工程机械驾驶室减振分析及研究

论文摘要

由于消费者对工程机械产品舒适性要求的关注越来越高,工程机械的振动问题越来越受到关注,同时,振动往往影响工程机械产品零部件的使用寿命,论文结合山东临工工程机械有限公司博士后“典型工程机械驾驶室人机工程虚拟仿真及应用研究”项目,针对工程机械产品的振源分析、发动机悬置和驾驶室减振设计及座椅舒适性方面的问题进行了深入研究,它的研究可有效地缩短国内产品与国外产品的差距,提升国内工程机械企业的市场竞争能力,对提升工程机械产品的舒适性和可靠性等性能方面具有较重要的实用价值。论文在总结国内外大量相关研究的文献的基础上,构建工程机械产品减振设计的动力学模型,并通过理论和实验相结合,探寻工程机械减振系统有效的减振设计方法。基于发动机振动原理,采用试验分析的方法,分析发动机二次振动幅值随转速增加的变化规律,寻求发动机振动响应剧烈的主要原因；经过分析可知：发现发动机在怠速下出现共振的主要原因是发动机减振器的刚度与阻尼参数不匹配；支撑布局不合理,使发动机绕曲轴方向的倾覆力矩过大,x方向振动响应剧烈。基于发动机悬置系统的解耦设计理论与打击中心理论,合理设计发动机悬置的布局和位置,同时匹配发动机减振器的刚度与阻尼参数,减小发动机与车架的振动响应,提高发动机及各连接件的可靠性。经发动机悬置系统布局改进前后的试验对比分析知,发动机在各个方向上,尤其在x方向上振动明显减小；选择具有小刚度与大阻尼特性的发动机减振器,可有效地避免发动机在低速下的共振,并减小了发动机与车架的振动响应。基于模态分析理论,对产品A的驾驶室进行了模态试验分析,得到驾驶室的各阶固有频率、模态振型,分析了驾驶室在结构设计过程中存在的薄弱环节,可知：驾驶室悬置系统的固有频率应小于47Hz。并试验分析了高速空跑过程中三款驾驶室减振器的性能,结果表明具有低频大阻尼、高频小阻尼特性的某硅油减振器可使驾驶室的减振区域在55Hz附近,整体减振效果好,有效地改善了高速空跑过程中驾驶室振颤的问题。基于国内外座椅舒适性设计相关标准,量化评价座椅安装的减振效果与动态舒适性,实验分析并比较了三款座椅,结果表明：空载高速行驶与铲沙时三款座椅的总乘坐值大,均处于不舒适的范围,B座椅在垂直方向的减振效果明显。采用论文减振设计方法,经过产品修改设计后的试验验证可知,产品改进后驾驶室、车架、发动机的振动明显减小,有效地提高产品的可靠性与动态舒适性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 题意义及来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 内外减振技术研究及应用现状
• 1.2.2 四缸发动机减振的研究及应用现状
• 1.2.3 驾驶室减振设计研究现状
• 1.2.4 模态试验发展及应用现状
• 1.2.5 动态舒适性研究及应用现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 工程机械驾驶室激励源减振研究
• 2.1 发动机振源试验分析
• 2.1.1 发动机振动理论及激励源
• 2.1.2 四缸发动机的振动试验研究
• 2.2 工程机械发动机的悬置设计
• 2.2.1 动机动力总成悬置的功能
• 2.2.2 工程机械发动机悬置设计方法
• 2.2.3 工程机械发动机支撑的布局设计
• 2.2.4 工程机械发动机悬置布局试验研究
• 2.2.5 发动机减振器匹配及试验验证
• 2.3 本章小结
• 第三章 工程机械驾驶室的减振设计
• 3.1 驾驶室模态试验
• 3.1.1 验模态分析原理
• 3.1.2 驾驶室模态试验
• 3.1.3 验数据分析
• 3.2 驾驶室减振器系数匹配
• 3.2.1 动隔振理论
• 3.2.2 驾驶室减振器试验评价
• 3.3 本章小结
• 第四章 座椅动态舒适性试验研究
• 4.1 座椅动态舒适性对比试验
• 4.2 款座椅试验数据统计与分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表