礦用自卸車駕駛室平順性仿真分析

楊獻(xiàn)學(xué)，鞏麗琴，賀帥，亓晨

?

礦用自卸車駕駛室平順性仿真分析

楊獻(xiàn)學(xué)1，鞏麗琴2，賀帥2，亓晨3

（1.北京航天發(fā)射設(shè)計研究所，北京 100000；2泰安航天特種車有限公司，山東 泰安 271000； 3.火箭軍駐濟(jì)南地區(qū)軍事代表室，山東 泰安 271000）

礦用自卸車在復(fù)雜的礦區(qū)工作，行駛條件惡劣。由于其駕駛室本身激勵源復(fù)雜，而且受到外部路面激勵影響，駕駛室的振動問題一直是亟待解決的難題。文章建立駕駛室solidworks 三維模型，通過ADAMS系統(tǒng)動力學(xué)進(jìn)行仿真分析，對比兩種狀態(tài)駕駛室的平順性。通過比較其加權(quán)加速度均方根值，得出新結(jié)構(gòu)駕駛室平順性有很大程度提升，提高了礦用車駕駛室的舒適性，為以后駕駛室懸置設(shè)計具有重要的參考意義。

駕駛室；ADAMS；仿真；平順性

前言

礦用車一般采用偏置式單邊駕駛室，自卸車本身激勵源復(fù)雜，而且受到外部路面激勵影響，振動問題一直亟待解決[1]。礦用自卸車運行條件復(fù)雜、使用率高，作為工程用車駕駛員長時間工作在顛簸的環(huán)境下，容易產(chǎn)生駕駛疲勞，所以平順性對于礦用車來說顯得非常重要。良好的汽車行駛的平順性，能保證乘坐著不致因車身振動而引起不舒適和疲乏感覺。由國際標(biāo)準(zhǔn)可知，加權(quán)加速度均方根值為汽車平順性的重要評價指標(biāo)。本文在不考慮發(fā)動機振動激勵的條件下，通過solidworks建立駕駛室模型，并導(dǎo)入MSC Adams/View中建立多剛體仿真模型。根據(jù)隨機路面程序生成一組隨機位移信號，通過分析相同隨機路面工況下，不同結(jié)構(gòu)懸置下礦用車平順性[2]。通過仿真結(jié)果對比分析，驗證了新狀態(tài)駕駛室懸置的優(yōu)越性，為駕駛室懸置系設(shè)計奠定重要理論基礎(chǔ)。

1 建立模型

在solidworks中建立兩種狀態(tài)下駕駛室及懸置三維模型，如圖所示，圖1為舊狀態(tài)懸置，圖2為改進(jìn)后新狀態(tài)駕駛室懸置。

圖1 舊狀態(tài)駕駛室懸置

圖2 新狀態(tài)駕駛室懸置

將模型存為中間格式，導(dǎo)入ADAMS/view中，添加約束、載荷和力，建立動力學(xué)模型。如下圖3、圖4所示。

圖3 舊狀態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)模型

圖4 新狀態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)模型

2 激勵數(shù)據(jù)的獲得

在Adams模型中以駕駛室懸置與車架連接處的信號作為激勵，在振動試驗中加速度信號較容易測量，但是直接以加速度信號作為輸入在積分過程中可能出現(xiàn)相位問題，致使整個系統(tǒng)的姿態(tài)與實際存在較大差異，故采用隨機位移信號[3]。利用隨機路面程序生成一組隨機位移信號，如圖5所示。

圖5 隨機位移信號

3 仿真分析

模型對比實驗中采用相同的激勵信號，在ADAMS/ VIEW中對兩種狀態(tài)模型進(jìn)行仿真，將測得駕駛室兩種狀態(tài)下質(zhì)心垂向加速度時域信號、功率譜密度及總加權(quán)加速度均方根值進(jìn)行對比[4]，求得質(zhì)心加速度時域信號如圖6、圖7所示，功率譜密度函數(shù)數(shù)據(jù)如圖8、圖9所示。

圖6 舊狀態(tài)質(zhì)心加速度時域信號

圖7 新狀態(tài)質(zhì)心加速度時域信號

圖8 舊狀態(tài)功率譜密度

圖9 新狀態(tài)功率譜密度

利用LAB VIEW編制加權(quán)加速度均方根值計算程序。根據(jù)ISO2631-1:1997(E) 人體承受全身振動評價—第一部分：一般要求進(jìn)行評價，求得加權(quán)加速度均方根值、加權(quán)振級，如圖10、圖11所示，根據(jù)計算程序求得加權(quán)加速度均方根值及等效均值，結(jié)果如表1所示。

圖10 舊狀態(tài)加權(quán)加速度均方根值

圖11 新狀態(tài)加權(quán)加速度均方根值

表1 加權(quán)加速度均方根值及等效均值

4 總結(jié)

本文在ADAMS中建立駕駛室及懸置系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過對比研究兩種結(jié)構(gòu)的平順性。結(jié)果顯示，舊狀態(tài)駕駛室懸置對振動衰減率為48.2%，改進(jìn)后新狀態(tài)衰減率為69.2%左右，改進(jìn)后懸置駕駛室質(zhì)心處振動加速度顯著降低，平順性明顯提高，證明了改進(jìn)方法的正確性[5]。該方法同時適用于其他相似車輛，這對于以后對駕駛室懸置系設(shè)計和平順性研究提供了重要的參考意義。

[1] 鞠成超.重型商用車行駛平順性分析與優(yōu)化[D]長沙;湖南大學(xué), 2009.

[2] 彭朝陣.王鐵等基于ADAMS的礦用自卸建模與平順性仿真[J] 礦山機械,2013(03):45.

[3] 項凌.商用車駕駛室懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究[D]武漢華中科技大學(xué),2008.

[4] 容一鳴,陽杰.車輛隨機輸入的動態(tài)仿真和試驗研究[J]汽車工程, 2001,23(5):350-351.

[5] 夏均忠,馬宗坡等汽車平順性評價方法綜述[J]噪聲與振動控制, 2012(4):2.

Simulation analysis on the smoothness of cab of mine dump truck

Yang Xianxue1, Gong Liqin2, He Shuai2, Qi Chen3

（1.Beijing Aerospace Launch Technology Institute, Beijing 100000; 2. Tai'an Space Special Vehicles Co., Ltd., Shandong Taian 271000; 3.Rocket Army Military Representative Office in Jinan, Shandong Taian 271000）

Mine dump truck works in complex mining area, and the driving conditions are bad. Because of the complexity of the excitation source of the cab itself and the influence of external road surface excitation, the vibration problem of the cab has always been a difficult problem to be solved. In this paper, a three-dimensional model of cab Solidworks is established, and the smoothness of the cab in two states is compared by simulation and analysis of ADAMS system dynamics. By comparing the mean square root value of the weighted acceleration, it is concluded that the smoothness of the cab of the new structure has been greatly improved, and the comfort of the cab of the mine car has been improved, which has an important reference significance for the design of the cab suspension.

cab; ADAMS; simulation; smoothness

U461.4

A

1671-7988(2018)24-59-02

U461.4

A

1671-7988(2018)24-59-02

鞏麗琴，出生于1986年10月，女，山西晉中人。中級工程師，就職于泰安航天特種車有限公司，主要從事特種車設(shè)計方面的科研工作。賀帥，出生于1986年11月。性別：男。就職于泰安航天特種車有限公司。職稱：中級工程師。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.019