大功率拖拉机悬浮式前桥悬架插装式比例阀建模与设计

悬浮式前桥作为大功率轮式拖拉机的关键零部件,对衰减因路面扰动激励而产生的振动有着重要作用,而插装式比例阀为悬浮式前桥系统的振动控制过程提供了重要保障。本文设计了用于前桥悬架系统的插装式比例阀液压系统回路,并对工作机理进行了分析,建立了非线性数学模型,明确了设计部件与悬架性能之间的内在关联,通过部件参数的设计优化,可实现多种模式的前桥悬架阻尼调节。为降低设计参数的不确定性及设计方案的重复性,采用田口设计方法,选择蓄能器状态、节流阀孔径等因素作为设计因子,以阶跃和正弦激励作为噪声因子,设计了6因子混合水平的田口实验方案,并对设计方案进行信噪比和均值的方差分析。结合AMEsim仿真模型对设计方案进行验证分析,得到基于悬架输出力、簧载质量振动加速度评价指标的最优配置设计,并对其设计方案进行动态特性分析。结果表明：当负载阶跃变化时,约2s内,液压油缸两腔压力可调整至平衡位置;当路面阶跃激励时,插装式比例阀可快速响应,调整时间小于0.5s,系统可达到稳定状态,满足大功率轮式拖拉机前桥悬架运输作业工况下的减振需求。     

国外轮式拖拉机弹性悬架前桥的发展现状

拖拉机采用弹性悬架式减振前桥,可极大提高拖拉机的牵引力,同时减少拖拉机的振动。当前,国外大中型拖拉机大多采用了弹性悬架前桥结构,不仅驾驶安全性得到极大提高,还减少了拖拉机行驶时的前后颠簸振动,驾驶员在驾驶室内操纵也更加舒适。前桥弹性悬架主要型式(1)独立轮式减振轴。所谓独立轮式减振轴,即在每个车轮上装用一个弹性悬架系统,采用平行四边形机构和减振液压油缸,按45°进行铰接式安装。     

轮式拖拉机减振系统的设计及理论分析

针对拖拉机在作业过程中产生振动的问题,设计了可以抑制振动的液压减振系统,详细解析了该系统应用的混合控制策略原理。利用MATLAB/SIMULINK仿真拖拉机作业时的随机路面,分析拖拉机的减振系统的簧载质量垂直加速度、动载荷及动行程时域响应曲线。结果表明:在田间作业时,拖拉机受到振幅在-0.052 3~0.0 5 0 4 m区间内的垂直随机振动;混合控制策略的z··s衰减速率为0.12;轮胎动载荷瞬间响应值为4.6×10-3N;动行程最终值为0.0 4 9 8 m;衰减平均速度为0.0 0 0 6 4 4 m/s。混合控制策略的拖拉机液压式减振系统优于天棚控制策略的减振系统,有效地减少了拖拉机振动。     

基于ADAMS的大功率拖拉机制动性能仿真

利用三维作图软件PRO/E建立了东方红-1604拖拉机制动器的三维模型,并运用机械系统动力学分析软件ADAMS建立了拖拉机整车的虚拟样机模型,根据相关试验标准对其进行了制动性能仿真试验。试验结果表明,该样机模型稳定可靠,可用于大功率拖拉机的虚拟仿真研究,为大功率轮式拖拉机的仿真研究搭建了虚拟试验平台,填补了我国大功率轮式拖拉机制动性能仿真研究的空白。     

轮式拖拉机使用试验中的前桥疲劳分析

引用技术文献中的载荷谱资料,应用疲劳分析方法,对拖拉机使用试验中各种作业前桥载荷造成的前桥疲劳损失进行量化分析,揭示运输作业的前桥工作载荷是导致前桥疲劳损伤的主要原因。并指出,如果仅为检验拖拉机支承系统可靠性而进行拖拉机使用试验,可免做田间试验,只需进行标准规定的时数相对较少的运输作业试验。     

