矿用自卸车驾驶室平顺性仿真分析

杨献学，巩丽琴，贺帅，亓晨



矿用自卸车驾驶室平顺性仿真分析

杨献学1，巩丽琴2，贺帅2，亓晨3

（1.北京航天发射设计研究所，北京 100000；2泰安航天特种车有限公司，山东 泰安 271000； 3.火箭军驻济南地区军事代表室，山东 泰安 271000）

矿用自卸车在复杂的矿区工作，行驶条件恶劣。由于其驾驶室本身激励源复杂，而且受到外部路面激励影响，驾驶室的振动问题一直是亟待解决的难题。文章建立驾驶室solidworks 三维模型，通过ADAMS系统动力学进行仿真分析，对比两种状态驾驶室的平顺性。通过比较其加权加速度均方根值，得出新结构驾驶室平顺性有很大程度提升，提高了矿用车驾驶室的舒适性，为以后驾驶室悬置设计具有重要的参考意义。

驾驶室；ADAMS；仿真；平顺性

前言

矿用车一般采用偏置式单边驾驶室，自卸车本身激励源复杂，而且受到外部路面激励影响，振动问题一直亟待解决[1]。矿用自卸车运行条件复杂、使用率高，作为工程用车驾驶员长时间工作在颠簸的环境下，容易产生驾驶疲劳，所以平顺性对于矿用车来说显得非常重要。良好的汽车行驶的平顺性，能保证乘坐着不致因车身振动而引起不舒适和疲乏感觉。由国际标准可知，加权加速度均方根值为汽车平顺性的重要评价指标。本文在不考虑发动机振动激励的条件下，通过solidworks建立驾驶室模型，并导入MSC Adams/View中建立多刚体仿真模型。根据随机路面程序生成一组随机位移信号，通过分析相同随机路面工况下，不同结构悬置下矿用车平顺性[2]。通过仿真结果对比分析，验证了新状态驾驶室悬置的优越性，为驾驶室悬置系设计奠定重要理论基础。

1 建立模型

在solidworks中建立两种状态下驾驶室及悬置三维模型，如图所示，图1为旧状态悬置，图2为改进后新状态驾驶室悬置。

图1 旧状态驾驶室悬置

图2 新状态驾驶室悬置

将模型存为中间格式，导入ADAMS/view中，添加约束、载荷和力，建立动力学模型。如下图3、图4所示。

图3 旧状态系统动力学模型

图4 新状态系统动力学模型

2 激励数据的获得

在Adams模型中以驾驶室悬置与车架连接处的信号作为激励，在振动试验中加速度信号较容易测量，但是直接以加速度信号作为输入在积分过程中可能出现相位问题，致使整个系统的姿态与实际存在较大差异，故采用随机位移信号[3]。利用随机路面程序生成一组随机位移信号，如图5所示。

图5 随机位移信号

3 仿真分析

模型对比实验中采用相同的激励信号，在ADAMS/ VIEW中对两种状态模型进行仿真，将测得驾驶室两种状态下质心垂向加速度时域信号、功率谱密度及总加权加速度均方根值进行对比[4]，求得质心加速度时域信号如图6、图7所示，功率谱密度函数数据如图8、图9所示。

图6 旧状态质心加速度时域信号

图7 新状态质心加速度时域信号

图8 旧状态功率谱密度

图9 新状态功率谱密度

利用LAB VIEW编制加权加速度均方根值计算程序。根据ISO2631-1:1997(E) 人体承受全身振动评价—第一部分：一般要求进行评价，求得加权加速度均方根值、加权振级，如图10、图11所示，根据计算程序求得加权加速度均方根值及等效均值，结果如表1所示。

图10 旧状态加权加速度均方根值

图11 新状态加权加速度均方根值

表1 加权加速度均方根值及等效均值

4 总结

本文在ADAMS中建立驾驶室及悬置系统动力学模型，通过对比研究两种结构的平顺性。结果显示，旧状态驾驶室悬置对振动衰减率为48.2%，改进后新状态衰减率为69.2%左右，改进后悬置驾驶室质心处振动加速度显著降低，平顺性明显提高，证明了改进方法的正确性[5]。该方法同时适用于其他相似车辆，这对于以后对驾驶室悬置系设计和平顺性研究提供了重要的参考意义。

[1] 鞠成超.重型商用车行驶平顺性分析与优化[D]长沙;湖南大学, 2009.

[2] 彭朝阵.王铁等基于ADAMS的矿用自卸建模与平顺性仿真[J] 矿山机械,2013(03):45.

[3] 项凌.商用车驾驶室悬置系统优化设计研究[D]武汉华中科技大学,2008.

[4] 容一鸣,阳杰.车辆随机输入的动态仿真和试验研究[J]汽车工程, 2001,23(5):350-351.

[5] 夏均忠,马宗坡等汽车平顺性评价方法综述[J]噪声与振动控制, 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

U461.4

A

1671-7988(2018)24-59-02

巩丽琴，出生于1986年10月，女，山西晋中人。中级工程师，就职于泰安航天特种车有限公司，主要从事特种车设计方面的科研工作。贺帅，出生于1986年11月。性别：男。就职于泰安航天特种车有限公司。职称：中级工程师。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.019