土壤压实机器驾驶员乘座舒适性研究

该文在对振动轮—土壤系统动力学研究的基础上,建立了振动压路机整机动力学模型,应用新的国际标准,驾驶员在不同工况下的乘座舒适性能进行了理论评价。     

考虑药罐液体晃动的高地隙喷雾机底盘悬架优化设计

针对高地隙喷雾机作业工况复杂,罐内药液晃动及质量时变导致的整车行驶平顺性难以保证的问题,基于液体晃动动力学特性和机械模型等效准则,建立了喷雾机液—固耦合下的底盘非线性垂向动力学模型,应用多目标遗传算法对喷雾机底盘悬架系统参数进行了优化,得到了不同路面及充液条件下的悬架刚度、阻尼最优参数矩阵。优化结果表明,最优悬架参数下的整车车身垂向加速度、侧倾角速度、俯仰角速度及车轮动载荷较优化前分别降低27.5%、16.4%、25.8%及17.6%。搭建喷雾机整机试验平台,开展两种典型路面工况条件下的喷雾机整车试验。试验结果表明,与初始参数条件下的整车平顺性评价指标相比,悬架最优参数条件下的车身垂向加速度分别降低了15.58%与18.72%,车身侧倾及俯仰角速度均降低10%以上。研究结果可为包括喷雾机在内的罐体类车辆悬架设计、参数优化及控制提供参考。     

路基土壤固有频率与密实度关系的测试分析

明确路基土壤固有频率与土壤密实度的关系是准确建立振动压路机振动轮振动信号与被压实材料压实度关系的基础,也是通过在线检测振动轮加速度、实时了解路面的压实状况、进一步有效调整振动压路机振动参数的必要条件。该文针对特定路基土壤,自制螺旋压实机构压制路基土壤圆柱试样,依照模态分析法,采用INV306DF便携式智能信号采集处理分析系统进行了不同压实度圆柱试样的固有频率测试,获得了路基土壤固有频率与土壤密实度的函数关系表达式,研究结果可为完善振动压路机智能化控制系统设计提供依据。     

拖挂车辆挂接装置参数对车辆平顺性影响的理论研究

挂接装置是影响机组纵向行驶平顺性的重要因素,该文建立了预测挂接车辆行驶平顺性的计算模型,并从理论上研究了挂接装置刚度系数、阻尼系数、车速、路面不平度、载荷等因素对机组行驶平顺性的影响规律,为合理确定挂接装置参数提供了理论根据。     

提高农用运输车辆行驶平顺性研究

为改善农用运输车辆在不平路面上的行驶平顺性，建立了五自由度系统振动数学模型，通过模拟计算，探讨了车辆悬架系统参和座椅参数对行驶平顺性影响，并确定了悬架刚度与减振器阻尼的最佳匹配。改进后的试验结果表明，行驶平顺性有明显提高。     

考虑驱动电机激振的电动车油气悬架系统振动分析

电传动车辆中轮边驱动电机壳体振动直接作用于悬架下端,为评价电机激振力对悬架系统的输出影响,在考虑电机—路面不平度耦合激励影响下构建系统运动微分方程组进行分析。应用气体状态方程和油液孔口出流方程建立了单气室油气悬架非线性数学模型,采用麦克斯韦应力法对异步电机竖直方向激振力进行求解,采用白噪声滤波法模拟时域内随机路面,将耦合激励信号作用于系统模型,将悬架输出力和电机激振力带入系统运动方程组联立求得数值解,改变参数可进行多工况下平顺性仿真,并通过实车试验与耦合振动模型进行了对比。结果表明在常见正弦路面激励下,在考虑电机激振影响下系统输出振幅约增大10%且达到稳定所需时间更长。高频激振力使系统加速度功率谱幅值变大,在激振力自身频率段影响明显,不可忽略。通过分析实测数据与仿真数据,验证了耦合激励模型在实车中的有效性;耦合激励模型对电动车悬架及整车平顺设计有指导意义。     

基于轮壤接触力学行为的蓝莓采收机行走驱动系统设计

针对当前中国自走式蓝莓采收机作业通过性差等问题,建立轮壤接触力学模型,分析车轮驱动力矩、负载、沉陷量及挂钩牵引力等力学行为,得到车轮通过性影响因素为土壤属性、车轮结构参数和行走速度。采用离散元法建立蓝莓采收机轮壤接触模型,以车轮结构参数(宽度195、205、215 mm,直径615、627、639 mm)、行走速度0~11 km/h为试验因素,车轮结构参数或行走速度增加时,车轮阻力矩和土壤波动速度随之增加。依据车轮阻力矩设计行走驱动系统,采用闭式静液压四轮行走驱动系统,通过工况适应性仿真验证各车轮输出特性一致,稳定行走;系统可以克服车轮沉陷,平稳越障。通过样机田间试验得到行走驱动系统满足行驶速度范围0~11 km/h要求,运行平稳;车轮沉陷越障时无非目的性转向偏移,越障时间为3.3 s,与仿真结果一致;行走驱动系统与采收系统匹配性良好,采收效率为7.01 kg/min,果树采净率为92%,果树损伤率为11.5%。研究表明建立的轮壤接触模型可靠,行走驱动系统作业通过性效果好,可为蓝莓采收机研发提供参考。     