轮式拖拉机座位悬架系统动态参数的优化设计

为了改善轮式拖拉机乘坐舒适性,本文以ISO 2631中的总加权加速度均方根值作为目标函数,计算时采用的座位系统所受的激励是根据轮式拖拉机道路试验结果而简化出的,以适当的司机与拖拉机底板间的动、静相对位移为约束条件,设计出了普通座位的最优动态参数,并对部分计算结果进行了台架试验验证。     

拖拉机半主动座椅悬架建模及控制研究

为了改善拖拉机的乘坐舒适性,提出了将磁流变阻尼器应用于座椅悬架的新设计思路。为此,利用地面输入模型、磁流变阻尼器模型和传统被动座椅悬架模型建立了新型的半主动座椅悬架模型,并设计了PID控制器和模糊控制器,在Mat Lab/Simulink仿真环境下对半主动座椅悬架与被动座椅悬架进行仿真。仿真结果表明:半主动座椅悬架相比于传统的被动座椅悬架,在减振方面效果明显;而在两种控制方法中,模糊控制效果最佳。     

轮式拖拉机整体式前桥壳体的加工分析

分析了轮式拖拉机整体式前驱动桥壳体零件的工艺特点 ,介绍了国内第一条批量生产大功率轮式拖拉机整体式前驱动桥壳体的组合机床生产线 ,并说明了其中关键工序的加工设备及其先进结构     

轮式拖拉机液压减振系统的设计与仿真分析

受工作环境的影响,拖拉机作业时会产生严重的振动。但由于主动悬架减振系统结构复杂、额外耗能、成本高,极少应用于农用车辆。针对这一现象,本文设计了一种结构简单、对执行器要求较低、性能可靠、适应能力强的拖拉机液压减振系统。详细介绍了液压系统的减振原理,并通过Mat Lab绘制液压系统零极点图和Bode图,验证了系统具有稳定性。利用ADAMS与Mat Lab进行联合仿真,仿真结果表明:基于混合控制策略的液压主动悬架性能在车身垂直加速度、悬架动行程、轮胎动变形方面均优于被动悬架,减振效果较传统被动悬架提高近2 7%。该减振系统能够有效抑制因载荷变化与路面颠簸引起的车身振动,对于提高拖拉机等农用车辆的驾驶舒适性和操纵稳定性具有重要的现实意义。     

国外部分公司的拖拉机用弹性悬架前桥结构简介

近年来,国外一些主要拖拉机公司生产的拖拉机产品,采用弹性悬架前桥的越来越多。装用弹性悬架前桥的好处是极大地提高了驾驶操纵的舒适性和在公路上进行运输作业时的安全性。另外,采用这种新结构也可改进拖拉机在田问的牵引性能。国外各主要拖拉机公司均研制有自己独特的弹性悬架前桥结构,下面将有关公司的拖拉机系列产品所采用的弹性悬架前桥结构特点作一简单介绍。1.Case公司Case公司在其CVV系列拖拉机上采用独立型弹性悬架前桥,电子调整。这种弹性悬架在每个车轮     

基于有限元的拖拉机前桥壳的模型分析

运用有限元分析软件ANSYS建立拖拉机前桥壳的有限元模型,划分网格,限制边界条件,然后加载,对拖拉机前桥壳进行强度分析,直观展现前桥壳的等效应力和应变分布、竖直方向位移分布,同时分析模型处理与计算结果的精度和可靠性,确定结构的危险部位。其模拟分析得到的数据可为结构优化和结构改进提供理论依据。最后通过应力应变试验得到试验数据,与理论数据进行对比分析,优化拖拉机前桥壳的结构,并且验证计算机虚拟软件对产品开发是有积极的指导意义的。     

拖拉机极限态侧翻回稳陀螺主动控制系统设计与试验

针对拖拉机在斜坡行驶中受复杂路况激扰易引发的极限态侧翻失稳问题,基于单框架控制力矩陀螺设计了主动侧翻回稳控制系统。以单侧轮胎离地侧翻工况为主要研究对象,利用欧拉-拉格朗日方程构建了整机和力矩陀螺耦合系统的非线性侧倾动力学方程,并基于反步设计法推导了状态反馈控制律。该控制律可依据侧翻危险程度实时调整陀螺转子的进动角速度,定量输出侧翻回稳力矩。以环境障碍物和整机行驶速度为变量,开展了极限态侧翻失稳控制比例模型试验。结果表明,与无控制组相比,采用力矩陀螺主动侧翻回稳系统可显著调控拖拉机的侧倾过程,且在实际侧倾角大于静态临界侧倾角9.58%时仍能有效实现侧翻回稳。研究表明,提出的控制方法可适用于不同危险程度的极限侧翻工况,为拖拉机主动安全控制提供理论依据和技术参考。     

