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某挖掘机驾驶室结构性能仿真分析及优化研究
| 论文题名： | 某挖掘机驾驶室结构性能仿真分析及优化研究 |
| 关键词： | 挖掘机驾驶室结构;NVH性能;疲劳性能 |
| 摘要： | 挖掘机的作业环境复杂导致它容易出现翻滚碰撞，因此挖掘机驾驶室最关注的是翻车保护结构（Roll-OverProtectiveStructures,ROPS）与落物保护结构（Falling-ObjectProtectiveStructures,FOPS）性能。同时，挖掘机的振动噪声问题对驾驶员有着非常恶劣的影响，作业环境复杂也导致结构容易发生疲劳，因此它的噪声、振动和声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness,NVH）与疲劳性能也不容忽视。本课题对某款挖掘机驾驶室白车身结构最关注的ROPS性能进行试验与仿真分析以及优化研究，并对不同的优化车型进行了FOPS、NVH以及疲劳性能仿真分析。 以某挖掘机驾驶室为研究对象，利用逆向工程的点云采集及逆向设计生成几何数模，搭建白车身结构有限元模型。对该白车身有限元模型进行结构模态分析并与企业提供的经验值进行对比，验证了所搭建有限元模型的有效性。 在驾驶室的ROPS与FOPS性能方面，文中所研究的驾驶室为一体式安全保护驾驶室结构。按照相关标准对驾驶室白车身进行实车ROPS试验与有限元仿真试验，结合企业制定的驾驶室承载质量要求，对增加板件厚度（ROPS优化方案一）、增加立柱（ROPS优化方案二）以及同时增加板件厚度与增加立柱（ROPS优化方案三）这三种优化方案进行仿真分析。之后，对原车型、ROPS优化方案一车型以及ROPS优化方案三车型进行FOPS仿真分析，结果显示仅有ROPS优化方案三车型能够同时满足ROPS与FOPS性能。 在驾驶室结构的NVH性能方面，首先验证ROPS优化方案三车型的驾驶室白车身结构模态是否得到提升，并对比优化前后车型驾驶室安装点的动刚度，探讨了驾驶室内声腔是否带座椅声腔对声腔模态的影响。在搭建驾驶室封闭结构有限元模型后，探究在声学激励时单声腔传递路径或声固耦合传递路径下驾驶驾驶员右耳处的声压响应以及不同结构阻尼与流体阻尼对声学激励下驾驶员右耳处噪声优化的影响。 在驾驶室结构的疲劳性能方面，参照企业疲劳试验方案对原车型、加重力载荷的原车车型以及加重力载荷的ROPS优化方案三车型的驾驶室白车身进行基于模态的频率响应分析，之后确定使用S-N方法对这三种车型的驾驶室进行垂向扫频振动疲劳仿真分析。 |
| 作者： | 刁硕 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 崔世海;夏洪兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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