三自由度座椅懸架動態(tài)特性研究.pdf

1、近年來中國工程機械取得了長足的發(fā)展，但農用車輛、工程車輛及軍用戰(zhàn)車等非道路車輛懸架結構發(fā)展緩慢，已有的懸架性能較差，降低了車輛的安全性和使用壽命;車輛長期工作在道路情況惡劣的環(huán)境中，駕駛員承受低頻高強度的振動，身心健康受到嚴重威脅。因此給座椅加裝懸架系統(tǒng)是一種較為簡捷的解決辦法，研究其動態(tài)特性并改善其動態(tài)性能對于提高非道路車輛的乘坐舒適性有重要意義。
　　 本課題為改善非道路車輛駕駛員的乘坐環(huán)境，以CF700型拖拉機為研究對象，

2、設計了一種可以在x、y和z向減振的三自有度座椅懸架系統(tǒng);將人體等效簡化為一個質量塊置于座椅懸架之上，根據牛頓第二定律列出了其運動微分方程;在ADAMS軟件中建立了帶有人體的座椅懸架多體動力學模型;人體及懸架置于駕駛室內，建立了整車多體動力學模型，做了仿真研究。所完成的工作及得到的結論歸納如下:
　　 (1)設計了座椅懸架結構及分析了元器件的布置方案，構建了“人體—座椅”系統(tǒng)，利用多剛體系統(tǒng)動力學理論建立了人體在x、y和z向的運動

3、微分方程，并推導出了前進方向和駕駛員左手方向的等效剛度、三方向加速度表達式;另外推導出了人體在俯仰和側傾方向固有頻率的表達式;分析了三自由座椅懸架系統(tǒng)動態(tài)特性的影響因素。結果表明拖拉機整機的質量屬性、輪胎屬性、行駛速度和懸架系統(tǒng)各向的剛度阻尼等參數共同影響座椅懸架的動態(tài)特性。
　　 (2)設計了座椅懸架各組成零件分析了各零部件之間的相互連接和傳動關系。懸架系統(tǒng)由板件、空氣彈簧、扭桿彈簧和磁流變減振器構成。確定了懸架結構的整體安裝

4、尺寸和工作行程，并對空氣彈簧和磁流變減振器做了選型，校核了懸架系統(tǒng)中易失效零件。
　　 (3)根據座椅懸架結構，建立了座椅懸架的多體動力學模型;計算了建立輪胎模型所需的參數值，編寫了前后輪輪胎文件;使用Pro/E軟件建立了CF700拖拉機的車體模型，獲取了人體、各零部件和車體的質量屬性參數;在ADAMS軟件中建立了帶有人體的座椅懸架多體動力學模型;根據國標規(guī)定的標準較粗糙路面的參數值編寫了用于仿真的路面文件(.rdf);建立了整

5、車及路面虛擬樣機模型。
　　 (4)實地采集了CF700拖拉機在標準跑道上以不同速度行駛時人體在x、y和z向的加速度時域信號，對比檢驗了無座椅懸架的整車仿真結果，表明了人體在三向的加速度均方根仿真值和實地測試值基本相等，虛擬樣機模型各參數設置合理;以此為基礎，做了帶有座椅懸架整車的仿真研究，垂直方向采用低頻減振，俯仰和側傾方向采用的是高頻減振;仿真結果顯示垂直、俯仰和側傾方向上的固有頻率分別為1.5Hz、23Hz和15Hz時在三