工程车驾驶室模态灵敏度分析及结构优化

发布时间：2019-11-21 07:45

【摘要】：近年来,国家大力支持基建项目的开发,工程作业量的增加使得工程车辆的使用愈加广泛。工程车驾驶室是工程车辆的关键总成,其负载变化频繁且作业环境恶劣,整体的安全可靠性及振动舒适性较差。因此,减小工程车驾驶室与外界激励频率产生动态干扰的可能性,改善工程车驾驶室动态特性具有非常重要的工程价值和现实意义。本文以振动理论为基础,综合运用了有限元模拟仿真技术、试验模态分析技术以及结构优化等方法,对某矿用车驾驶室动态特性进行了研究。在创建的矿用车驾驶室三维模型基础上,应用有限元前处理软件Hypermesh构建了矿用车驾驶室的有限元模型,并运用Radioss求解器对驾驶室低阶模态进行了仿真运算,获取了表征该矿用车驾驶室动态性能的数值模态参数,并从驾驶室低阶固有频率以及模态振型的角度构建了工程车驾驶室的模态评价体系;与此同时,对该矿用车实车驾驶室应用模态测试技术进行了试验模态分析,通过试验结果与计算模拟仿真结果的对比验证了驾驶室有限元模型的可靠性。针对该矿用车驾驶室存在的一阶整体扭转频率与发动机怠速爆发频率较为接近的问题,对该矿用车驾驶室进行结构的尺寸优化。为了避免结构优化的盲目性,在有限元模型可信的基础上,本文对驾驶室主要部件进行了以板厚为基础的频率灵敏度分析与质量灵敏度分析,找出了整个驾驶室结构中对模态频率和驾驶室总质量较为敏感的部件,为实现合理优化奠定了基础;最后依据相对灵敏度分析结果选取了该驾驶室中的30个部件,在Optistruct优化软件的环境下,以其板厚大小为优化参数,以提高一阶整体扭转频率为优化目标,以驾驶室总质量为优化约束条件进行了该矿用车驾驶室结构的尺寸优化,得到了最佳的板厚参数组合,并对优化后的模型进行了验证校核。本文较为系统地对大型工程车驾驶室的动态特性进行了研究,通过模拟仿真分析、试验验证以及结构优化等技术,在轻量化的条件下提高了驾驶室的一阶整体扭转频率,改善了矿用车驾驶室动态特性,提高了驾驶室的振动舒适性,并为国内大型工程车辆驾驶室的设计开发和研究提供了参考。
【图文】：

工程车辆,市场发展,指数变化

逦逦第一章绪论逡逑１．１课题研究背景、意NB及来源逡逑１．１．１课题研究的背景和意NB逡逑近年来，随着“一带一路”战略的发展以及“十三五”规划的开启，我国各省市基础逡逑建设项目在政府的引导支持下得到了强势稳健的发展，工程机械作为各项基建项目的重要逡逑实现工具被广泛运用到各类工程作业中，而工程车辆作为非公路车辆，在建筑、筑路、采逡逑矿、水利、市政建设等工程的运输、装载、起重以及牵引等作业中发挥着重要的作用，图逡逑１－１显示了近几年来工程车辆的市场发展指数［１－３］。但与此同时，工程车辆由于其自身重量逡逑大、负载变化频繁、作业环境恶劣以及行驶路况复杂等原因，其整体的安全稳定性和舒适逡逑性较差，图１－２展现了部分工程车辆的现场作业环境［４］。随着日趋激烈的工程车产品市场逡逑的竞争，人们对工程车稳定性和舒适性要求日渐提高。因此，提高工程车辆的可靠性和舒逡逑适性具有十分重要的研宄价值和现实意义。逦逦逦

车身振动,成因,驾驶室

室的振动还会加剧驾驶室操纵人员的疲劳，影响其工作效率，并且当振动频率与人体的敏逡逑感频率（４？８邋Ｈｚ）相当时，振动将会对人体器官产生严重影响，对驾驶员的生命安全造成逡逑威胁［５－６］，图１－３总结了车身振动的主要成因及产生的影响。因此，了解和控制驾驶室振动逡逑对工程车辆安全舒适性的提高具有十分重要的意义。工程车驾驶室结构低阶模态特性是研逡逑究工程车驾驶室振动舒适性的切入点，而模态的有限元分析是目前最有效和最经济的方法。逡逑通过模态分析即可了解和预测工程车驾驶室的动态性能，在掌握驾驶室结构薄弱环节的同逡逑时使得驾驶室固有频率避开外界主要的激励源频率，从而降低动态干扰的可能性。从模态逡逑参数的角度考察工程车驾驶室结构的合理性，并为合理的结构优化提供参考依据［７＿８］。逡逑W？发动初成逦影逦櫿驶＾性＞＞逡逑因逦响逡逑＇．传动轴系卜—＾车身振动｜—＿ｗｈ性竺．二＞逡逑逦…邋－逡逑架■系统——ｈ逦：．驾Ｓ又员＇舒．适‘Ｓ逡逑．、．逡逑．邋逦：．？邋，逡逑「。—邋逦：：逡逑图１－３车身振动成因及影响逡逑十三五规划开启之后，高端制造和智能制造成为机械行业发展的新主题，目前，，随着逡逑计算机技术水平的快速发展，计算机辅助工程ＣＡＥ邋（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ邋Ａｉｄｅｄ邋Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）技术在逡逑结构分析与优化过程中充当着愈加重要的角色
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U463.81;TU603

【参考文献】