高地隙喷雾机独立式立轴空气悬架设计方法与特性研究

发布时间：2018-05-03 04:01

本文选题：高地隙自走式喷雾机 + 空气悬架　；参考：《中国农业大学》2017年博士论文

【摘要】：大型高地隙自走式喷雾机对促进我国粮食安全生产和农业稳定发展具有非常重要的作用。由于缺乏系统性研究,特别是缺乏底盘悬架的基础理论研究,导致国内研发的喷雾机速度低、舒适性差、作业质量和效率低下。为此,本文在充分了解国内外喷雾机底盘悬架系统要求及与其它类型车辆悬架区别的基础上,针对植保机械作业工况特点,对大型高地隙自走式喷雾机独立式立轴空气悬架系统进行了方案设计、模型建立、特性分析及控制方法研究。本文的主要研究工作如下:(1)在查阅大量文献的基础上,对比分析了国内外大型高地隙自走式喷雾机及空气悬架系统的发展动态、关键技术和研究方法,总结了国内外主要喷雾机生产厂商所配悬架的技术参数,引出当前喷雾机悬架设计和研究上需要解决的主要问题。在此基础上,确定了论文的研究内容,制定了研究工作的主要技术路线。(2)针对大型高地隙自走式喷雾机复杂的运行工况和独特的作业特点,设计了适用于高地隙喷雾机的独立式立轴空气悬架系统方案,并对其主要的零部件进行了选型与受力分析。针对喷雾机地隙和轮距调整需求,还对可调轮距与地隙喷雾机悬架系统结构进行了初步设计与探讨。在此基础上,对喷雾机整机结构布局进行了设计与分析,为后续大型高地隙自走式喷雾机研发奠定了基础。(3)针对所设计的带附加气室独立式立轴空气悬架系统,在对悬架进行理论分析的基础上,建立了带附加气室空气弹簧模型、空气弹簧高度调节过程分析模型、四轮非线性随机路面时域激励模型以及喷雾机独立式立轴空气悬架数学模型和整机垂向动力学模型,为后续的喷雾机悬架垂向振动特性研究,以及其高度、阻尼等控制器的设计提供支持。(4)针对所建立的带附加气室空气弹簧模型,仿真分析了其静态刚度随节流孔直径和附加气室容积的变化规律,并对激励幅值、频率、节流孔直径和附加气室容积等参数对其动态刚度和阻尼的影响规律进行了仿真研究。对变簧载质量下的带附加气室空气悬架阻尼和频率进行识别,并为其阻尼控制提供方法与建议。在此基础上,搭建液压振动实验台,对上述仿真分析结果进行实验验证。最后,通过仿真分析和实验对比研究了基于空气阻尼和摩擦阻尼的独立式立轴空气悬架系统减振特性,指出基于空气阻尼的带附加气室悬架系统更适应于本文研发的大型高地隙自走式喷雾机对减振性能的要求。(5)针对传统悬架控制方法不能兼顾车辆道路友好性和行驶平顺性、上药和喷药时负载变化引起车身高度大范围波动和喷雾机运行时可能出现的负载不平衡进而导致整机行驶安全性问题,以行驶平顺性、操纵稳定性及道路友好性为控制目标,以悬架阻尼、车身高度、车身姿态等为控制对象,制定了适合喷雾机底盘空气悬架的控制策略和算法,并对控制效果进行了仿真验证。通过本文研究,可使喷雾机在提升驾驶员乘坐舒适性的同时,减轻由于地面不平所引起的机身和喷杆振动,保证施药质量及延长喷臂寿命。同时,研究成果可为我国喷雾机悬架系统的设计与研发提供参考。
[Abstract]:In this paper , the design , model establishment , characteristic analysis and control method of independent vertical shaft air suspension system for high - gap self - propelled sprayer are studied . ( 4 ) For the air spring model with additional air chamber , the influence of static stiffness with the diameter of orifice and the volume of additional air chamber is simulated . The damping and damping characteristics of air suspension system based on air damping and frictional damping are studied .

【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S491

【参考文献】