟人驾驶模型的联合收获机导航控制器。根据收获作业需求设计了一种田间套行作业路径规划方法,在保证转弯精度的同时,较好的完成收获作业;与传统PID和常规纯追踪模型相比,拟人驾驶模型控制收敛速度快0.42 s、超调减小4.0 cm,具有收敛速度快、超调小等特点。路面直角路线转向试验结果表明,当联合收获机行驶速度分别为0.62、0.82、1.02 m/s时,转弯后超调量不大于3.93 cm,在不同行驶速度下仍具有较高的鲁棒性。田间试验结果表明,联合收获机在水稻田中以0.6、0.8、1.0 m/s的速度前进时,直角转向导航跟踪转向后超调量分别不大于8.1、8.9、9.6 cm,直线跟踪部分平均绝对偏差分别不大于3.1、3.0、3.3 cm。试验结果表明,所设计的拟人驾驶模型导航控制器能较好地完成水稻收获作业自动导航。     

牛蒡收获机牵引力阻力试验及参数优化

为了解决牛蒡收获机对动力高需求问题,应用振动减阻的原理,采用二次正交旋转组合试验设计,对牛蒡收获机偏心轮振动松土试验进行分析,确定收获机振动挖掘的关键参数与降低土壤对牵引阻力峰值的关系;建立了以机器振动频率、前进速度、振幅作为试验影响因素,收获机牵引阻力作为试验指标的回归数学模型。分析结果表明:数学模型与实际情况拟合良好,各因素对试验指标影响顺序为振动频率振幅收获机前进速度。通过MATLAB对回归数学模型的曲面的分析,得出影响因素的最佳值为收获机振动频率9.398Hz,前进速度0.705m·s-1,振幅8.67mm,阻力峰值为12.446kN。优化后的收获机可以配套中型拖拉机收获。     

沙发海绵靠背垫性能对坐姿舒适性的影响

采用主观舒适性评价与体压分布测试相结合的方法,分析了沙发靠背垫性能与坐姿舒适性的关系,并从人体工程学的角度提出了沙发靠背垫优化设计的建议。研究结果表明:靠背垫下陷硬度对人体腰、背、肩各处的舒适性均有影响,影响程度与靠背垫的层状结构有关。     

湿软水田土壤行驶工况下拖拉机振动特性研究

[目的]拖拉机在湿软水田土壤中行驶时的振动特性与在道路上行驶时明显不同,揭示两种不同行驶工况下振动特性的差异,对拖拉机减振方案设计和悬架系统参数优化具有重要的参考价值和实际意义。[方法]通过对湿软水田土壤阻尼分析,获取湿软水田土壤阻尼系数与轮胎阻尼系数间的关系,并建立了轮胎-湿软水田土壤系统模型、拖拉机整车振动模型以及振动特性理论计算模型,用理论分析的方法,以江苏常发集团CF700型拖拉机为研究对象,计算并比较拖拉机行驶在农村未覆盖土路(国标D级路面)和湿软水田土壤中的振动特性。[结果]与农村未覆盖土路(国标D级路面)行驶工况相比,拖拉机在湿软水田土壤中行驶时,机身垂向振动相对于前、后轮的位移传递率分别下降31.4%和23.5%,俯仰振动幅值分别下降29.5%和24.6%。当拖拉机以3~18 km·h-1速度在湿软水田土壤中行驶时,其机身垂向振动加速度和俯仰振动角加速度平均降低33.0%和32.6%,前、后轮动载荷平均降低34.0%和31.2%,座椅安装处垂向振动加速度平均降低32.9%。[结论]研究结果可以为水、旱田两用拖拉机减振系统设计与智能悬架控制提供理论依据。     

基于MATLAB/Simulink和ADAMS的拖拉机建模与振动仿真分析

基于多体动力学研究的理论和方法,利用MATLAB和ADAMS软件分别建立JS-754拖拉机振动的数学模型和机械模型,进行随机振动和脉冲输入的平顺性仿真分析。数学模型包括利用拉格朗日第二方程建立拖拉机3自由度振动模型,从轮胎动态特性出发,建立拖拉机整车—轮胎耦合系统;机械模型借助虚拟样机技术对JS-754拖拉机整车实体建模,并定义整车各个部件约束关系。仿真结果表明,JS-754拖拉机在D级路面下座椅处垂向加速度均方根值为0.390 9 m/s2,脉冲激励输入下座椅处垂向加速度最大响应小于34.59 m/s2。仿真得到轮胎特性随车行驶时变化曲线,座椅处振动频率的范围集中在3-5 Hz。研究表明,JS-754拖拉机平顺性较好,提出的拖拉机振动建模方法具有较强的参考价值,可为拖拉机以及其他非道路车辆平顺性的研究提供理论依据和建模思路。     

剪式座椅和前桥空气悬架匹配对拖拉机振动特性的影响

以常发CF700型拖拉机为研究对象,基于MATLAB/SIMULINK为研究平台,选用布置空气弹簧的剪式座椅悬架和前桥空气悬架,建立拖拉机系统的四自由度平面振动模型。通过仿真分析得到,拖拉机机身质心垂向加速度均方根值、俯仰角方向加速度均方根值、座椅垂向加速度均方根值以及前轮胎动载荷均方根值较无悬架拖拉机系统分别下降了16.92%、36.82%、32.71%和20.57%。在GB/T 10910-2004规定的100 m较平滑跑道上对样机进行振动测试并与同等条件下的仿真结果对比,结果表明平均误差率为11.37%,在可接受的范围内,仿真结果可以真实反映拖拉机的振动趋势。     

