轮胎式振动压路机动态特性以及减振降噪的研究

摘要

振动压路机在工程机械中的工作要求比较特殊。由于要求在振动的条件下完成工作，因此对振动压路机的传递特性的研究以及驾驶人员的舒适性研究就显得尤为重要。本文以振动压路机为研究对象，通过对ZY18J型轮胎式振动压路机的实机试验以及仿真优化，对轮胎式振动压路机的动态特性和振动、噪声进行了研究分析，研究结果对于改进振动压路机的动态特性、改善振动压路机驾驶人员的工作条件，以及提高工作效率以及经济效益等方面，均具有重大现实意义。本文主要做了以下的工作：为了研究轮胎式振动压路机的传递特性，以及能针对性地修改动态参数，使压路机有良好的工作性能，建立压路机系统的动力学模型，用数学解析式描述动态系统的传递特性。通过计算机，对模型进行模拟分析。将地面激励作为建立的动态系统的输入，而把压路机驾驶室座椅上垂直方向上的加速度作为系统的响应，通过对试验数据和模拟计算的结果进行比较，确定建立模型的可信性，并作为进一步分析的基础。研究振动压路机的在不同工作条件下的传递特性，本文用系统的传递函数以及试验数据通过转换得到的功率谱，分析研究试验机型系统中三级减振元的传递特性，了解各级减振元的减振效果，为修改参数提供依据。分析振动压路机在不同工况中的传递特性，用试验测量得到的数据的广义动态能量研究和确定系统减振特性。通过试验以及仿真，分析压路机压实工况、转场工况的实际传递率，以确定振动压路机工作中较为恶劣的工况，并作为研究动态特性，修改动力特性参数的首选工况。以驾驶座椅上的加速度加权均方根值为目标，对YZ18J型轮胎式振动压路机的动态参数和座椅位置点进行优化，探讨驾驶室座椅位置优化方法的可行性。对驾驶室空气噪声的传播及控制的方法进行了研究，提出了阻止传向驾驶室空气噪声的一般原则。同时讨论结构噪声(固体噪声)的传递方式，用功率流的概念说明振动的功率与结构影响因素的关系以及阻止结构噪声传播的方法。用统计能量分析的概念，建立振动压路机的统计能量分析模型，在理论上提出控制中高频段结构噪声的方法。通过研究，论文的结论为试验样机在动力性、舒适性改善上提供理论依据，并为相近机型的改造、设计新机型等方面提供参考。论文的研究结果对提高振动压路机的技术性能、改善驾驶人员的作业环境以及提高生产率和经济效益等，都具有较大的理论意义和实用价值。关键词：振动，压路机，动力特性，模型，传递函数，优化，舒适性，噪声，统计能量

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第一章 绪论

§1.1压实机械在国内外发展概况

1.1.1国内发展概况

1.1.2国外压实机械发展概况

1.1.3振动压路机的优点、发展趋势和共同特点

§1.2论文内容概述

1.2.1座椅舒适性的振动研究

1.2.3噪声分析和控制

§1.3论文选题概述

1.3.1课题的研究的目的和意义

1.3.2论文主要研究思路

第二章 工程机械动态分析理论和方法

§2.1系统分析的数学工具

2.1.1拉普拉斯变换

2.1.2拉氏(S域)的线性系统分析方法

2.1.3时域的线性系统分析

2.1.4频域的线性系统分析

2.1.5频响函数与传递函数的关系

§2.2随机信号的分析

2.2.1系统输入、系统输出与系统的关系

2.2.2随机信号的分析

2.2.3系统的识别方法

第三章 压路机模型的建立与分析

§3.1振动压路机力学动态模型的建立

3.1.1五自由度平面动态模型

3.1.2五自由度平面系统的数学模型

§3.2五自由度模型进行系统分析的缺陷

3.2.1实测信号的分析

3.2.2从试验数据得到的结论

§3.3振动压路机七自由度模型的建立

3.3.1动态模型的建立

3.3.2七自由度模型的受力分析

3.3.3模型的数学表达式

3.3.4七自由度模型的传递函数

§3.4两种模型传递特性的分析

§3.5路面激励谱的表达形式

3.5.1转场工况的激励谱

3.5.2作业工况的激励谱

§3.6前后轮激励的自谱与互谱及其谱矩阵

3.6.1转场工况的谱矩阵

3.6.2作业工况的谱矩阵

§3.7系统振动加速度谱的计算

第四章 振动信号的实测及分析

§4.1概述

4.1.1试验方法的确定

4.1.2试验测点的布置

4.1.3信号的实测

§4.2实测信号中有关测点的传递关系及其分析

4.2.1系统各级的传递响应特性

4.2.2各级传递函数的分析比较

§4.3用信号的功率谱分析压路机的传递性能

4.3.1功率谱函数的定义

4.3.2测点信号的分析比较

§4.4用数据振动能量分析压路机的传递关系

4.4.1数据动态功率

4.4.2数据动态功率的统计分析

§4.5驾驶室声通道的声谱信号

第五章 动态参数和驾驶员座椅位置的优化

§5.1传递参数的优化

5.1.1优化目标函数的确定

5.1.2参数的优化及其计算方法

5.1.3优化数据的分析

§5.2驾驶员座椅位置点的优化

5.2.1优化力学模型的建立

5.2.2数学模型及其频响函数

5.2.3路面激励谱与车架质心处的响应谱

5.2.4距离质心x处的响应

5.2.5座椅位置优化计算

第六章 噪声分析、控制方法的研究

§6.1概述

§6.2降低传向驾驶室空气噪声的一般原则

6.2.1隔声方法

6.2.2吸声方法

6.2.3驾驶室空腔共鸣

6.2.4驾驶室隔声方法与隔声量的比较

§6-3用功率流控制噪声的方法

6.3.1功率流

6.3.2通过隔振器向结构输入的功率流

6.3.3无限梁中的波传播和功率流问题

§6.4噪声的统计能量分析和对试验压路机的噪声分析应用

6.4.1统计能量分析的概念

6.4.2两个相互线性耦合的振子之间的能量流

6.4.3多振子间的能量流

6.4.4统计能量分析法在振动压路机上的应用

第七章 结束语

§7.1主要研究内容和研究结论

§7.2论文进一步的研究工作

§7.3论文中的创新内容

参考文献

致谢