小型液压挖掘机发动机振动分析与隔振研究

摘要

作为液压挖掘机主要振动来源,发动机振动对整机性能有重要影响。目前一般采用动力总成悬置系统对发动机进行减振隔振,以减少振动向挖掘机机身传递,改善挖掘机操作舒适性。本文以工程实际应用为背景,结合国家863项目,运用振动相关理论,从以下方面展开研究:
　　 概述动力总成悬置系统中隔振器材料、结构形式和布置位置等。综述动力总成隔振分析的国内外研究现状,明确研究内容和意义。
　　 探讨小型液压挖掘机主要振动来源,计算三缸发动机激振力和激振频率;分析悬置系统隔振性能评价指标。研究橡胶隔振器主要参数、静动态特性,进行不同硬度条件下橡胶隔振器刚度测试实验。建立整机-动力总成悬置系统十二自由度动力学模型,应用拉格朗日方程建立系统振动微分方程,并求解系统的固有频率和振型等模态参数。
　　 建立整机-动力总成悬置系统十二自由度仿真模型,从模态参数、时域振动响应和频域响应三个方面对发动机不同转速下系统隔振性能进行研究。进行挖掘机动力总成悬置系统振动实验测试,测试发动机附件振动加速度和振幅、不同转速下隔振器发动机侧和机身侧振动加速度,计算系统隔振传递率,验证动力总成悬置系统仿真模型的正确性。
　　 以系统固有频率、模态解耦率和振动传递率为目标函数,隔振器刚度系数为设计变量,对仿真模型进行优化,改善系统隔振性能。
　　 通过本文研究基于整机的动力总成悬置系统设计方法,并应用该方法有效地改善悬置系统的隔振性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究的意义

1.2 动力总成悬置系统概述

1.2.1 悬置系统隔振器使用的材料

1.2.2 隔振器的结构形式

1.2.3 悬置系统隔振器布置位置及个数

1.3 动力总成隔振分析国内外研究概况

1.3.1 悬置系统隔振分析研究概况

1.3.2 悬置系统对整机振动影响的国外研究概况

1.3.3 悬置系统对整机振动影响的国内研究概况

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 振动分析和隔振原理

2.1 挖掘机主要振动来源及其影响分析

2.1.1 发动机振动分类和控制途径

2.1.2 发动机振动激振力分析

2.1.3 点火激扰频率

2.1.4 不平衡惯性力激扰频率

2.1.5 某型三缸发动机激振力矩计算

2.2 动力总成隔振基本理论

2.2.1 发动机隔振器的隔振原理分析

2.2.2 悬置系统隔振性能评价指标

2.3 本章小结

第三章 橡胶隔振器性能研究

3.1 隔振器概述

3.2 隔振器主要参数

3.3 橡胶隔振器静态特性分析

3.4 橡胶隔振器动态特性分析

3.5 橡胶隔振器硬度和刚度关系实验测定分析

3.6 本章小结

第四章 整机悬置系统模型的建立和理论分析

4.1 系统十二自由度模型的建立和分析

4.1.1 系统的相关坐标系

4.1.2 系统振动总动能T的计算

4.1.3 系统振动总势能V的计算

4.1.4 动力总成悬置系统振动总耗散能D的计算

4.2 系统十二自由度振动微分方程的建立与求解

4.2.1 拉格朗日(Lagrange)方程

4.2.2 系统振动微分方程的建立

4.2.3 系统相关参数

4.2.4 系统振动微分方程的求解以及模态分析

4.3 本章小结

第五章 基于ADAMS的系统模型仿真

5.1 仿真平台简介

5.2 仿真模型的建立

5.3 仿真分析

5.3.1 系统模态仿真结果

5.3.2 系统时域仿真分析

5.4 优化研究

5.4.1 目标函数

5.4.2 设计变量

5.4.3 约束条件

5.4.4 优化结果分析

5.4.5 优化后系统频域分析

5.5 本章小结

第六章 实验研究

6.1 实验目的

6.2 实验测试方案和仪器设备

6.3 实验测试点位置和测试工况的选择

6.4 实验结果及分析

6.4.1 发动机附件振动测试数据分析

6.4.2 隔振器在发动机侧和机身侧的振动加速度测试

6.4.2 系统隔振传递率比较

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续研究工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间主要的研究成果

攻读硕士学位期间发表及录用论文情况

攻读硕士学位期间获得的奖励