抓料机司机室-座椅悬置系统振动特性分析及参数优化

摘要

随着生产技术的提高及以人为本的概念越来越为人们所重视，人们对工作环境的要求也日益提高。在工程建设行业愈来愈繁荣的情况下，工程机械产品的应用也愈来愈广泛，工程机械司机对工作环境的要求也越来越高，其中司机室.座椅悬置系统的减振效果的好坏是他们关心的主要因素之一，因此司机室.座椅悬置系统的减振也越来越受到厂家的重视。 本文总结了现有各类环境的人体全身振动的评价标准和限值，选择了针对抓料机司机室人体全身振动的评价标准和推荐限值。某工程机械厂和西南交通大学共同提供了实验条件，在现场按不同工况测量了W型抓料机的振动情况。通过评价得出该型抓料机司机室人体全身振动情况接近推荐限值，在实际工作中可能超出限值，需要对司机室一座椅悬置系统进行分析和改进。 本文根据该型抓料机各部件测量所得的振动信号分析了该型抓料机司机室一座椅悬置系统的振动特性及其激励特性，分析发现：振动强烈的原因是，司机室.座椅悬置系统的以司机室垂向振动为主的振型的固有频率过低，导致激励中对人体敏感的频率成分被放大；系统的激励特性主要以垂向振动为主，横向振动其次，两个方向上的振动以低频带振动为其主要成分。 根据该型司机室一座椅结构，本文将司机室一座椅悬置系统简化为双质量12自由度振动系统，得到了基于微振动和两刚体质心重合条件下的双质量12自由度自由振动方程，以及此系统的固有频率、振型及能量分布百分比的近似计算公式。采用实数编码遗传优化算法，并以解耦理论和经典隔振理论为理论依据，建立了优化设计的目标函数，设置了30个影响系统特性的变量来优化该司机室一座椅悬置系统。在MATLAB中编制了优化程序，并通过运算得到了优化后的参数，用这些优化后的参数建立ADAMS模型，计算传递函数，结合平台加速度信号，用数值计算方法估算优化后司机室及座椅处的垂向和横向计权振级，此时计权振级在限值内，可使举升工况时座椅的垂向计权振级减小10dB。在此基础上选用碟形弹簧A100号，通过理论计算，可使举升工况时座椅的垂向计权振级减小6dB。 研究工作表明：采用本文的方法，来分析和优化抓料机司机室一座椅悬置系统是可行和有效的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1减振理论

1.2.2工程机械减振系统特性的研究

1.2.3司机室-座椅悬置系统模型的研究

1.3本文的主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

第2章抓料机司机室振动及评价

2.1研究对象的概述

2.2评价标准及限值

2.2.1评价标准

2.2.2推荐限值

2.3实验方案设计

2.4实验记录

2.5 W型抓料机司机室人体全身振动的评价

2.6本章小结

第3章司机室-座椅悬置系统振动特性分析

3.1信号处理的基本理论

3.1.1离散傅立叶变换

3.1.2传递函数计算

3.2司机室-座椅悬置系统的特性分析

3.2.1空载工况

3.2.2举升工况

3.2.3行走工况

3.2.4回转工况

3.2.5司机室-座椅悬置系统特性结论

3.3司机室激励特性分析

3.3.1空载工况

3.3.2举升工况

3.3.3行走工况

3.3.4回转工况

3.3.5平台振动特性结论

3.4本章小结

第4章司机室-座椅悬置系统参数优化

4.1建立司机室-座椅悬置系统的模型

4.1.1质量特性的获得

4.1.2模型的无阻尼自由振动

4.1.3固有频率、主振型及能量分布

4.2参数优化

4.2.1遗传算法

4.2.2实数编码遗传算法

4.2.3实数编码遗传算法的实现

4.2.4优化结果

4.3司机室-座椅悬置系统的ADAMS建模

4.3.1 ADAMS建模

4.3.2 ADAMS模型分析

4.4优化结论

4.5改进方案

4.5.1模型参数的确定

4.5.2计算结果

4.6本章小结

结论

1.主要研究结论

2.展望

致 谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文及参加科研课题