基于PID控制的拖拉机半主动悬架设计与仿真

以拖拉机为研究对象,提出用半主动悬架代替传统的被动悬架来改善其行驶平顺性。对7自由度拖拉机全车模型,建立悬架数学模型;利用MATLAB/Simulink搭建悬架仿真模型,并为模型引入PID控制模块,在白噪声路面激励下开展仿真试验。通过比较半主动悬架和被动悬架的仿真图线,证明半主动悬架能有效改善拖拉机的平顺性能,提高驾驶员乘坐舒适性。     

半主动悬架山地拖拉机姿态控制系统设计与仿真

为提高山地拖拉机在复杂农田环境中的作业平稳性,基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建了半主动悬架拖拉机七自由度时域仿真模型,包括四轮路面激励模型、半主动悬架振动模型、半主动悬架拖拉机车体受力分析模型、车身姿态分析模型以及半主动悬架拖拉机时域仿真模型,以车身垂向位移、车身倾斜角和车身俯仰角作为拖拉机的姿态变化参数进行仿真试验。通过构建增量式比例积分微分（Proportion integration differentiation, PID）控制器和反向传播（Back propagation, BP）神经网络PID控制器仿真模型实现对半主动悬架拖拉机车身姿态的自动控制,并分别对两种控制器的控制性能进行测试与评价。利用车身垂直向加速度和车轮相对动载作为半主动悬架系统性能的评价指标,对两种控制方式下的半主动悬架性能进行了评价。仿真结果表明：基于传统增量式PID控制算法的半主动悬架拖拉机,其车身垂直位移均方根减少42.17%、侧倾角均方根减少36.76%、俯仰角均方根减少57.85%,其车身垂向加速度为0.0177m/s2,4个车轮的动载荷均方根分别为0.0284、0.0346、0.0239、0.0304N。基于BP神经网络PID控制算法的半主动悬架拖拉机,其车身垂直位移均方根减少74.54%、侧倾角均方根减少74.66%、俯仰角均方根减少75.03%,其车身垂向加速度为7.5758×10-5m/s2,4个车轮的动载荷均方根值分别为0.0197、0.0235、0.0166、0.0198N。相比增量式PID控制的半主动悬架拖拉机,基于BP神经网络PID控制的半主动悬架拖拉机,其车体平稳性得到了较好的提高。     

基于土壤比阻的大功率拖拉机变权重力位综合控制研究

针对土壤条件变化较大的作业环境,基于土壤比阻的力位综合控制,探索了其权重系数的自动控制算法。通过构建模糊PID控制策略,并采用土壤比阻B模拟土壤环境,利用Matlab对不同土壤比阻进行分析,以系统超调量、稳定时间以及耕深变化为依据,建立了权重系数与土壤比阻之间的关系模型,得出了基于土壤比阻的权重系数自动控制算法。将采用该算法的变权重力位综合控制(以下简称变权重方法)与权重系数为0.5的控制方式进行田间试验并对比。结果表明,变权重方法在土壤比阻较小的区域可以保证耕深,发挥位调节的优势;在土壤比阻较大的区域可以确保发动机的性能,发挥力调节的优势。该方法在土壤比阻变化较大的区域可实现权重系数的自动判断与设定,为系统更精确化控制奠定了基础。     

基于模糊补偿的离散全局滑模控制自动导航系统研究

阐述了一种基于模糊补偿的离散全局滑模导航控制方法。为了提高农用车辆自动导航的精度和稳定性,引入滑模变结构控制方法,并对其进行了改进。为了降低系统的抖振,采用模糊规则,对补偿控制量进行有效的估计,以消除不确定项的影响。仿真实验表明:该方法优于传统的离散的滑模控制,在理论上是可行的。