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某重型卡车驾驶室振动问题分析及优化

作　者: 唐天柱
导　师: 韩旭
学　校: 湖南大学
专　业: 机械工程
关键词: 道路试验 信号分析 模态分析 正交试验设计 非线性阻尼优化
分类号: U463.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着社会经济的发展以及近些年国家经济调控政策的逐步出台，国内市场对重型卡车的需求量急剧上升，重型卡车成为了国民经济中长途货物运输、大型工程运输的重要交通工具。本论文针对国内某款重型卡车出现的驾驶室异常振动现象，通过对车辆进行道路试验测得振动信号，对车辆的振动情况进行了分析，对车辆各系统进行了故障诊断，利用软件进行仿真分析获得改进办法，改善车辆的乘坐舒适性。利用振动信号测试道路试验，测得车辆各位置的振动信号，运用车辆座椅处垂直方向加速度均方根值对车辆的乘坐舒适性进行了客观评价，结果显示车辆驾驶室振动异常、车辆的乘坐舒适性能较差，需要得到改善。通过对试验数据进行相干函数分析、频谱分析及自功率谱分析，得出车辆驾驶室异常振动的振源是来自路面的振动激励，车辆的前悬架隔振系统减振效果理想，车辆驾驶室悬置系统对振动的衰减作用较差，需要得到改善。针对车辆驾驶室异常振动问题比较严重、乘坐舒适性差以及驾驶室悬置系统减振效果不理想的情况，本文先对车辆驾驶室进行了模态分析，获得了车辆的前三阶模态频率，发现车辆的模态频率（第一阶18.89Hz）高于车辆所受到的振动激励（3Hz左右），车辆模态频率对车辆驾驶室异常振动的影响很小，因此本文主要从驾驶室悬置系统参数匹配优化方面进行改善。本文利用动力学软件ADAMS建立了驾驶室悬置系统简单模型，运用正交试验设计方法对驾驶室悬置系统参数进行优化匹配。优化过程中针对无法直接设为优化变量的非线性悬置阻尼参数，本文运用阻尼力数学公式进行拟合，实现了对非线性参数的优化。优化后，仿真得到车速为50km/h时，车辆座椅处垂直方向加速度均方根值降低了16.28%，通过验证试验得到，各试验车速下车辆座椅处垂直方向加速度均方根值都有比较理想降低，车辆驾驶室振动问题得到优化，车辆乘坐舒适性得到了改善。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 车辆乘坐舒适性研究现状  10-11
  1.2 重型卡车驾驶室振动问题研究现状  11-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-15
第2章 车辆振动信号测试道路试验  15-23
  2.1 试验的前期准备  15-20
    2.1.1 道路试验的测试标准  15-16
    2.1.2 振动信号测试设备  16-17
    2.1.3 振动信号采集仪器  17-18
    2.1.4 试验数据采集程序  18-20
  2.2 信号测试位置确定  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 试验数据处理分析  23-38
  3.1 车辆振动舒适性评价  23-25
  3.2 试验数据处理及驾驶室振动问题分析  25-34
    3.2.1 振动信号预处理  26-27
    3.2.2 车辆驾驶室异常振动振源分析  27-30
    3.2.3 运用频谱及自功率谱分析车辆振动情况  30-34
  3.3 车辆驾驶室悬置系统减振作用分析  34-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 车辆驾驶室振动问题优化  38-56
  4.1 驾驶室模态分析  38-42
    4.1.1 驾驶室有限元自由模态分析  38-40
    4.1.2 驾驶室实验模态分析  40-41
    4.1.3 驾驶室模态分析结果  41-42
  4.2 驾驶室振动仿真模型建立  42-47
    4.2.1 驾驶室悬置系统力学分析  42
    4.2.2 驾驶室悬置系统参数获得  42-44
    4.2.3 驾驶室悬置非线性阻尼参数  44-47
    4.2.4 运用ADAMS软件建立模型  47
  4.3 驾驶室振动仿真模型验证  47-48
  4.4 采用正交试验设计法对驾驶室悬置系统参数进行优化  48-51
    4.4.1 正交试验设计方法  48-49
    4.4.2 驾驶室振动特性正交试验设计方案的确定  49
    4.4.3 正交试验结果处理  49-51
  4.5 车辆驾驶室振动优化结果试验验证  51-54
    4.5.1 验证试验结果  52-54
    4.5.2 驾驶室悬置减振效果验证  54
  4.6 车辆驾驶室振动问题改善其他方法的建议  54-55
  4.7 本章小结  55-56
全文总结及展望  56-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
附录A 攻读学位期间发表的论文  63

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 驾驶室及车身 > 驾驶室
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