中小功率农林拖拉机两柱式ROPS的优化设计与开发

发布时间：2020-07-24 05:37

【摘要】：中小功率农林拖拉机是一种广泛应用于农业和林业的动力机械,其作业环境十分复杂,一旦发生车辆翻滚事故,对驾乘人员的生命安全将会构成严重的威胁,所以保障拖拉机驾乘人员的安全就显得尤为重要。翻滚防护装置,简称ROPS,是安装在拖拉机上的一种被动的保护装置,被认为是极为有效的安全装置。本论文分析介绍了中小功率农林拖拉机两柱式ROPS的性能要求和设计原则,并根据这些原则制定了ROPS的设计方案,在设计原则和设计方案的基础上确定了ROPS的基本结构,使用三维设计软件PRO/E建立了中小功率农林拖拉机两柱式ROPS的三维几何模型。运用HYPERWORKS和ABAQUS有限元软件建立了中小功率农林拖拉机两柱式ROPS性能分析的有限元模型,按照相关的标准对所设计的ROPS进行了有限元仿真,并根据分析结果对ROPS进行了轻量化设计,得到了合适的有限元模型。最后,按照国家标准要求对中小功率农林拖拉机两柱式ROPS进行了静态加载试验,验证了有限元仿真分析结果的正确性和所设计的ROPS的可靠性。为后续产品的设计或改进提供了依据。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219;S776
【图文】：

深远意义,被动防护,生命安全,防护装置

对保障驾乘人员的生命安全，还是对提着深远意义！及分类护装置（Roll-over Protection Structure）接车辆驾驶平台集成。ROPS 的组成主承、销钉、螺栓、悬挂装置和挠性减震OPS 的分类护装置根据结构形式主要分为两种类型室式 ROPS 的拖拉机如图 1 所示，其翻者六根立柱组成了安全驾驶室的骨架，覆盖件，内侧配备有驾驶室附件，并且滚防护装置不仅能起到被动防护作用，

配备两柱式 ROPS 的拖拉机如图2 所示， U 型翻滚防护装置由两根立柱组成，用螺纹紧固件与拖拉机主体连接在一起。另外，拖拉机 ROPS 支承立柱在布置位置上也不尽相同，有的布置在拖拉机的座椅前方。有的布置在拖拉机座椅的后方。立柱安装在座椅前部的为前置式 ROPS，立柱安装在座椅的后部的为后置式 ROPS[6]。图 2 配备两柱式 ROPS 的拖拉机Fig.2 ROPS by Two Column Version Tractor安全驾驶室式 ROPS 的特点是能充分提供舒适的驾控环境，并且对驾乘人员能起到比较全面的保护作用，两柱式 ROPS 结构可靠，成本低廉，与机架直接相连，并且可以根据需要选择折叠 ROPS 以降低整车高度，保证车辆的通过性，适用于各种中小功率农业机械。1.3 ROPS 的研究现状ROPS 的研究主要集中在翻滚防护装置标准的制定、相关实验和结构的设计与优化三个方面。1.3.1 国外研究概况ROPS 的提出源于上世纪 20 年代发达国家农林拖拉机不绝于耳的翻滚事故的发生。最初

动态,防护装置

尝试以某种合成材料研发翻滚防护装置，以 HYPERMESHa 软件来进行 FEA 仿真分析。最后得知，选择用合成材料的装置很多参传统的钢结构[8]。国外制定的 ROPS 标准规定，用做整车破坏实验的方法来测试 ROPS使用这种方法不可避免的消耗很大的人力、物力、财力。为了降低测试成更为经济实用的测试方法，Queensland 大学的研究人员在大量仿真试验，使用经过验证的有限元模型进行动态分析，验证了翻滚防护装置的立冲击的作用，并且指出在动态冲击时产生的加速度峰值能够威胁到驾乘全。最为重要的是，其研究证实使用有限元仿真的方法来分析翻滚防护能是可行的。意大利的研究人员设计了一个完全数字化的数据采集系统定翻滚防护装置的容身区是否被模拟地面侵入。为了测试 ROPS 在动态翻滚过程中的性能，NIOSH 做了大量的拖拉机试验，如图 3 所示。动态翻滚试验能够获得 ROPS 在翻滚过程中的动使用动态数据来对动态仿真模型进行修正，提高模拟实验的精度，采用试验来代替部分翻滚试验的方法将被普遍采用[9]。

【参考文献】