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原文传递三自由度座椅悬架动态特性研究

论文题名：	三自由度座椅悬架动态特性研究
关键词：	三自由度座椅;悬架系统;仿真设计;振动特性;非道路车辆
摘要：	近年来中国工程机械取得了长足的发展，但农用车辆、工程车辆及军用战车等非道路车辆悬架结构发展缓慢，已有的悬架性能较差，降低了车辆的安全性和使用寿命;车辆长期工作在道路情况恶劣的环境中，驾驶员承受低频高强度的振动，身心健康受到严重威胁。因此给座椅加装悬架系统是一种较为简捷的解决办法，研究其动态特性并改善其动态性能对于提高非道路车辆的乘坐舒适性有重要意义。　　本课题为改善非道路车辆驾驶员的乘坐环境，以CF700型拖拉机为研究对象，设计了一种可以在x、y和z向减振的三自有度座椅悬架系统;将人体等效简化为一个质量块置于座椅悬架之上，根据牛顿第二定律列出了其运动微分方程;在ADAMS软件中建立了带有人体的座椅悬架多体动力学模型;人体及悬架置于驾驶室内，建立了整车多体动力学模型，做了仿真研究。所完成的工作及得到的结论归纳如下: 　　 (1)设计了座椅悬架结构及分析了元器件的布置方案，构建了“人体—座椅”系统，利用多刚体系统动力学理论建立了人体在x、y和z向的运动微分方程，并推导出了前进方向和驾驶员左手方向的等效刚度、三方向加速度表达式;另外推导出了人体在俯仰和侧倾方向固有频率的表达式;分析了三自由座椅悬架系统动态特性的影响因素。结果表明拖拉机整机的质量属性、轮胎属性、行驶速度和悬架系统各向的刚度阻尼等参数共同影响座椅悬架的动态特性。　　 (2)设计了座椅悬架各组成零件分析了各零部件之间的相互连接和传动关系。悬架系统由板件、空气弹簧、扭杆弹簧和磁流变减振器构成。确定了悬架结构的整体安装尺寸和工作行程，并对空气弹簧和磁流变减振器做了选型，校核了悬架系统中易失效零件。　　 (3)根据座椅悬架结构，建立了座椅悬架的多体动力学模型;计算了建立轮胎模型所需的参数值，编写了前后轮轮胎文件;使用Pro/E软件建立了CF700拖拉机的车体模型，获取了人体、各零部件和车体的质量属性参数;在ADAMS软件中建立了带有人体的座椅悬架多体动力学模型;根据国标规定的标准较粗糙路面的参数值编写了用于仿真的路面文件(.rdf);建立了整车及路面虚拟样机模型。　　 (4)实地采集了CF700拖拉机在标准跑道上以不同速度行驶时人体在x、y和z向的加速度时域信号，对比检验了无座椅悬架的整车仿真结果，表明了人体在三向的加速度均方根仿真值和实地测试值基本相等，虚拟样机模型各参数设置合理;以此为基础，做了带有座椅悬架整车的仿真研究，垂直方向采用低频减振，俯仰和侧倾方向采用的是高频减振;仿真结果显示垂直、俯仰和侧倾方向上的固有频率分别为1.5Hz、23Hz和15Hz时在三个速度下三个方向的减振效果最好。　　本课题的研究对提高非道路车辆悬架研究的速度，改善驾驶员的乘坐舒适性，降低振动对其身心的危害有重要的意义和实用价值。
作者：	陈勇
专业：	车辆工程
导师：	朱思洪
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京农业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文