【摘 要】
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水果产业在我国经济构成中的占比越来越大,具有广阔的发展前景。受地理环境限制,我国南方的果园主要分布在丘陵山区,这就造成在果树培育和果实采收过程运输作业困难,常规的运输工具难以适应这种特殊的地形地貌,并且随着我国城镇化水平的提高,投入农业运输领域的劳动力越来越少,劳动力减少和成本增高成为制约水果运输发展的重要因素。而山地果园运输机凭借爬坡能力强、低速高扭和结构简单易于维护等优点,能够很好的满足山地环
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水果产业在我国经济构成中的占比越来越大,具有广阔的发展前景。受地理环境限制,我国南方的果园主要分布在丘陵山区,这就造成在果树培育和果实采收过程运输作业困难,常规的运输工具难以适应这种特殊的地形地貌,并且随着我国城镇化水平的提高,投入农业运输领域的劳动力越来越少,劳动力减少和成本增高成为制约水果运输发展的重要因素。而山地果园运输机凭借爬坡能力强、低速高扭和结构简单易于维护等优点,能够很好的满足山地环境严苛的运输要求。但是目前针对山地果园运输机的研究主要集中在机械结构设计、载重能力提升和爬坡度优化等方面,而与驾驶员舒适性息息相关的平顺性研究则非常少,导致目前山地果园运输机平顺性较差,驾驶员舒适度较低。平顺性主要是要求运输机在运载果实和物资过程中产生的振动冲击等不利因素对驾乘人员舒适性的影响在一定范围之内,运输机平顺性提升将会成为一个重要的研究方向,本文将从以下几个方面对运输机平顺性进行研究和优化:(1)设计运输机振动加速度信号采集的软硬件设备和原始加速度信号去噪方案。采集运输机在停车怠速、8km/h空载匀速运行和满载匀速运行三种工况下,座椅、地板、方向盘、车桥、车体和货箱等六个位置的三轴向加速度信号;在Matlab中编写算法对采集到的原始加速度信号进行EMD经验模态分解和小波阈值联合去噪,然后利用去除高频噪声后的IMF分量重构得到去噪信号,计算平顺性评价指标总加权加速度均方根值av,发现座椅处全身振动的av值分别为1.71m/s2、2.43m/s2和3.59m/s2,对应主观感受为很不舒适、很不舒适和极不舒适,说明运输机平顺性较差,而座椅处全身振动是对驾驶员造成伤害的主要形式,需要对座椅进行优化设计。(2)建立“车轮-车身-座椅”三自由度振动理论模型,对其幅频特性进行理论分析;然后建立座椅三维模型,并在ANSYS中进行模态分析,原座椅固有频率远高于人体敏感的范围;最后在ADAMS中以去噪后地板处振动信号为驱动激励,仿真三种工况下座椅支撑面处三轴向加速度信号的av值分别为1.87m/s2、2.81m/s2和3.75m/s2,与试验值相比误差在4.5%-13.5%,可认为仿真与试验计算结果相一致。(3)提出运输机座椅优化设计要求,对剪式座椅悬架进行总体布置设计、力学分析和关键部件强度校核,然后建立座椅悬架三维模型,虚拟装配并检查干涉后导入ADAMS中进行振动仿真分析;然后加工制作剪式座椅悬架的实物,安装在运输机上进行试验,试验结果表明在怠速、8km/h空载和满载匀速运行三种工况下座椅上表面中心点考虑加权系数的三轴向加权加速度均方根值av分别为1.57m/s2、2.22m/s2和3.14m/s2,与原座椅相比分别降低了8.2%、8.6%和12.5%,证明剪式座椅悬架有较好的减振效果。
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