路面不平度对车辆制动过程中轮胎动态性能影响的仿真分析

采用作者建立的非线性时变轮胎模型,仿真分析了路面不平度幅值及路面空间频率变化对地面附着性能的影响。得出路面不平度增大时,使路面对车轮的附着能力下降,因而使制动距离增长的结论。同时说明非线性时变轮胎模型能较真实地体现路面不平度的影响,对不平路面上车辆制动性能仿真是一个有效的轮胎力学模型     

基于Pro/E Manikin的拖拉机驾驶室人机工程评价方法

人机工程学设计是拖拉机驾驶室设计中非常重要的部分.该文以确定的H点为参考,运用人机工程学设计原则,对拖拉机驾驶室的驾驶员座椅和各操纵装置进行了布局和设计,并建立了驾驶室的 Pro/E 三维模型,运用Pro/E Manikin模块对驾驶员的坐姿舒适性、驾驶员视野性能、驾驶员的操作空间3个方面进行仿真和评价.结果表明,原设计方案中无法同时满足对各操纵装置的舒适性.对驾驶室优化布局和设计,首先,H点位置在X方向的坐标位置为550和581 mm时,分别调用第5百分位和第95百分位的中国男性人体模型进行分析,各操纵装置在操纵舒适性的RULA分析分数为1时,方向盘、变速杆、侧控台和前控台距踵点水平距离范围分别为290~352、366~437、375~420和128~213 mm.其次,通过Pro/E Manikin中到达包络的阴影区域检查操作空间是否符合要求.最后,在进行驾驶室设计过程中,将消音器和空气滤清器的位置设计在前立柱对驾驶员形成的盲区范围内,将水平面前方2个不可避免的盲区(12.81°和14.36°)叠加,最大程度的减小了驾驶员的盲区.优化设计后的驾驶舒适性、视野性能及易操作性在一定程度上都得到了改善.该方法为拖拉机驾驶室人机工程学设计提供了一定的参考.     

步行轮式气垫车车轮及围裙转向阻力矩研究

研究了步行轮式气垫车在软路面行驶转向时，插入土壤的车轮与土壤间相互作用以及围裙系统与地面干涉产生的转向阻力矩。提出了车辆转向时，车轮转向阻力矩及围裙转向阻力矩的数学模型。     

车辆钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配

阻尼匹配是制约钢板弹簧悬架系统减振器设计的关键问题。根据1/4车辆二自由度行驶振动模型,利用随机振动理论,建立了悬架系统最优阻尼比及悬架动挠度和振动速度均方根值数学模型。在此基础上,通过分析、处理钢板弹簧加载-卸载试验所测得的载荷及变形数组数据,建立了在实际行驶工况下的钢板弹簧等效阻尼数学模型;根据悬架系统最优阻尼比及钢板弹簧的等效阻尼,得到了所需匹配减振器在悬架系统中应承担的最佳阻尼比;利用平安比及双向比,建立了钢板弹簧悬架系统最佳阻尼匹配减振器的速度特性,并通过仿真分析和实车行驶平顺性试验验证了钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配设计方法的正确性及有效性,利用该设计方法匹配减振器后的车身垂直振动加速度均方根值与传统经验法相比降低了6.72%,能够有效改善车辆的乘坐舒适性。该研究可为钢板弹簧悬架系统减振器的设计提供参考。     

拖拉机前桥悬架参数匹配及其对振动特性的影响

拖拉机长年行驶在田间和路况较差的农村土路上,且减振装置简陋,其振动尤为剧烈。为降低拖拉机的振动,以江苏常发集团CF700型拖拉机为研究对象,建立了前桥悬架拖拉机三自由度振动模型,以机身垂向振动加速度、机身俯仰振动角加速度、座椅安装处垂向振动加速度、前后轮动载荷以及前桥悬架动挠度作为评价指标,对前桥悬架刚度和阻尼系数进行了优化匹配,得到了前桥悬架刚度和阻尼系数的最佳匹配值(120 000 N/m、8 000 N·s/m)。计算并比较了安装前桥悬架拖拉机和无悬架拖拉机的振动特性。当拖拉机以3~18 km/h行驶速度在国标D级路面上行驶时,安装前桥悬架拖拉机的机身垂向振动加速度均方根值和俯仰振动角加速度均方根值平均下降24.03%和42.46%;座椅安装处垂向振动加速度均方根值平均下降29.77%;前轮动载荷平均下降21.72%。研究结果表明,拖拉机前桥悬架对提高拖拉机的乘坐舒适性和行驶安全性具有显著作用。该研究结果为拖拉机前桥悬架的设计及优化提供了参考。     

