本文關(guān)鍵詞：拖拉機(jī)駕駛員—座椅系統(tǒng)振動特性的仿真與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,拖拉機(jī)的需求量越來越大。拖拉機(jī)在駕駛過程中,特別是農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸途中,由于受路面起伏大、路況差和拖拉機(jī)本身減振效果較差的影響,拖拉機(jī)駕駛員經(jīng)常承受著嚴(yán)重的低頻高強(qiáng)度振動,影響和危害了拖拉機(jī)駕駛員的身心健康。故研究在路面激勵下,拖拉機(jī)駕駛員—座椅系統(tǒng)的振動特性意義重大。然而目前國內(nèi)外的研究主要集中于小轎車領(lǐng)域,缺乏對拖拉機(jī)駕駛員—座椅系統(tǒng)振動特性的研究,特別是缺少對駕駛員身體不同體段的振動特性研究。為了研究拖拉機(jī)駕駛員在駕駛過程中的振動特性,本文在MATLAB/Simulink仿真軟件下,建立了六自由度拖拉機(jī)駕駛員—座椅系統(tǒng)振動模型,以某型號拖拉機(jī)為例,仿真分析了不同路面、不同速度條件下駕駛員身體不同體段及座椅處的振動特性。同時,在土路路面及瀝青路面上進(jìn)行了實(shí)車驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了仿真模型的可靠性。通過對比分析仿真及實(shí)驗(yàn)的時域結(jié)果及頻域結(jié)果,獲得了以下結(jié)論:仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差范圍在2%~18%之間,其中,駕駛員頭部誤差駕駛員腿部及座椅誤差駕駛員上下軀干部誤差。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較小,表明仿真模型具有較高的可靠性,能對拖拉機(jī)行駛過程中,由路面激勵引起的拖拉機(jī)駕駛員不同體段的振動特性進(jìn)行較好的仿真預(yù)測。駕駛員身體不同體段及座椅承受振動加權(quán)加速度的大小由大到小依次為:拖拉機(jī)座椅處振動駕駛員上下軀干部振動駕駛員腿部振動駕駛員頭部振動。拖拉機(jī)駕駛員身體不同體段及座椅處的振動加速度大小隨車速的升高而增大,隨路面等級的降低而增大。拖拉機(jī)駕駛員身體不同體段及座椅的極值頻率主要分布于1~4Hz之間,大部分集中于3Hz附近。其中駕駛員頭部振動頻域范圍主要集中在0~5Hz之間,駕駛員上下軀干部振動頻域范圍主要集中在1~6Hz之間,駕駛員腿部及座椅振動頻域范圍主要集中在1~9Hz之間。頻域分布范圍表現(xiàn)為隨著振動在拖拉機(jī)座椅至駕駛員頭部的自下而上的傳遞過程中,其頻域分布范圍越來越窄,駕駛員所受的低頻振動成分逐漸增加。同時,仿真與實(shí)驗(yàn)的頻域分析結(jié)果較為接近。仿真與實(shí)驗(yàn)的加速度功率譜密度結(jié)果顯示,隨著拖拉機(jī)速度的增加、路面等級的降低,駕駛員身體各體段及座椅的極值頻率對應(yīng)的峰值也隨之增高,這符合激勵—響應(yīng)規(guī)律。依據(jù)拖拉機(jī)駕駛員身體感受到的振動頻域分布情況,結(jié)合人體對不同激振頻率的反應(yīng)可知,拖拉機(jī)駕駛員的頭部受到的振動影響較小;路面激勵對駕駛員上下軀干部產(chǎn)生的振動將可能影響駕駛員胸腹、頸椎及腰椎等部位的舒適性;駕駛員腿部振動可能會造成腿部肌肉緊張;而此拖拉機(jī)座椅承受振動的部分極值頻率超過了拖拉機(jī)座椅的最佳振動頻率范圍。本研究所得結(jié)論可為模擬預(yù)測拖拉機(jī)駕駛員身體所受振動情況,研究拖拉機(jī)駕駛員身體不同體段處的振動差異提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S219
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本文編號：1161715