拖拉机驾驶员—座椅系统振动特性的仿真与实验研究

发布时间：2017-11-09 11:29

  本文关键词：拖拉机驾驶员—座椅系统振动特性的仿真与实验研究

  更多相关文章： 拖拉机驾驶员—座椅系统 身体不同体段 振动特性 模拟仿真 加速度

【摘要】：随着我国农业经济的快速发展,拖拉机的需求量越来越大。拖拉机在驾驶过程中,特别是农产品运输途中,由于受路面起伏大、路况差和拖拉机本身减振效果较差的影响,拖拉机驾驶员经常承受着严重的低频高强度振动,影响和危害了拖拉机驾驶员的身心健康。故研究在路面激励下,拖拉机驾驶员—座椅系统的振动特性意义重大。然而目前国内外的研究主要集中于小轿车领域,缺乏对拖拉机驾驶员—座椅系统振动特性的研究,特别是缺少对驾驶员身体不同体段的振动特性研究。为了研究拖拉机驾驶员在驾驶过程中的振动特性,本文在MATLAB/Simulink仿真软件下,建立了六自由度拖拉机驾驶员—座椅系统振动模型,以某型号拖拉机为例,仿真分析了不同路面、不同速度条件下驾驶员身体不同体段及座椅处的振动特性。同时,在土路路面及沥青路面上进行了实车验证性实验,验证了仿真模型的可靠性。通过对比分析仿真及实验的时域结果及频域结果,获得了以下结论:仿真与实验结果的误差范围在2%~18%之间,其中,驾驶员头部误差驾驶员腿部及座椅误差驾驶员上下躯干部误差。仿真与实验结果相差较小,表明仿真模型具有较高的可靠性,能对拖拉机行驶过程中,由路面激励引起的拖拉机驾驶员不同体段的振动特性进行较好的仿真预测。驾驶员身体不同体段及座椅承受振动加权加速度的大小由大到小依次为:拖拉机座椅处振动驾驶员上下躯干部振动驾驶员腿部振动驾驶员头部振动。拖拉机驾驶员身体不同体段及座椅处的振动加速度大小随车速的升高而增大,随路面等级的降低而增大。拖拉机驾驶员身体不同体段及座椅的极值频率主要分布于1~4Hz之间,大部分集中于3Hz附近。其中驾驶员头部振动频域范围主要集中在0~5Hz之间,驾驶员上下躯干部振动频域范围主要集中在1~6Hz之间,驾驶员腿部及座椅振动频域范围主要集中在1~9Hz之间。频域分布范围表现为随着振动在拖拉机座椅至驾驶员头部的自下而上的传递过程中,其频域分布范围越来越窄,驾驶员所受的低频振动成分逐渐增加。同时,仿真与实验的频域分析结果较为接近。仿真与实验的加速度功率谱密度结果显示,随着拖拉机速度的增加、路面等级的降低,驾驶员身体各体段及座椅的极值频率对应的峰值也随之增高,这符合激励—响应规律。依据拖拉机驾驶员身体感受到的振动频域分布情况,结合人体对不同激振频率的反应可知,拖拉机驾驶员的头部受到的振动影响较小;路面激励对驾驶员上下躯干部产生的振动将可能影响驾驶员胸腹、颈椎及腰椎等部位的舒适性;驾驶员腿部振动可能会造成腿部肌肉紧张;而此拖拉机座椅承受振动的部分极值频率超过了拖拉机座椅的最佳振动频率范围。本研究所得结论可为模拟预测拖拉机驾驶员身体所受振动情况,研究拖拉机驾驶员身体不同体段处的振动差异提供理论依据。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219
，

本文编号：1161715