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

1、在道路運輸狀態(tài)下，懸掛農(nóng)具對拖拉機+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+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，由于拖拉機+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的劇烈振動，以及懸掛農(nóng)具引起的導(dǎo)向輪靜載荷減小，導(dǎo)致拖拉機操縱穩(wěn)定性變差，容易引發(fā)事故。為減小運輸狀態(tài)下拖拉機+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的振動，有必要對拖拉機+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)進行設(shè)計，而研究拖拉機+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)的振動特性是設(shè)計懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，研究懸掛農(nóng)具對拖拉機+懸掛農(nóng)具

2、系統(tǒng)振動特性的影響，設(shè)計用懸掛農(nóng)具作為消振器的拖拉機主動減振裝置，對提高拖拉機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)用價值。
　　本文以常發(fā)CF700型拖拉機（常發(fā)集團）為研究對象，在理論分析的基礎(chǔ)上，用仿真和試驗相結(jié)合的方法，研究了在道路運輸狀態(tài)下懸掛農(nóng)具對拖拉機+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)振動特性的影響，對拖拉機+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)進行設(shè)計，理論分析了拖拉機十懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)的振動特性，研究了不同剛度和阻尼組合下的拖拉機+懸掛農(nóng)具

3、吸振系統(tǒng)的振動特性，對懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)剛度和阻尼參數(shù)進行優(yōu)化，驗證了懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)可以改善拖拉機的振動特性。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型拖拉機為研究對象，建立拖拉機+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)空間振動微分方程，用理論計算的方法獲得拖拉機+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)。對系統(tǒng)的振動特性進行分析，推導(dǎo)出系統(tǒng)固有頻率計算公式，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、繞質(zhì)心俯仰振動和繞質(zhì)心側(cè)傾振動相對于前、后輪激勵的幅頻特性曲線，推導(dǎo)出座椅安裝處垂向、俯仰和側(cè)傾三個方向的加速度理論計算公式和輪胎動載荷系數(shù)計算公式。對系統(tǒng)的危險行駛速度進行研究，推導(dǎo)出系統(tǒng)危險行駛速度計算公式，得到不同懸掛農(nóng)具質(zhì)量下的危險行駛速度。
　　2.建立了農(nóng)村土路和100米較平滑國標(biāo)跑道兩種路面激勵模型，用輪胎滾動法獲取農(nóng)村土路路面的隨機高程，對測量數(shù)據(jù)進行處理得到農(nóng)村土路路面和100米國標(biāo)跑道的不平度以及位移

5、功率譜密度。在整個空間頻率范圍內(nèi)，長波對應(yīng)的功率譜密度峰值明顯要大于短波，表明長波對應(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，短波對應(yīng)的激勵（高頻輸入）可以有效的被隔離出來，而長波對應(yīng)的激勵（低頻輸入）容易引起拖拉機的共振。農(nóng)村土路路面和100米國標(biāo)路面相當(dāng)于道路分級標(biāo)準中的D

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

7、小到0.907m/s2，側(cè)傾振動角加速度從2.658m/s2減小到0.981m/s2。當(dāng)行駛速度相同時，前輪動載荷系數(shù)隨懸掛農(nóng)具質(zhì)量的增大而增大，從0.076增大到0.353。與前輪動載荷系數(shù)相比，后輪動載荷系數(shù)小的多，當(dāng)行駛速度較低時，動載荷系數(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，動載荷系數(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+懸掛農(nóng)具振動測試試驗系統(tǒng)，測取多個測點處的加速度時域信號，對數(shù)據(jù)進行處理得到系統(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載荷系數(shù)，試驗結(jié)果表明，懸掛農(nóng)具質(zhì)量對拖拉機+懸掛農(nóng)具系統(tǒng)振動特性的影響規(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載荷系數(shù)試驗結(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與仿真結(jié)果相對誤差最大值為15.55％，最小值為0.80％，輪胎動載荷系

9、數(shù)試驗與仿真結(jié)果相對誤差最大值為20％，最小值為0％，都在可接受的范圍內(nèi)，具有較好的一致性，驗證了研究結(jié)果的可靠性。
　　5.對拖拉機+懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)進行設(shè)計，建立了拖拉機+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載荷計算公式。
　　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)的拖拉機振動仿真模型，仿真分析懸掛農(nóng)具吸振系統(tǒng)剛度和阻尼對振動響應(yīng)的影響，基于遺傳