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(nóng)用車輛、工程車輛及軍用戰(zhàn)車等非道路車輛懸架結(jié)構(gòu)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(shè)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(zhì)量塊置于座椅懸架之上，根據(jù)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(xué)模型;人體及懸架置于駕駛室內(nèi)，建立了整車多體動力學(xué)模型，做了仿真研究。所完成的工作及得到的結(jié)論歸納如下:
　　 (1)設(shè)計了座椅懸架結(jié)構(gòu)及分析了元器件的布置方案，構(gòu)建了“人體—座椅”系統(tǒng)，利用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論建立了人體在x、y和z向的運動

3、微分方程，并推導(dǎo)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(dǎo)出了人體在俯仰和側(cè)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(jié)果表明拖拉機整機的質(zhì)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(shù)共同影響座椅懸架的動態(tài)特性。
　　 (2)設(shè)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(guān)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(gòu)成。確定了懸架結(jié)構(gòu)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(jù)座椅懸架結(jié)構(gòu)，建立了座椅懸架的多體動力學(xué)模型;計算了建立輪胎模型所需的參數(shù)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(zhì)量屬性參數(shù);在ADAMS軟件中建立了帶有人體的座椅懸架多體動力學(xué)模型;根據(jù)國標規(guī)定的標準較粗糙路面的參數(shù)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(jié)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(shù)設(shè)置合理;以此為基礎(chǔ)，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(cè)傾方向采用的是高頻減振;仿真結(jié)果顯示垂直、俯仰和側(cè)傾方向上的固有頻率分別為1.5Hz、23Hz和15Hz時在三