关于拖拉机驾驶座椅设计中的人机工程学问题

本文概括提出了拖拉机驾驶座椅设计中的人机工程学原理,并就驾驶座椅设计中的主要问题,从人机工程学角度进行了讨论,包括驾驶座椅的尺寸设计、位置设计、力学性能和具体悬架机构。文章还对拖拉机乘坐舒适性研究中的人—椅系统分析模型和计算机模拟设计问题作了简单介绍和分析讨论。     

拖拉机驾驶座位悬架系统的特性参数与驾驶员不同体重的最佳匹配——一种可调节等效弹簧刚度和等效阻尼系数的座位悬架系统

鉴于常规的质量-弹簧-阻尼系统的特性参数不能适应驾驶员体重的不同而加以调节,本文提出和研究一种可调节等效弹簧刚度和等效阻尼系数的驾驶座位悬架系统。文中论证了它的调节原理,建立了计算其传递系数的数学模型;进行了计算机模拟以预估其减振性能及调节效果;设计和制作了试验样机并进行了台架试验。研究和试验的结果表明,这是一种结构简单而行之有效的调节机构,能够简便地实现座位悬架系统的特性参数与驾驶员不同体重的最佳匹配。文章最后归纳提出了合理选择该悬架系统的特性参数的方法和程序。     

拖拉机座椅悬架对动态舒适性影响的研究

为探讨基于磁流变阻尼器(MRD)的拖拉机半主动座椅悬架在动态舒适性方面的优越性,在正弦激励和白噪声激励环境下,构建了拖拉机动力学模型和磁流变阻尼器(MRD)力学模型,并给出了模糊控制器的设计方法。在Mat Lab/Simulink仿真环境中分别对被动和半主动座椅悬架进行时域和频域仿真,得出两种悬架的加速度动态特性曲线及相应的频谱特性曲线。仿真结果表明:所构建的阻尼器模型及控制策略可以有效衰减座椅悬架在低频区段的垂直振动,改善了拖拉机的动态舒适性。     

拖拉机座椅悬架系统的研究及应用

为改善拖拉机的乘坐舒适性，本文建立并分析了３种不同的线性和非线性座椅悬架系统的动力学模型，编制了座椅悬架系统动态参数的优化设计程序。对铁牛－５５型拖拉机悬架系统的动态参数进行了优化设计。     

拖拉机轮胎垂直动态刚度和阻尼特性的研究

针对拖拉机无悬架的特点,系统地阐述了采用室外道路对拖拉机轮胎进行垂直动刚度和阻尼特性测试的方法,讨论了拖拉机在使用过程中轮胎的垂直动刚度和阻尼特性与轮胎气压之间的关系,反映了拖拉机振动与轮胎垂直动刚度和阻尼之间的相互关系,为设计中选择合适的轮胎来减少拖拉机的振动以及提高驾驶员的工作环境质量提供实验参考.     

基于MATLAB的拖拉机座椅悬架振动特性分析软件的开发

由于传统的数学模型难以直观描述拖拉机座椅悬架振动特性,本文利用MATLAB GUI编程开发相应的仿真软件能直观表现座椅振动响应曲线。在MATLAB GUI中建立三自由度拖拉机座椅悬架振动模型,给定拖拉机行驶速度和座椅悬架结构内部参数,依据国标确定地面不平度等级,用龙格库塔算法求解系统运动微分方程组。用户可任意输入座椅参数和人体质量,输出座椅的振动位移和响应加速度随时间的变化以反映拖拉机座椅振动对人体舒适度的影响,具有较好的人机交互能力。     

车辆座椅悬架参数识别与优化设计

建立并求解座椅系统非线性动力学微分方程,以不同车速下座椅加速度均方根值仿真与试验结果的误差平方和最小为优化目标,基于约束随机优化算法反求并优化座椅悬架系统的非线性刚度和阻尼值。参数识别结果表明,原系统刚度和阻尼值不匹配是悬架减振效果差的主要原因,参数优化结果使座椅加速度均方根值降低了50%,改善了座椅的减振性能。根据最佳刚度特性曲线,借助有限元法设计出新型非线性座椅减振弹簧。     

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。     

基于约翰迪尔1204型拖拉机减振座椅的参数选择

为探究拖拉机减振座椅的设计,测试了约翰迪尔1204型拖拉机分别在油菜茬地、莜麦茬地附带播种机械行进和播种作业,以及田间草地、田间土路和翻耕地行进时机体的振动情况,得到在各种作业条件下拖拉机座椅下方机体的垂直振动峰值频率主要集中在2.6~4.1Hz范围内的结论。在此基础上,设计了一种结构简单的减振座椅模型,通过MatLab软件对该座椅的力学模型进行仿真,选择适合该型拖拉机减振要求的减振座椅参数—弹簧刚度和减振器阻尼,结果表明:该座椅模型可以有效隔绝机体传递到座椅的振动,且能够满足不同体重驾驶员的减振适应性。     

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。     

东方红902履带拖拉机乘坐舒适性研究

以隔振理论为基础 ,提出了东方红 90 2拖拉机座椅悬架的理想的非线性弹性特性 ,介绍了实现非线性弹性特性的悬架结构 ,并进行了新旧座椅的对比试验     

运用有限元仿真的拖拉机座椅舒适性优化方法

旨在针对中国男性人体数据,对拖拉机座椅进行合理的形态设计,优化现有拖拉机座椅的舒适性。重点研究了驾驶人员在正常驾驶姿势下使用的拖拉机座椅的舒适性设计方法,通过建立符合中国男性人体数据的仿真人体模型以及常规拖拉机座椅的简化模型,然后利用Ansys仿真分析得出人体—座椅压力分布图,总结探索出舒适性拖拉机座椅的造型设计方案,并建立出拖拉机座椅优化方案的pro/E的三维模型。该方法为拖拉机驾驶座椅舒适性设计提供了一定的参考。     

