履帶式聯(lián)合收獲機(jī)駕駛臺(tái)振動(dòng)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程的不斷加快，國(guó)內(nèi)對(duì)聯(lián)合收獲機(jī)的需求量也越來(lái)越大。其中全喂入履帶式聯(lián)合收獲機(jī)以其良好的越野性能、較低的價(jià)格以及較短的投資回收周期等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占據(jù)了很大比重，已成為主流機(jī)型。該種機(jī)型大多只配有簡(jiǎn)易的開(kāi)放式駕駛臺(tái)，在結(jié)構(gòu)上很少進(jìn)行減振設(shè)計(jì)，作業(yè)時(shí)由工作部件及地面等激勵(lì)源傳遞至駕駛臺(tái)的振動(dòng)無(wú)法得到有效衰減，甚至相互疊加，引起整機(jī)的共振，使得機(jī)器的可靠性和穩(wěn)定性顯著降低。隨著聯(lián)合收獲技術(shù)的日趨成熟，國(guó)內(nèi)聯(lián)合收

2、獲機(jī)的保有量逐年增加，消費(fèi)者對(duì)聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)時(shí)的舒適性也越來(lái)越重視。由于國(guó)內(nèi)在收獲機(jī)舒適性方面的研究起步較晚，相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，因此聯(lián)合收獲機(jī)的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題，尤其是駕駛臺(tái)的振動(dòng)控制問(wèn)題成為亟待解決的難題。
　　本課題基于工程實(shí)際，針對(duì)南方市場(chǎng)上常見(jiàn)的全喂入履帶式聯(lián)合收獲機(jī)駕駛臺(tái)振動(dòng)大、駕駛員乘坐舒適性差等問(wèn)題，以常發(fā)鋒陵850型聯(lián)合收獲機(jī)為研究對(duì)象，基于收獲機(jī)多工況振動(dòng)試驗(yàn)，并結(jié)合有限元分析技術(shù)，從駕駛臺(tái)結(jié)構(gòu)和座椅懸架系統(tǒng)

3、兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高該型履帶式聯(lián)合收獲機(jī)駕駛臺(tái)振動(dòng)舒適性。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）總結(jié)了現(xiàn)有的關(guān)于人體全身振動(dòng)測(cè)量及評(píng)價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合樣機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境等因素，選擇了適宜聯(lián)合收獲機(jī)駕駛員全身振動(dòng)評(píng)價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和推薦限值，依據(jù)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，制定了聯(lián)合收獲機(jī)駕駛臺(tái)振動(dòng)測(cè)試的試驗(yàn)方案，并進(jìn)行了多工況振動(dòng)測(cè)試。
　?。?）根據(jù)該型聯(lián)合收獲機(jī)各測(cè)點(diǎn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了頻域分析、舒適性評(píng)價(jià)及座椅傳遞特性分析。通過(guò)頻域分析得出了引起

4、收獲機(jī)振動(dòng)的各主要激勵(lì)源激振頻率。通過(guò)舒適性評(píng)價(jià)得出：該型聯(lián)合收獲機(jī)各個(gè)工況下的駕駛體驗(yàn)均處于很不舒服與極不舒服狀態(tài)，其中空載怠速工況的駕駛體驗(yàn)最差，座椅處Z向振動(dòng)對(duì)人體振動(dòng)舒適性的影響遠(yuǎn)大于其它測(cè)點(diǎn)及方向。通過(guò)傳遞特性分析發(fā)現(xiàn)：在1~50Hz范圍內(nèi)，座椅傳遞系數(shù)幾乎均大于1，說(shuō)明在人體敏感的頻段內(nèi)，座椅的減振性能極其不好，需對(duì)座椅結(jié)構(gòu)，尤其是懸架系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
　?。?）基于有限元分析理論，利用CAD、CAE集成軟件UG建立了駕

5、駛機(jī)罩的有限元分析模型，對(duì)駕駛機(jī)罩模型進(jìn)行了有限元模態(tài)計(jì)算，求解出駕駛機(jī)罩的前6階模態(tài)頻率及振型。利用PCB力錘、三向加速度傳感器及DH5902動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀等組成的模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)駕駛機(jī)罩進(jìn)行了模態(tài)試驗(yàn)，識(shí)別出駕駛機(jī)罩的前6階試驗(yàn)?zāi)B(tài)頻率、相應(yīng)的振型及阻尼比，驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。最后通過(guò)對(duì)比駕駛機(jī)罩固有頻率與收獲機(jī)激勵(lì)源激振頻率之間的關(guān)系，證明了駕駛機(jī)罩部分產(chǎn)生共振的內(nèi)在可能。為下一步駕駛機(jī)罩模型的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
　　

6、（4）在仿真軟件UG中，通過(guò)對(duì)駕駛機(jī)罩模型各部件的靈敏度分析，確定了駕駛機(jī)罩結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的自變量，最后以改變駕駛機(jī)罩一階和三階頻率為目標(biāo)，對(duì)機(jī)罩模型進(jìn)行了尺寸優(yōu)化分析，并對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行了有限元模態(tài)驗(yàn)證。結(jié)果表明：優(yōu)化后的駕駛機(jī)罩一階固有頻率提高至15.46Hz，三階固有頻率提高至38.3Hz，均有效的避開(kāi)了收獲機(jī)各激振頻率。
　?。?）針對(duì)原座椅減振效果差的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種附有機(jī)械減振彈簧及液壓阻尼器的機(jī)械減振懸架結(jié)構(gòu)，運(yùn)用該