楊獻(xiàn)學(xué)，鞏麗琴，賀帥，亓晨

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礦用自卸車(chē)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(jì)研究所，北京 100000；2泰安航天特種車(chē)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(chē)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(lì)源復(fù)雜，而且受到外部路面激勵(lì)影響，駕駛室的振動(dòng)問(wèn)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(guò)ADAMS系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真分析，對(duì)比兩種狀態(tài)駕駛室的平順性。通過(guò)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(chē)駕駛室的舒適性，為以后駕駛室懸置設(shè)計(jì)具有重要的參考意義。

駕駛室；ADAMS；仿真；平順性

前言

礦用車(chē)一般采用偏置式單邊駕駛室，自卸車(chē)本身激勵(lì)源復(fù)雜，而且受到外部路面激勵(lì)影響，振動(dòng)問(wèn)題一直亟待解決[1]。礦用自卸車(chē)運(yùn)行條件復(fù)雜、使用率高，作為工程用車(chē)駕駛員長(zhǎng)時(shí)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(duì)于礦用車(chē)來(lái)說(shuō)顯得非常重要。良好的汽車(chē)行駛的平順性，能保證乘坐著不致因車(chē)身振動(dòng)而引起不舒適和疲乏感覺(jué)。由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可知，加權(quán)加速度均方根值為汽車(chē)平順性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文在不考慮發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)的條件下，通過(guò)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(jī)路面程序生成一組隨機(jī)位移信號(hào)，通過(guò)分析相同隨機(jī)路面工況下，不同結(jié)構(gòu)懸置下礦用車(chē)平順性[2]。通過(guò)仿真結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證了新?tīng)顟B(tài)駕駛室懸置的優(yōu)越性，為駕駛室懸置系設(shè)計(jì)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?tīng)顟B(tài)駕駛室懸置。

圖1 舊狀態(tài)駕駛室懸置

圖2 新?tīng)顟B(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(dòng)力學(xué)模型。如下圖3、圖4所示。

圖3 舊狀態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

圖4 新?tīng)顟B(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

2 激勵(lì)數(shù)據(jù)的獲得

在Adams模型中以駕駛室懸置與車(chē)架連接處的信號(hào)作為激勵(lì)，在振動(dòng)試驗(yàn)中加速度信號(hào)較容易測(cè)量，但是直接以加速度信號(hào)作為輸入在積分過(guò)程中可能出現(xiàn)相位問(wèn)題，致使整個(gè)系統(tǒng)的姿態(tài)與實(shí)際存在較大差異，故采用隨機(jī)位移信號(hào)[3]。利用隨機(jī)路面程序生成一組隨機(jī)位移信號(hào)，如圖5所示。

圖5 隨機(jī)位移信號(hào)

3 仿真分析

模型對(duì)比實(shí)驗(yàn)中采用相同的激勵(lì)信號(hào)，在ADAMS/ VIEW中對(duì)兩種狀態(tài)模型進(jìn)行仿真，將測(cè)得駕駛室兩種狀態(tài)下質(zhì)心垂向加速度時(shí)域信號(hào)、功率譜密度及總加權(quán)加速度均方根值進(jìn)行對(duì)比[4]，求得質(zhì)心加速度時(shí)域信號(hào)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(shí)域信號(hào)

圖7 新?tīng)顟B(tài)質(zhì)心加速度時(shí)域信號(hào)

圖8 舊狀態(tài)功率譜密度

圖9 新?tīng)顟B(tài)功率譜密度

利用LAB VIEW編制加權(quán)加速度均方根值計(jì)算程序。根據(jù)ISO2631-1:1997(E) 人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)—第一部分：一般要求進(jìn)行評(píng)價(jià)，求得加權(quán)加速度均方根值、加權(quán)振級(jí)，如圖10、圖11所示，根據(jù)計(jì)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?tīng)顟B(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(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)比研究?jī)煞N結(jié)構(gòu)的平順性。結(jié)果顯示，舊狀態(tài)駕駛室懸置對(duì)振動(dòng)衰減率為48.2%，改進(jìn)后新?tīng)顟B(tài)衰減率為69.2%左右，改進(jìn)后懸置駕駛室質(zhì)心處振動(dòng)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(shí)適用于其他相似車(chē)輛，這對(duì)于以后對(duì)駕駛室懸置系設(shè)計(jì)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(chē)行駛平順性分析與優(yōu)化[D]長(zhǎng)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(jī)械,2013(03):45.

[3] 項(xiàng)凌.商用車(chē)駕駛室懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]武漢華中科技大學(xué),2008.

[4] 容一鳴,陽(yáng)杰.車(chē)輛隨機(jī)輸入的動(dòng)態(tài)仿真和試驗(yàn)研究[J]汽車(chē)工程, 2001,23(5):350-351.

[5] 夏均忠,馬宗坡等汽車(chē)平順性評(píng)價(jià)方法綜述[J]噪聲與振動(dòng)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

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1671-7988(2018)24-59-02

鞏麗琴，出生于1986年10月，女，山西晉中人。中級(jí)工程師，就職于泰安航天特種車(chē)有限公司，主要從事特種車(chē)設(shè)計(jì)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(chē)有限公司。職稱(chēng)：中級(jí)工程師。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.019