高地隙喷雾机行驶稳定性动力学建模与仿真研究.pdfVIP

摘要 自走式高地隙喷雾机在玉米等高杆农作物田间后期病虫害防治中，因其工作效率高而被广泛应 用。然而，由于高地隙喷雾机工作的田间环境复杂，道路多凹凸不平，特别是在路面激励条件下非 满载药箱液体晃动加剧，驾驶员乘坐舒适性、特别是行驶稳定性受较大影响。并且高地隙喷雾机行 驶稳定性对保证其作业安全以及提高作业效率又至关重要，但对行驶稳定性问题的研究大多都集中 于常规车辆。因此，参照常规车辆对行驶稳定性问题的研究，并结合高地隙喷雾机特殊结构以及特 殊作业工况，研究高地隙喷雾机侧倾稳定性和行驶平顺性在内的行驶稳定性问题对其行驶安全以及 作业稳定性的提高具有一定的实际意义。 文中建立了高地隙喷雾机多体动力学模型，对高地隙喷雾机轮距和轴距的匹配进行了优化；建 立了药箱液体受迫晃动模型，以及车液耦合模型，对高地隙喷雾机作业平顺性进行优化，匹配出最 优的悬架参数，提高了高地隙喷雾机作业平顺性，硕士阶段的全文主要工作如下： （1）确定本文的高地隙喷雾机总体结构设计方案，建立高地隙喷雾机主要部件的三维模型和虚 拟样机模型；根据Adams 路面生成原理和谐波叠加原理建立适用于高地隙喷雾机田间作业的随机路 面模型；建立了高地隙喷雾机行驶稳定性多体动力学模型。 （2 ）通过对不同轮距和轴距组合方式的高地隙喷雾机在不同作业车速、不同充液比条件下进行 仿真分析确定了高地隙喷雾机最优的轮距和轴距组合。 （3 ）基于药箱液体受迫晃动受到的随机加速度过程，对加速度激励进行研究，编写随机加速度 激励函数，并拟合出正弦随机激励的加速度函数；编写了监测液体晃动过程中液体质心的用户自定 义函数。基于两种加速度激励，对液体受迫晃动过程进行研究，得出所建立液体受迫晃动模型的正 确性，并得出液体的晃动激烈程度和液体质心位置变化主要受侧向加速度和纵向加速度影响较大， 受垂向加速度影响较小。 （4 ）在药箱液体受迫晃动模型的基础上，搭建了高地隙喷雾机车液耦合模型，以高地隙喷雾机 驾驶室座椅处垂向加速度均方根值以及药箱液体质心侧向加速度均方根值和其纵向加速度均方根值 最小化为优化目标，进行仿真实验，分别得出影响三个目标的最大影响因素，并进行优化，得出最 优悬架参数匹配值。 关键词：高地隙喷雾机；多体动力学；车液耦合；平顺性优化；轮距轴距 I II Abstract Self propelled high-gap sprayer is widely used in the field of corn and other high bar crops on the late stage of pest control. However, because of the complexity of the field environment and the uneven road, especially under the condition of road excitation, the liquid sloshing of the non full loading box is aggravated, and the riding comfort, especially the driving stability, is greatly affected. Moreover, the driving stability of the high-gap sprayer is very important for ensuring the safety of the operation and improving the efficiency of the operation. Therefore, referring to the study of the stability problem of conventional vehicles and combining the special structure of the high-gap sprayer and the special operating