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.     

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。     

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。     

犁耕作业下轮式拖拉机/农具系统的振动特性分析

[目的]为提升拖拉机的乘坐舒适性和驾驶安全性,建立了轮式拖拉机/农具系统的振动模型并分析了犁耕作业工况下的振动特性。[方法]基于ABAQUS有限元软件建立铧式犁的土壤切削有限元模型,通过试验验证模型的正确性,研究耕速和耕深等因素对犁具阻力的影响规律。在此基础上,以常发CF700轮式拖拉机为研究对象,构建轮式拖拉机/农具系统的振动模型,推导其振动微分方程组,获得道路运输、农田运输及犁耕作业3种工况下拖拉机系统的振动特性。[结果]与试验结果相比,仿真加速度接近于试验数据,验证了所建立振动模型的正确性。仿真结果表明:道路运输、农田运输及犁耕作业3种工况下拖拉机系统的固有频率基本保持不变,前桥、驾驶室、座椅及犁具的垂向振动固有频率分别为2.55、2.63、2.31及2.31 Hz;与道路运输工况下振动响应相比,农田运输和犁耕作业工况下拖拉机各部位垂向振动加速度显著降低。随着犁具耕作速度和深度的不断增加,拖拉机系统各部位的振动加速度也显著增大;当耕深或耕速一定时,前桥的垂向振动加速度最大。[结论]研究结果为拖拉机/农具系统的悬架结构设计提供参考。     

旋耕机组对拖拉机半主动座椅非线性振动的影响

为了解旋耕机组在运输和作业过程中对拖拉机座椅振动的影响,建立了拖拉机系统竖向平面三自由度振动模型,应用Matlab/SIMULINK对东方红MG654型拖拉机悬挂2BYL–4型油菜旋耕机组系统进行振动仿真,以获得座椅加权加速度均方根值最小时空气弹簧气压值和磁流变减振器电流值。仿真结果表明：当旋耕机组处于运输状态时,座椅空气弹簧气压为5 bar、磁流变减振器电流为0.650 A时,座椅加权加速度均方根值最小,为0.629m/s²;当旋耕机组处于作业状态时,座椅空气弹簧气压为5 bar、磁流变减振器电流为0.250 A时,座椅加权加速度均方根值最小,为0.520m/s²;这表明通过改变座椅空气弹簧气压和磁流变减振器电流,减小了座椅加速度均方根值,可改善驾驶员的驾驶感受。在座椅加权加速度均方根值最小时进行试验研究,并将座椅非线性振动试验结果和仿真结果对比,其最大相对误差为6.40%。由此可见,建立的非线性模型比较合理。     

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。     

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。     

拖拉机方向盘手传振动评价与驾驶员手臂振动传递特性

为探究拖拉机方向盘手传振动传递规律，减少拖拉机驾驶员手传振动暴露量，预防手臂振动病发生，本研究以某拖拉机方向盘与驾驶员手臂系统为研究对象，采用ISO 5349评价体系对拖拉机在2种不同路况下的手传振动进行综合评价，并对不同百分位驾驶员手臂系统进行振动传递特性分析。结果显示，该拖拉机的日振动暴露量为4.257 m/s²，超过国标GB Z 2.2—2007《作场所有害因素职业接触限值 第2部分：物理因素》规定的日振动暴露量限值（3.5 m/s²），具有引发手臂振动病的较高风险；方向盘轴向振动远大于切向和径向振动，是引发手传振动的主要因素；径向的振动从手背经过手腕传递到小臂时被大量吸收，切向的振动从小臂经过肘关节传递到大臂时被大量吸收；驾驶员体型越小，各轴向手背测点的振动传递率越大，随着体型的增大，低频范围（20 Hz以下）的振动从手背传递到小臂过程中有明显的增大。研究结果表明，工程实际中小体型驾驶员要注意手掌的振动防护，而大体型驾驶员更应注重手腕部分的振动防护；对驾驶员手腕应主要加强径向的防护，对肘关节主要加强切向的防护。     

藜蒿扦插机分苗取苗机构的设计与运动分析

为提高藜蒿扦插的生产效率,减轻劳动强度,研制了一种藜蒿扦插机。介绍了该机的结构和工作原理,分析了藜蒿苗秆在分苗、取苗机构中的运动规律,建立了藜蒿苗秆分苗、取苗过程的运动模型及其在分苗、取苗过程中的轨迹、速度和加速度方程,确定了分苗过程中苗秆的速度vp取0.02 m/s、加速度ap取1.2 m/s2时和取苗过程中苗秆最大角速度为1.9 rad/s 、最大角加速度为6.6 rad/s2,回程过程气嘴接头最大角速度为2.2 rad/s、最大角加速度为14.0 rad/s2时能有效实现分苗和取苗,并应用MATLAB软件分析了藜蒿苗秆的轨迹、速度、加速度的变化规律,验证该机分苗取苗机构是可行的。     

