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近年来,随着我国现代化建设工程的发展,工程机械行业发展保持强劲的势头,同时,日益严峻的环保问题使得人们对工程机械的环保性能和舒适性提出了更高的要求,振动与噪声参数作为工程机械主要性能指标,标准日益严格,但是工程机械振动噪声控制技术水平与国外仍存在不小的差距,动力总成(包括发动机、变矩器和变速器)是挖掘装载机的主要激励源之一,对整机的乘坐舒适性有很大的影响。为了降低整机的振动噪声,本文以理论分析、计算机仿真和实验测试为手段,对某型号挖掘装载机动力总成悬置系统进行优化,并提出了面向装载机动力总成悬置系统优化的软件开发设计方法。 阐述了动力总成悬置系统隔振的设计要求,分析了引起工程机械振动的主要激励源。从动力总成单自由度振动出发,对动力总成的隔振原理进行了研究,并分析了作用在动力总成悬置系统的激振力及固有频率的分布限定范围。为提高动力总成悬置系统的隔振性能奠定了理论基础。 建立了某型号挖掘装载机动力总成悬置系统空间六自由度刚体振动动力学模型,根据拉格朗日方程推导出系统振动微分方程,运用Matlab软件对其进行固有频率、振型和解耦率计算;对挖掘装载机悬置支架进行了模态及刚度分析,悬置支架模态频率和刚度是否满足要求。并运用Adams软件建立动力总成悬置系统模型,对系统进行固有特性分析,得到悬置系统各阶模态振型、固有频率及解耦率,并与基于Matlab软件求解的结果相比较,验证模型正确性,分析了该悬置系统的隔振性能。最后进行时域仿真和频域仿真分析,得到各悬置响应力、响应加速度、质心位移、质心加速度曲线图、各悬置及质心位置的加速度、速度、位移幅频特性图,对悬置系统的动态特性进行更深入的研究。 对挖掘装载机动力总成悬置系统进行了四种典型工况振动测试,对实验曲线的分析与仿真结果比较,并利用悬置上下端的加速度均方根值计算悬置系统的各减震器衰减率,为后续改进悬置系统提供试验基础。 基于悬置系统隔振优化理论,以固有频率合理匹配与提高模态解耦率为优化目标,橡胶减震器三向刚度为设计变量,并考虑悬置系统的约束条件对系统进行优化。对优化后悬置系统模型进行模态分析与动态特性仿真,并将优化前后的仿真结果进行对比分析,结果表明:优化后悬置系统的固有频率分布范围和能量解耦率有了明显的改善,各悬置元件动反力和加速度响应振幅均显著降低,改善整机的NVH性能,证明了该悬置系统的优化方案的可行性。最后,基于Matlab与Isight软件联合仿真对优化后的悬置系统进行了鲁棒性分析。 最后,为了克服优化过程中操作过程复杂和数据处理费时的问题,提高动力总成悬置系统的优化效率,本文最后提出了装载机动力总成悬置系统优化软件开发的设计方法,实现了悬置系统悬置减震器刚度、安装位置的参数化优化设计。首先,建立了该软件的总体应用框架图,随后,基于Matlab语言和Matlab/Gui用户开发图形界面完成该软件的自定义菜单栏、主界面及子界面各模块的开发。该软件为企业设计人员提供了悬置系统快速设计方法,并使设计人员的设计工作变得简单,能有效缩短产品试制周期。 本文所研究的挖掘装载机动力总成悬置系统的设计理论、优化流程及方法,为同类工程机械悬置系统匹配设计中提供参考,尤为重要的是本文所开发的装载机动力总成悬置匹配优化软件具有一定的工程使用价值。