基于人工鱼群算法的车辆平顺性优化分析

平顺性是汽车重要特性之一,平顺性优化分析属于组合优化问题,同时其非线性特性导致优化实质上是一个非线性多峰的优化问题,为了有效解决此类复杂优化的求解问题,近年来基于随机搜索优化算法建立了一种新型的人工鱼群算法。该文将人工鱼群算法应用到汽车平顺性优化分析研究中,以某8×4载货车为研究对象,建立9自由度汽车平顺性模型,对影响汽车平顺性的重要参数进行优化分析。优化结果表明,加速度均方根平均下降16.82%,在60 km/h时下降最大,加速度均方根下降21.24%,有效提高了重型车的平顺性能。因此,利用该模型可对汽车平顺性进行预测或评估。     

工程机械驾驶室舒适性设计中的低频隔振优化

为提高工程机械乘坐舒适性,针对驾驶室低频晃动问题,同时考虑隔振器垂直和水平刚度,对6自由度驾驶室隔振系统进行优化设计。提出采用激励频率为人体敏感的1～80Hz的1/3倍频程中心频率计算驾驶室质心总加权加速度均方根值的方法,以此为优化目标、隔振器刚度为设计变量建立低频隔振优化模型。以装载机驾驶室隔振系统为优化算例,建立有限元模型,结果显示优化后座椅中心处垂直方向响应振幅明显减小,驾驶室垂直和俯仰模态得到解耦;实际测试结果显示驾驶室3个方向隔振均有所改善,表明优化模型的合理性。     

拖拉机驾驶室模型的声学灵敏度分析

车身的声学灵敏度是指施加于车身的单位力在车内产生的声压,是衡量车辆NVH特性的一种很有效的指标。该文以一拖拉机驾驶室模型为研究对象,建立了其声振耦合的有限元分析模型,计算了该驾驶室模型的声学模态和声振耦合模态。并根据声振耦合特性和声学灵敏度分析方法,计算分析了在悬架接触点处施加振动激励引起的驾驶员耳旁的噪声灵敏度。     

车厢壁面振动对其内部声场的影响度分析与阻尼降噪

减小车厢壁面振动是降低车厢内固体声最直接的方法。由于车厢壁面不同部位对其内部声场的影响不仅与该部位振动幅值有关,而且还与振动相位、振动部位与声场中观测点之间相对位置等有关,因此应选择和优先控制对内部声场影响较大部位的振动才能取得良好的降噪效果。根据Helmholz方程和Green定理建立了车厢内部声场与边界(即车厢壁面)条件的关系,将边界进行离散,提出了衡量边界单元对车厢内噪声影响程度的指标——影响度,并试用阻尼减振方法,对以正影响度为主的壁面粘贴阻尼材料,使耳旁噪声降低了2.2dB(A)     

农林车辆安全驾驶室碰撞的数值模拟

农林用车辆安全驾驶室碰撞系统具有几何非线性和材料非线性等多重非线性特点,应用大变形弹塑性理论,建立驾驶安全系统数学模型,对安全驾驶室强度特性进行分析,预估车辆翻车时驾驶室结构件的力—变形,预测变形侵入驾驶员容身空间的安全性,并进行变形的屈服评判,实现车辆安全驾驶室结构碰撞的数值模拟。文中以某农林车辆安全驾驶室碰撞的数值模拟为例,理论计算和试验结果吻合,方法切实可行,为车辆驾驶室安全设计提供依据。     

载荷与径向刚度对机械弹性车轮包容特性的影响

为解决机械弹性车轮在不平路面的冲击振动传递问题,提高车辆行驶平顺性能,该文基于弹性滚子接触模型、有限元分析及试验测试方法对车轮的包容特性及影响因素进行了研究。通过对车轮有效路形的分析,揭示了负荷和径向刚度对车轮包容特性的影响规律,并验证了所建模型的可靠性,结果表明:在车轮径向刚度一定的条件下,有效路形幅值随负荷的增加而减小,但有效路形扰动长度随负荷的增加而增大;在负荷一定的条件下,有效路形幅值随车轮径向刚度的增加而增大,扰动长度随之增加而降低。利用有限元模型和台架试验对车轮的低速稳态包容特性进行了分析,得出了车轮垂向动态力学响应随负荷和径向刚度变化的规律,在径向刚度一定的条件下,车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形,在负荷一定的条件下,车轮垂向力响应随径向刚度的增加而增大,分析结果反映了该车轮实际包容特性的客观规律性。该研究为机械弹性车轮结构优化及整车振动特性分析提供了参考。