基于发动机动力学分析的拖拉机振动研究

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拖拉机作为一个复杂的机械系统,在工作过程中主要受到动力总成系统和轮胎-路面系统两方面的激励。作为动力总成的主要激振源,发动机在运转过程中受到燃烧和机械运动的双重作用,产生强烈的振动,并通过复杂的路径向整车传递。对于中小拖拉机而言,发动机无悬置系统,与车架刚性连接,因此基于发动机振动特性的研究,对于改善农用拖拉机驾驶员舒适性有重要意义。  本文研究了某型号拖拉机,采用试验仿真结合的方法,对其配套柴油机的振动机理作了重点研究。通过柴油机整机动平衡、燃烧激励、扭转振动及机体结构的动态特性等方面的分析研究,对其结构进行了改进,有效解决了该柴油机台架振动测试中整机振动过大的问题。基于该机型惯性力和燃烧激励分析结果,振动控制集中在柴油机主要结构件-机体的动态特性研究上。从主轴承座位置的刚度、机体裙部的刚度、缸筒“腰带”部位的高度及内部隔板强度等方面对机体进行了改进,并进行了对比试验。试验结果表明安装强化机体的柴油机,其振动情况在台架测试和拖拉机实车测试中都得到了明显改善。针对拖拉机原地空转振动试验工况,对拖拉机的振动传递特性进行了初步的测试与分析,提取了振动传递路径。研究结果表明,方向盘的振动主要与其自身的固有频率有关;座椅底板和脚底板的振动主要与驾驶室悬置匹配有关;操作杆系的振动多与变速箱体的振动有关。通过采用力锤激励,求得了驾驶室悬置以及方向盘立柱、座椅以及驾驶地板的敏感频率;并对悬置系统进行了测试。测试结果发现该拖拉机驾驶室悬置系统对拖拉机整机的振动有较大影响。通过分析 GB/T13876-2007《农业轮式拖拉机驾驶员全身振动的评价指标》中的相关内容,并联合加权加速度作为对驾驶员承受全身振动的评价指标,总结了拖拉机振动对驾驶舒适性的影响程度。
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