基于轮式挖掘机配重的扩展调谐质量阻尼器仿真研究

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工程机械行驶、作业时振动与噪音剧烈,严重影响驾驶舒适性、操纵稳定性和作业生产率。本文针对某型轮式挖掘机振动剧烈的问题,提出利用其配重设计为扩展调谐质量阻尼器(ETMD)进行阻尼减振研究。通过建立其动力学模型进行理论分析与多工况下的性能仿真,探讨ETMD系统对车身振动的控制效果,并对ETMD系统的阻尼特性参数进行优化,最后设计出参数合理的阻尼减振器。具体研究内容如下:在行驶工况下,建立其有、无增设ETMD系统的半车阻尼模型和动力学微分方程,得到其幅频响应曲线。并根据微分方程建立Simulink仿真模型,通过不同路面等级激励下的仿真对比,得到行驶工况下有、无ETMD系统的车身振动响应,并分析ETMD系统的参数对车身振动响应的影响。在破碎工况下,根据该轮式挖掘机与所使用破碎锤之间的参数关系,得到挖掘机发动机不同功率下的破碎锤输出参数,并以此建立仿真输入激励模型。建立破碎工况下的有、无ETMD系统的整机阻尼模型和动力学微分方程,在Simulink中建立对应的动力学仿真模型。通过运行仿真模型,得到破碎工况下有、无ETMD系统的车身振动响应。以多种工况下的车身质心垂向加速度均方根值最小值为优化目标,以前两章建立的动力学仿真模型为适应度函数,以ETMD系统的阻尼特性参数为优化变量,以悬架动挠度为约束,利用基于遗传算法的多目标优化方法将Simulink与MATLAB进行联合仿真,得到其多工况下的最优解集,根据权重系数法选取其最优解。最后使用优化后的参数再次进行动力学仿真,得到其优化前、后的车身振动响应,分析了优化的可靠性。最后根据阻尼减振器的综合性能要求,选取合适的阻尼材料,确定阻尼减振器的结构,并通过了解其各种参数之间的相互联系,得到其结构几何参数,计算结构损耗因子,为阻尼减振器的设计提供理论依据和方法。本文所提出利用配重作为的扩展调谐质量阻尼器的方法,可为轮式液压挖掘机的减振研究提供一种新的方法。
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