拖拉机驾驶模拟器变速操纵机构的设计

拖拉机驾驶模拟器是一种能正确模拟拖拉机驾驶操作,并在功能上产生与实车相同体感的仿真培训设备。拖拉机驾驶模拟器主要由机械装置、数据采集系统、软件部分及显示设备组成,其中变速操纵机构是机械装置的重要组成部分。为此,提出了拖拉机驾驶模拟器变速机构的功能要求,设计了变速操纵机构和传感器,实现了拖拉机驾驶模拟器变速操纵机构的应用。     

基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价

为优化拖拉机驾驶室座椅设计,减轻驾驶员作业负担,提高作业效率,解决我国拖拉机在驾驶室座椅舒适性方面技术基础研究不足的问题,提出一种基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法。首先,在对拖拉机座椅舒适性影响因素分析的基础上选取人体坐姿关节角为研究因素,在配备不同座椅的两种拖拉机上利用消费级深度相机Kinect v2进行8组驾驶动作捕捉试验,获得了在不同驾驶动作下精确度为0.01°的关节角信息;然后,将关节角数据导入人体建模仿真分析软件Jack中得到人体模型,根据不同的驾驶动作进行了关节力矩仿真及下背部受力仿真,分析得到人体舒适度结果;最后,基于层次分析法构建了拖拉机座椅舒适度评价指标层次结构模型,确定各指标权重并进行一致性检验,对涉及的所有指标的原始数据进行处理并计算得到座椅舒适度的综合评价结果。仿真结果表明,相比于普通座椅的拖拉机,在配备基于人机工程学座椅的拖拉机上作业时,人体模型动作完成能力增加10个百分点且无关节不适的情况,其腰部关节处的压力在驾驶姿势下可以有效减少80N,在扭转姿势下可以有效减少370N,并且腰部所受的侧向剪力也有所减小,证明了人体模型在此拖拉机座椅上的舒适度更高。通过分析座椅舒适度评价矩阵,可以得到根据人机工程学设计的座椅舒适度优于普通座椅。依据骨骼关节识别方法的评价结果与根据层次分析法分析的结果一致,证明了基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法的可行性与有效性。该评价方法可为拖拉机驾驶室座椅人机工程学研究及准确高效地优化拖拉机座椅设计提供参考依据与指导对策。     

油气悬架的振动特性分析

介绍一种车用油气悬架的基本结构,推导了油气弹簧的静态刚度和悬架系统无阻尼固有频率的计算公式。依据公式分析了弹簧刚度特性的影响因素及其变化规律,阐述了悬架系统的振动特性。通过样机道路试验,验证了油气悬架的技术优势。研究结论对油气悬架系统的设计、制造和使用有一定参考价值。     

拖拉机座椅振动特性研究

基于福田欧豹拖拉机构建了拖拉机,振动测试系统,得到振动特性数据,从定性角度分析了拖拉机座椅振动系统性能,并通过对座椅振动频响曲线的辨识建立数学模型,得到弹性系数、阻尼系数、固有频率等系统振动特性参数,为进一步进行拖拉机座椅的减振研究和设计提供了支撑.     

拖拉机乘坐振动理论分析

本文综合介绍了目前在拖拉机研究中采用的各种乘坐振动的力学模型,并应用单自由度振动力学模型,结合实例对比评述了几种乘坐的悬架方案的静动载特性,进而阐明只有当乘坐的悬架装置的弹性元件刚度和减振器的阻尼系数均可调节时,乘坐才可能有良好的舒适性。这对合理地改进国产拖拉机的乘坐设计、改善乘坐的舒适性有一定现实意义。     

拖拉机油气悬架振动特性仿真研究

以拖拉机减振为目的,建立了二自由度拖拉机油气悬架系统的数学模型,分析了油气悬架系统数学模型的非线性特性。运用AMEsim仿真软件,采用阶跃信号、谐波信号和随机信号模拟拖拉机典型行驶路况,对比分析了被动悬架和油气悬架的振动特性,验证了数学模型的正确性。通过比较两种悬架的振动特性、非线性特性和车身高度偏离静平衡状态的程度等3项指标可知:采用油气悬架可明显改善拖拉机悬架的振动性能,提高行驶平顺性和乘坐舒适性。     

六自由度拖拉机-人椅系统振动特性仿真研究

为了预测动态环境人-车-路系统中驾驶员的振动响应特性及驾驶舒适性,基于振动理论建立了六自由度拖拉机-人椅系统整车动力学模型,由Simulink搭建起仿真模型,通过输入一国产中型拖拉机的主要技术参数运行仿真程序,对仿真结果进行了时域及频域分析,并依据该拖拉机的实车试验结果验证了仿真结果的可靠性。仿真结果表明:随着路面等级的降低,拖拉机的人椅系统所受振动加速度响应幅值明显增大;人椅系统所受各向振动由大到小依次为垂直方向、侧倾方向和俯仰方向;该拖拉机人椅系统的固有振动频率为3Hz左右,其座椅舒适性有待改善。