辅助气室空气悬架座椅振动仿真研究

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随着我国农业生产的迅速发展,拖拉机等农业机械得到了广泛的应用。但由于拖拉机一般行驶路况比较复杂,导致路面振动问题相当严重。而一般拖拉机车身又缺少相应的减振隔振措施,在国内,绝大多数拖拉机不具备良好的悬架系统,司机座椅也没有合适的减振装置,这就使得座椅与车体之间形成刚性连接,行驶时,地面产生的波动经车轮直接传递到座椅上,驾驶员长时间承受高强度的振动,容易产生疲劳,降低工作效率。   针对上述问题,本文以拖拉机为研究对象,通过构建空气悬架来降低车身传递至座椅的振动。座椅悬架常用于工程车辆上,用于缓解驾驶员承受的从车体上传递过来的振动。采用空气弹簧结合减振元件可以使座椅悬架有更合适的刚度和阻尼。为减少额外的减振元件,可在空气弹簧上加装一个辅助气室,通过节流阀连接,当气体流经节流孔时,刚度和阻尼会发生改变,通过对节流孔的开度进行控制实现阻尼和刚度的调节。   本文在ADAMS中构建拖拉机整车运动仿真模型,添加相关约束及驱动,并拟合了空气弹簧刚度特性曲线。在MATLAB/Simulink中设计了模糊PID控制器,模拟C级路面激励,并通过ADAMS/Control模块与ADAMS进行联合仿真。得到了座椅垂直方向的位移和加速度曲线,将仿真结果与评价指标进行对比分析其振动特性。   在本文中设计了一套新型空气弹簧座椅悬架系统,与国内研究的剪式空气弹簧座椅悬架相比该系统构造更加简单,而且不会产生运动干涉,同时能避免受水平力影响,确保了弹簧的垂向运动。利用节流孔开度对系统的阻尼进行调节,避免了共振现象的发生,降低了系统的振动传递率。结果表明:与无辅助气室空气悬架座椅和刚性悬架座椅相比,带辅助气室空气悬架座椅具有更加显著的减振性能,能够获得较理想的减振特性。
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