拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)振動(dòng)特性及懸掛農(nóng)具吸振技術(shù)研究.pdf

1、在道路運(yùn)輸狀態(tài)下，懸掛農(nóng)具對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的行駛平順性和安全性的影響很大，當(dāng)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)以較高的速度在粗糙的鄉(xiāng)村道路上行駛時(shí)，由于拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的劇烈振動(dòng)，以及懸掛農(nóng)具引起的導(dǎo)向輪靜載荷減小，導(dǎo)致拖拉機(jī)操縱穩(wěn)定性變差，容易引發(fā)事故。為減小運(yùn)輸狀態(tài)下拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的振動(dòng)，有必要對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而研究拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的振動(dòng)特性是設(shè)計(jì)懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，研究懸掛農(nóng)具對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具

2、系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響，設(shè)計(jì)用懸掛農(nóng)具作為消振器的拖拉機(jī)主動(dòng)減振裝置，對(duì)提高拖拉機(jī)的乘坐舒適性和行駛安全性具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以常發(fā)CF700型拖拉機(jī)（常發(fā)集團(tuán)）為研究對(duì)象，在理論分析的基礎(chǔ)上，用仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了在道路運(yùn)輸狀態(tài)下懸掛農(nóng)具對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響，對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，理論分析了拖拉機(jī)十懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)的振動(dòng)特性，研究了不同剛度和阻尼組合下的拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具

3、吸振系統(tǒng)的振動(dòng)特性，對(duì)懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)剛度和阻尼參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，驗(yàn)證了懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)可以改善拖拉機(jī)的振動(dòng)特性。所完成的主要工作及取得的研究結(jié)論歸納如下:
　　1.以常發(fā)CF700型拖拉機(jī)為研究對(duì)象，建立拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)空間振動(dòng)微分方程，用理論計(jì)算的方法獲得拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、質(zhì)量屬性參數(shù)和輪胎參數(shù)。對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行分析，推導(dǎo)出系統(tǒng)固有頻率計(jì)算公式，得到系統(tǒng)固有頻率變化曲線，推導(dǎo)出系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，得到系統(tǒng)質(zhì)心

4、垂向振動(dòng)、繞質(zhì)心俯仰振動(dòng)和繞質(zhì)心側(cè)傾振動(dòng)相對(duì)于前、后輪激勵(lì)的幅頻特性曲線，推導(dǎo)出座椅安裝處垂向、俯仰和側(cè)傾三個(gè)方向的加速度理論計(jì)算公式和輪胎動(dòng)載荷系數(shù)計(jì)算公式。對(duì)系統(tǒng)的危險(xiǎn)行駛速度進(jìn)行研究，推導(dǎo)出系統(tǒng)危險(xiǎn)行駛速度計(jì)算公式，得到不同懸掛農(nóng)具質(zhì)量下的危險(xiǎn)行駛速度。
　　2.建立了農(nóng)村土路和100米較平滑國(guó)標(biāo)跑道兩種路面激勵(lì)模型，用輪胎滾動(dòng)法獲取農(nóng)村土路路面的隨機(jī)高程，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到農(nóng)村土路路面和100米國(guó)標(biāo)跑道的不平度以及位移

5、功率譜密度。在整個(gè)空間頻率范圍內(nèi)，長(zhǎng)波對(duì)應(yīng)的功率譜密度峰值明顯要大于短波，表明長(zhǎng)波對(duì)應(yīng)的道路輪廓高程幅值較大，短波處的道路輪廓高程幅值較小，道路輪廓高程幅值能量主要是由長(zhǎng)波決定的，在0.04m-1到1.1m-1較低的空間頻率范圍內(nèi)，PSD曲線的峰值很明顯。由于簧載質(zhì)量具有較低的固有頻率，短波對(duì)應(yīng)的激勵(lì)（高頻輸入）可以有效的被隔離出來(lái)，而長(zhǎng)波對(duì)應(yīng)的激勵(lì)（低頻輸入）容易引起拖拉機(jī)的共振。農(nóng)村土路路面和100米國(guó)標(biāo)路面相當(dāng)于道路分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的D

6、級(jí)路面。
　　3.建立了拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)3自由度振動(dòng)仿真模型，仿真研究了不同行駛速度下懸掛農(nóng)具質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響，研究結(jié)果表明:系統(tǒng)質(zhì)心三個(gè)方向振動(dòng)的加速度功率譜密度的峰值頻率即為各個(gè)方向?qū)?yīng)的固有頻率。當(dāng)行駛速度相同時(shí)，垂向振動(dòng)加速度均方根值、俯仰振動(dòng)角加速度均方根值和側(cè)傾振動(dòng)角加速度均方根值均隨懸掛農(nóng)具質(zhì)量的增大而減小。垂向振動(dòng)加速度從2.716m/s2減小到1.064m/s2，俯仰振動(dòng)角加速度從2.578m/s2減

7、小到0.907m/s2，側(cè)傾振動(dòng)角加速度從2.658m/s2減小到0.981m/s2。當(dāng)行駛速度相同時(shí)，前輪動(dòng)載荷系數(shù)隨懸掛農(nóng)具質(zhì)量的增大而增大，從0.076增大到0.353。與前輪動(dòng)載荷系數(shù)相比，后輪動(dòng)載荷系數(shù)小的多，當(dāng)行駛速度較低時(shí)，動(dòng)載荷系數(shù)隨懸掛農(nóng)具質(zhì)量的增大略有減小，從0.058減小到0.045;當(dāng)行駛速度較高時(shí)，動(dòng)載荷系數(shù)隨懸掛農(nóng)具質(zhì)量的增大而增大，從0.058增到0.194，且速度越快，動(dòng)載荷系數(shù)隨懸掛農(nóng)具質(zhì)量增大而增大的

8、越明顯。
　　4.構(gòu)建了拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)取多個(gè)測(cè)點(diǎn)處的加速度時(shí)域信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到系統(tǒng)質(zhì)心加速度功率譜密度、座椅安裝處的加速度均方根值和輪胎動(dòng)載荷系數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果表明，懸掛農(nóng)具質(zhì)量對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響規(guī)律與仿真結(jié)果是一致的，座椅安裝處的加速度均方根值和輪胎動(dòng)載荷系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果均比仿真結(jié)果偏大，座椅安裝處的加速度均方根值試驗(yàn)與仿真結(jié)果相對(duì)誤差最大值為15.55％，最小值為0.80％，輪胎動(dòng)載荷系

9、數(shù)試驗(yàn)與仿真結(jié)果相對(duì)誤差最大值為20％，最小值為0％，都在可接受的范圍內(nèi)，具有較好的一致性，驗(yàn)證了研究結(jié)果的可靠性。
　　5.對(duì)拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立了拖拉機(jī)+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)理論模型，推導(dǎo)出頻率響應(yīng)函數(shù)、座椅安裝處加速度均方根值和輪胎動(dòng)載荷計(jì)算公式。
　　6.確定了懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)剛度和阻尼的取值范圍，建立了帶懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)的拖拉機(jī)振動(dòng)仿真模型，仿真分析懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)剛度和阻尼對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響，基于遺傳