影响挖掘机驾驶员振动舒适性的座椅振源识别研究

发布时间：2017-12-21 00:08

  本文关键词：影响挖掘机驾驶员振动舒适性的座椅振源识别研究　出处：《山东大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：舒适性是用户衡量车辆性能的一个重要指标,挖掘机的作业环境恶劣,驾驶员承受的振动强度过大,振动舒适性问题突出。伴随着国标等相关振动标准对人体允许承受的振动剂量限值要求的不断严格,控制驾驶员承受的振动强度,改善挖掘机的振动舒适性已经迫在眉睫。座椅振动作为影响驾驶员振动舒适性的决定性因素,是进行舒适性研究时应首要控制的对象。挖掘机整机结构复杂,振动激励源众多,座椅的振动受多个振源的共同影响,因此,明确对座椅振动起主要影响的振动源及传递途径,是控制座椅振动最有效的手段。本文结合实际的工程项目,以某型号履带式液压挖掘机为对象,开展了驾驶员振动舒适性的主要影响源及其传递途径研究。主要从座椅振动出发,探讨了针对于挖掘机振动舒适性的评价准则与方法,研究了适用于挖掘机座椅振动信号的盲源识别及源贡献度计算方法,针对测试挖掘机存在的两个舒适性超标的座椅振动信号,进行了主要振动影响源及传递途径的实例分析,并得出相应的结论。首先,针对人体承受的各轴向座椅振动分量对舒适性的不同影响程度,将座椅表面与人体坐骨凸起部位的振动响应信号作为振动舒适性的研究对象。由于目前并没有针对于挖掘机的振动舒适性评价准则,而在确定的工作转速下,找出舒适性超标的座椅振动分量,是后续能够有针对性的识别出对舒适性起主要影响的振动激励源的重要前提。因此,本研究在对通用的舒适性评价标准进行深入研究的基础上,发现常用的振动总量评价指标无法表征挖掘机驾驶员对振动的真实感受,而以各轴向振动分别进行评价的频率计权加速度方法更适用于挖掘机座椅振动舒适性的评价。设计振动信号采集试验,采用频率计权加速度方法完成样机的舒适性现状评价,定位出了舒适性超标的座椅振动分量。其次,针对二阶统计量盲识别方法在座椅振动信号这种单一观测信号盲识别方面存在的欠定问题,将经验模式分解作为信号的预处理手段,提出了协同EEMD与SOBI的座椅振动源识别方法,实现一维观测信号到多维观测矩阵的转换。而该方法仍然存在两个不足之处：无法表征估计源的贡献度,分解得到的无效分量无法剔除。通过分析,提出了相应的解决措施：采用贡献度矩阵得到了各估计源的贡献度排序,提出能量贡献率与相关系数相结合的方法能够实现有效本征模态函数分量的筛选。总结了算法的具体处理流程,并通过仿真信号分析,验证了该方法的有效性和正确性。最后,利用本文给出的座椅振源识别及源贡献度计算方法,对测试挖掘机振动舒适性超标的座椅振动信号进行分解、振源估计、源贡献度计算,找出对舒适性起主要影响的振源特征；利用短时傅里叶时频分析技术,分析估计振源的时频特征,结合挖掘机的先验知识判定振动来源,并参考实测的振源振动信号时频图,确定引起座椅振动的激励源及主要的振动传递途径。本文重点研究了对象挖掘机样机在两种舒适性超标工作转速下的座椅振动信号,结果表明：发动机缸内周期性点火爆炸产生的激励力是舒适性的主要影响源,且该频率分量主要通过发动机四点支撑处的特定支点传递而来。因此,应通过改进发动机该安装支撑处的橡胶减振器在低频段(尤其是在点火频率处)的减振性能,来降低挖掘机座椅振动加速度,改善驾驶员的振动舒适性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU621

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本文编号：1313919