悬架橡胶衬套对乘坐舒适性影响的双工况分析

采用相对坐标法,输入试验获取的悬架螺旋弹簧及橡胶衬套部分参数特性曲线,在SIMPACK多体系统中建立某乘用车有、无橡胶衬套的多体整车模型;参考平顺性道路试验法规,对多体整车模型进行离线时间积分,获取座椅支撑面处三轴向的加速度时间历程,并利用MATLAB编制程序计算总加权加速度均方根值,参照IS02631中总加权加速度均方根值与人体感受之间的关系,比较发现该值在有橡胶衬套情况下较小,说明橡胶衬套对人体乘坐舒适性确有影响;再在两种设定工况下进行积分计算,发现橡胶衬套能提高乘坐舒适性,但在同路况不同车速下,有悬架橡胶衬套的整车模型对x,y轴向加权加速度均方根值的影响比对z轴向加权加速度均方根值影响大,同时车速的变化对总加权加速度均方根值的影响比路况变差对该值的影响大.     

基于模态的联合收获机车身框架振动特性分析与结构优化

以某联合收获机主机车身框架为研究对象,采用有限元柔性体技术创建车身框架的有限元柔性体模型,并在其基础上进行模态分析与计算。结果表明,车身框架的第一阶模态频率为7.29 Hz,与收获机正常工作时割刀的激励频率(7Hz)接近,易发生共振,且对人体舒适性影响最大。为了调整收获机车身框架的固有频率,以避开外部激振频率范围,采用HyperMesh软件对收获机车身框架柔性体模型进行尺寸优化和拓扑优化,结果表明,尺寸优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29 Hz提升至8.63 Hz,车身框架质量下降了0.006t;拓扑优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29Hz提升至8.49Hz,车身框架质量下降了0.107t。拓扑优化与尺寸优化均可使收获机车身框架固有频率避开外部激振频率范围,但综合考虑优化设计的目标与生产制造成本,采用尺寸优化技术对收获机车身框架进行结构优化更为适合。     

棉秆切割性能的试验研究

依据自制的秸秆切割性能试验台,对棉秆的切割性能进行了试验研究.通过对直刃刀、锤片型刀片、以及锯片型刀片3种刀具进行试验,得出最适宜切割棉秆的刀片为锤片型刀片,最佳切割转速为1 000～1 300r·min-1.     

悬挂农具对拖拉机转向乘坐舒适性的影响

以某型拖拉机和深松机为研究对象,在UG中建立拖拉机和农具的三维模型并导入ADAMS中,建立人-机-路面的虚拟样机模型,对农具质量和悬挂位置在拖拉机转向过程中驾驶员乘坐舒适性的影响进行了研究.结果表明:在拖拉机空载和悬挂农具质量为300 kg、600 kg和900 kg的情况下,拖拉机驾驶员的联合加权加速度均方根值为0.434、0.474、0.566和0.629 m·s-2;在拖拉机悬挂农具内提升臂和水平方向夹角从20°提升到45°、70 °的情况下,拖拉机驾驶员的联合加权加速度均方根值为0.710、0.629和0.558 m·s-2,悬挂农具的质量越大,农具的悬挂角度越小,驾驶员的联合加权加速度均方根值越大,驾驶员越不舒服.该研究为后期的拖拉机的减振设计提供了重要参考.     

4SYT–0.8型自走式油菜苔收割机的设计

借鉴立式油菜割晒机的切割输送方式,研制了4SYT–0.8型自走式油菜苔收割机。油菜苔收割机主要由行走底盘、立式切割台、割台升降装置等组成。确定了切割割台、割台升降装置的结构参数、切割割台与机具前进速度相匹配的横向输送链拨齿线速度、切割器切割线速度等作业参数,作业时可根据菜苔切割高度要求调整切割器离地高度。试制样机在垄宽60 cm、行距40 cm、平均密度39.82万株/hm~2的单垄2行油菜菜苔种植地进行收割试验,结果表明:行驶速度为0.8 m/s、横向输送链拨齿线速度为1.12 m/s、切割器切割线速度为0.96 m/s时,对油菜苔的漏割率为0.8%,输送损失率为1.3%,作业质量可满足要求。     

多功能采伐机行驶平顺性分析

在对多功能采伐机进行结构分析的基础上,通过合理简化,用拉格朗日方法建立了5自由度动力学振动方程,在考虑路面随机激励和脉冲激励的情况下,应用Matlab/Simulink软件完成整机振动模型的仿真计算,进行了行驶平顺性仿真分析。预测多功能采伐机具有良好的行驶平顺性,为多功能采伐机设计时减振系统的设计提供了依据。     

提高整秆式甘蔗收割机喂入速度的仿真试验及改进效果

为改善与企业合作开发的整秆式甘蔗收割机样机的作业效果,在三维设计软件UG中建立了甘蔗收割机切割及输送系统的虚拟样机模型,并导入多体动力学仿真软件ADAMS中,分别在切割系统前方增加一级主动喂入辊,在螺旋提升机构外表面上包裹表面粗糙的橡胶,以及在随刀轴旋转的套筒上安装橡胶拨块等状态下,对甘蔗通过切割系统的速度进行了虚拟仿真试验。结果表明,改进后,可提高切断后甘蔗向后的输送速度,降低甘蔗在输送过程中出现堵塞的概率。田间试验表明,改进后样机收获的甘蔗头部完好率由28.76%提高到54.51%,含杂率由4.20%降低至2.67%,生产效率由5.66 t/h提高至7.61 t/h。