采用模型预测控制的车辆主动悬架振动研究

为了改善车辆经过障碍物的稳定性,提高车辆乘坐的舒适性,设计了模型预测控制方法。创建了车辆1/4模型简图,给出了车辆运动数学模型,并对车辆执行器道路系统模型进行简化。定义了车辆运动初始状态,设计了车辆主动悬架模型预测控制系统,并对主动悬架系统目标函数进行了约束。利用MATLAB软件对车辆垂直加速度、纵向和横向角加速度进行仿真,与被动悬架系统进行对比和分析。仿真结果表明,车辆受到路面激励波形干扰时,采用被动悬架系统,车辆垂直加速度、纵向和横向角加速度较大,导致车辆振动幅度较大;而采用主动悬架模型预测控制方法,车辆垂直加速度、纵向和横向角加速度较小,车辆振动幅度较小。采用该控制方法能够降低车辆经过障碍物时的振动幅度,改善车辆乘坐的舒适性。     

Vibration analysis during grass harvesting according to ISO vibration standards

This research evaluated the working efficiency and comfort of operation by measuring vibration acceleration of tractors during grass harvesting. A real-time kinematic global positioning system and an inertial measurement unit installed in a tractor normally used by farmers during grass harvesting were used to acquire tractor vibration acceleration data. Analysis of the position and vibration acceleration data of tractors by a Fourier transformation yielded a power spectrum of vibration acceleration at each frequency (1-10 Hz) and position. The root mean square of vibration acceleration at each frequency (1-10 Hz) was calculated with the center frequency of the 1/3 octave bands (1.0, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8, and 10 Hz) based on ISO standards. To evaluate the working efficiency in the grassland, geographical information system maps were generated using the power spectrum of vibration acceleration and the limit on working time for each frequency that negatively affected the tractor driver. The vibration acceleration in the longitudinal (a_x) and lateral (a_y) directions at the center frequency of the 1/3 octave band below 2.0 Hz exceeded the fatigue-decreased proficiency and reduced the comfort boundaries stipulated in ISO 2631 (1974). In the area where working characteristics are severe, the vibration acceleration in the vertical direction (a_z) is high. The vibration acceleration in the a_z direction at the center frequency of the 1/3 octave band (5-10 Hz) clearly indicates discomfort during grass harvesting and a decrease in the work efficiency beyond 1 h. The total vibration acceleration (a_ν) at the center frequency of 5.0 Hz of the 1/3 octave band served to evaluate comfort in the whole field during grass harvesting—the a_ν value is higher than that at other frequencies. The area with severe working characteristics showed a higher a_ν value at the center frequency of 8.0 Hz than that at other frequencies.     

福建省国有林场伐区道路技术标准探讨

根据福建省的地形地貌和我国生产的轻型运输机械类型，探讨建设我省国有林场既能满足现有的伐区生产，又利于今后改造的林道形式——轻型车道、手扶拖拉机道．从轻型农用车、手扶拖拉机的运输机械性能上研究它们在林道上行驶车速、道路宽度、纵坡、最小转弯半径等适应的范围，以及这２种林道建设技术标准．并按有关道路建设理论探讨国有林场伐区道路的技术标准     

基于刚柔耦合虚拟样机模型的收获机振动舒适性仿真分析

采用SolidWorks、有限元分析软件与RecurDyn相结合的方式建立收获机的人-机-路面系统的刚柔耦合虚拟样机模型,以驾驶员全身振动加权加速度均方根值为评价指标,仿真模拟收获机在水稻、小麦以及油菜田行驶时的振动舒适性。结果表明,行驶速度、路面硬度、竖割刀的添加对收获机振动舒适性影响较大,路面硬度越大、收获机行驶速度越快,人体的主观不舒适性感受就越强烈;竖割刀的添加增强了人体的不舒适感。     

机械振动对人体的影响(人体工程学问题之一)

许多微幅振动会通过座垫传到拖拉机驾驶员身上,如发动机、轮胎、变速器这些做简谐运动的部件或其它一些做转动或平动的部件;还有随机激励。为了研究机械振动对人的不利影响,以及减少的措施,不论是采用振动隔离还是其它方法,我们都必需了解振动的本质、在什么样的条件下人是可以适应的、以及人体对微幅振动的动力影响。本文建议今后把“振动水平”作为农业机械结构设计中不可忽视的内容。     

基于模糊PID的山地拖拉机调平控制系统的设计

在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心,以倾角传感器为车身平台倾角检测机构,以模糊PID为调平控制算法,通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩,以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明,拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下,车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s,同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明,拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时,完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s;调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°,调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。     

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.