叉车结构振动特性及减振研究

发布时间：2017-10-27 03:39

  本文关键词：叉车结构振动特性及减振研究

  更多相关文章： 虚拟样机 有限元分析 振动响应 人-椅模型 优化设计

【摘要】：叉车作为主要的场内作业车辆，广泛应用于工厂、港口、仓库、车站、机场等国民经济部门，承担着货物的装卸、搬运、堆垛及极短距离运输的任务。叉车整体的可靠性及舒适性，不仅影响生产效率，而且影响驾驶员的身心健康。因此，非常有必要对其振动特性及减振降噪等方面进行研究。至今，国内外学者对叉车减振做了一定的研究，也提出了一系列被动、主动减振的方案。但其研究很少考虑叉车结构对座椅振动的影响，只是把座椅系统单独取出来研究，没有把座椅放到整个叉车系统中研究，忽略了叉车系统的振动对座椅的影响。 文章对合力PCQD20型内燃平衡重式叉车的结构进行分析，通过测量其主要参数，绘制CAD工程图样。综合考虑叉车结构(尤其是前、后桥结构)的不同，，通过Solidworks软件建立叉车整车的虚拟样机。 通过理论分析、结构研究，把叉车车架及驱动桥看作刚体；因此，叉车的主要减振单元为轮胎和座椅。分别定义其刚度系数k和阻尼系数c，综合发动机和地面激励对叉车振动的影响，通过solidworks软件集成的vibration simulation模块，划分网格，对仿真模型进行模态分析，得到叉车的固有频率和振型。通过与实测振动数据比较，修正叉车模型，使其更加符合实际情况。 经过振动响应分析，得到叉车动态响应特性及平均加速度的分布，运用线性回归原理进行曲线拟合，近似得到外部振源的数学模型。通过人体结构分析，考虑到分析规模与计算精度的均衡，建立四自由度的“人-椅”模型。凭借Matlab软件，结合优化算法，优化座椅结构参数，减小振幅、使振动频率远离人体共振区，达到减振降噪的目的。最后，结合人因工程学，综合评定叉车座椅的减振效果。 课题减小了叉车在运行过程中驾驶员所受的振动，为叉车的减振降噪及座椅的设计与开发提供了理论依据。
【关键词】：虚拟样机 有限元分析 振动响应 人-椅模型 优化设计
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH242
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 引言11
• 1.2 叉车减振技术发展的现状11-12
• 1.2.1 国内研究现状11-12
• 1.2.2 国外研究现状12
• 1.3 课题研究的目的与意义12-13
• 1.4 课题研究的思路13-15
• 第二章 叉车有限元模型的建立15-31
• 2.1 有限元法15-20
• 2.1.1 有限元法概述15
• 2.1.2 有限元法的基本原理15-18
• 2.1.3 有限元法的基本步骤18-19
• 2.1.4 结构有限元分析精度的影响因素与解决方法19-20
• 2.2 叉车的结构分析20-21
• 2.2.1 叉车的组成20
• 2.2.2 叉车结构的简化20-21
• 2.3 叉车有限元模型的建立21-30
• 2.3.1 叉车仿真模型建立的要点分析21-22
• 2.3.2 叉车主要零部件的建模22-29
• 2.3.3 整车有限元模型的装配29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 叉车整体的模态分析31-41
• 3.1 模态分析概述31
• 3.2 模态分析的基本理论31-33
• 3.2.1 模态分析的原理31-32
• 3.2.2 模态分析的基本步骤32-33
• 3.3 整车的模态分析33-39
• 3.3.1 定义材料属性、相接触面组形式及零部件的关系33-34
• 3.3.2 划分网格34-35
• 3.3.3 模态分析35-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 叉车的振动测试与数据采集41-53
• 4.1 振动测试41-44
• 4.1.1 叉车型号41
• 4.1.2 测试系统41
• 4.1.3 测试仪器41-43
• 4.1.4 测试环境43-44
• 4.2 振动数据的采集与响应分析44-51
• 4.2.1 车架与发动机的振动分析44-47
• 4.2.2 驱动桥与司机座椅盖板的振动分析47-49
• 4.2.3 座椅的振动分析49-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第五章 叉车振动的响应分析53-77
• 5.1 叉车仿真模型的修正53
• 5.2 响应分析的基本理论53-54
• 5.3 外部振源的分析54-60
• 5.3.1 路面激励的分析54-56
• 5.3.2 内燃发动机不平衡力的分析56-60
• 5.4 结构刚度与阻尼的确定60-64
• 5.4.1 轮胎的等效刚度与等效阻尼60-63
• 5.4.2 座椅的刚度与等效阻尼63-64
• 5.5 振动响应分析64-74
• 5.5.1 传感器的分布64
• 5.5.2 频响分析64-74
• 5.6 本章小结74-77
• 第六章 叉车座椅的振动分析及结构优化77-93
• 6.1 “人-椅”模型的建立77-80
• 6.1.1 “人-椅”系统振动模型的建立77-78
• 6.1.2 “人-椅”系统数学模型的建立78-79
• 6.1.3 “人-椅”系统优化模型的建立79-80
• 6.2 座椅结构参数的优化80-85
• 6.2.1 座椅结构参数的优化过程80-84
• 6.2.2 优化结果及分析84-85
• 6.3 座椅减振效果的评定85-92
• 6.3.1 人因工程概述85
• 6.3.2 机械振动与冲击-人体暴露于全身振动的评价标准85-87
• 6.3.3 优化后座椅的减振性能评价87-92
• 6.4 本章小结92-93
• 第七章 课题总结93-95
• 7.1 课题的主要内容93
• 7.2 研究的不足93-95
• 参考文献95-99
• 致谢99-101
• 附录 1101-103
• 附录 2103-129
• 攻读学位期间发表的学术论文目录129-130

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贾小平,邢俊文,李军,史力晨;用ADAMS对叉式座椅垂向振动的建模仿真[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);2000年03期

2 祁皑,范宏伟,陈永祥;简谐荷载作用下伴生自由振动的研究[J];地震工程与工程振动;2002年06期

3 陈栋华;靳晓雄;;轮胎刚度和阻尼非线性模型的解析研究[J];中国工程机械学报;2004年04期

4 卫良保,陶元芳;叉车座椅的振动特性研究[J];工程机械;2001年08期

5 张冬林;;内燃叉车的设计要点及技术发展趋势[J];工程机械;2007年12期

6 曾庆元;弹性系统动力学总势能不变值原理[J];华中理工大学学报;2000年01期

7 唐友亮;佘勃;袁梦;刘萍;;虚拟样机技术及其在发动机设计中的应用[J];机械设计与制造;2012年01期

8 李云松;任艳君;程德蓉;;考虑预应力时风扇叶片模态特征分析[J];机械传动;2010年05期

9 杨明亮;徐格宁;;基于约束刚柔耦合系统的叉车振动研究[J];机械工程学报;2011年20期

10 陈效华,刘心文;基于有限元方法的微型汽车驱动桥结构分析[J];中国制造业信息化;2003年04期

本文编号：1101790