基于刚柔耦合的拖拉机驾驶室振动特性研究

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拖拉机的NVH性能直接决定着产品的质量,也是其产品综合评测的一个重要指标。拖拉机的驾驶室是人体与外界隔绝的载体,它既能保护人体免收外界伤害,也能减弱或隔绝外部的噪声,研究经由驾驶室与车身之间减振环节的振动传递通道对驾驶室内部框架和覆盖件的影响,对于拖拉机驾驶室的振动传递规律和优化结构设计,有重要的意义。本研究基于刚柔耦合的研究思路,对实际工况激励作用下的拖拉机驾驶室内部结构件的应力应变分析以及振动模态进行了仿真分析和试验验证。  首先,建立了拖拉机驾驶室和车架的CAD分析模型,导入多体动力学分析所需的滑移副、轴套力等必要约束,生成了多刚体动力学模型。将实测四点减振的减振前的振动加速度信号施加到多体动力学的约束上,进行计算分析。有限元模型中,驾驶室的支撑、连接结构的部件划分为体网格,具有平板结构特征的覆盖件划分为面网格,并以此为基础抽取建立了声腔边界元模型。通过对有限元模型添加网格属性、材料属性和刚性区域,导出了包含多体动力学模态中性文件,在刚性车架结构输入端假定下,建立起驾驶室-车架的刚柔耦合多体动力学分析模型。  然后,在刚柔耦合的驾驶室-车架多体动力学模型中,将减振前的实际振动激励加速度数据加载为滑移副的驱动,在不同转速工况下利用刚柔耦合模型计算得到了的应力应变,确定了应力应变的发生过程和最大位置区域;计算了驾驶室的结构模态和声学模态的各阶次振型,论证了驾驶室的结构合理性,并对存在模态频率耦合的结构进行了优化。  最后,在模态分析中找出的振动较大区域和座椅等位置进行了测试试验,对驾驶室底板和减振垫参数进行了优化,利用仿真和实测的手段对优化方案进行了计算,对优化前后的数据进行了分析比对,结果表明,驾驶室各测点以及减振点处的振动都有不同程度的降低,说明结构的优化方案与仿真方案的预期一致,驾驶室的振动强度亦得到显著改善。  本论文重点研究了基于刚柔耦合的拖拉机驾驶室-车架模型的动力学特性,建立起了车架到驾驶室的振动传递关系,利用应力云图快速、准确的发现最大应力的区域,从而为结构优化提供依据,为振动控制提供指导。
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