工程專用自卸車車架工作模態(tài)識別方法及其試驗研究.pdf

1、工程專用自卸車車架作為整車的主要承載體，動力系統(tǒng)、駕駛室、車廂、車橋和液壓舉升系統(tǒng)等總成和部件都直接安裝在車架上。車輛行駛過程中車架不僅要承受外部路面不平度引起的多種載荷工況，還受內(nèi)部發(fā)動機、變速器等動力和動力傳動裝置的激勵。當(dāng)車架的固有頻率與激勵耦合發(fā)生共振時，會降低車輛的動態(tài)精度并影響其使用性能，甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)和零部件的疲勞破壞和失效;車架的振動同樣會傳遞給相關(guān)總成，影響各總成的使用性能和可靠性。因此，車架的動態(tài)特征對整車的平順性和

2、可靠性有著非常重要的影響。
　　車架的工作模態(tài)分析能實時、準(zhǔn)確和有效地反映整車作業(yè)狀態(tài)下車架的共振頻率和動態(tài)載荷下的變形，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性的評價以及相關(guān)總成匹配設(shè)計具有十分重要的意義。然而，工程專用自卸車在典型工地路面作業(yè)時，在路面激勵和內(nèi)部振動源的共同作用下，車架的振動響應(yīng)很復(fù)雜，振動信號中含有大量的噪聲，傳統(tǒng)的工作模態(tài)識別方法很難獲得可信的結(jié)果。車架在整車環(huán)境下受到各種約束，其本身的動態(tài)特性會因約束和附加質(zhì)量等外部因素而發(fā)生

3、顯著變化，實際工作環(huán)境所產(chǎn)生的激勵也非常復(fù)雜。因此，車架設(shè)計過程中不僅要滿足強度要求而且要充分考慮其動態(tài)特征。對于車架結(jié)構(gòu)以及相關(guān)總成和部件來說，其設(shè)計的合理性與否同樣需要在整車作業(yè)狀態(tài)下進行評價，而不能只關(guān)注其單一部件離線狀態(tài)的固有特性。所以，有必要建立整車作業(yè)狀態(tài)下的車架及相關(guān)總成部件的動態(tài)特征評價方法，應(yīng)用工作狀態(tài)下的特征參數(shù)對車架結(jié)構(gòu)及相關(guān)總成部件的設(shè)計合理性進行評價分析，尤其要分析車架與直接安裝在車架上的相關(guān)總成和部件的匹配性

4、，從而進行一體化的優(yōu)化設(shè)計，提高相關(guān)總成之間的匹配性，改善整車的平順性和可靠性。
　　本文圍繞典型工況下的工程專用自卸車車架工作模態(tài)識別、動態(tài)特性評價及相關(guān)總成部件的匹配分析展開了相關(guān)研究，論文的主要內(nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　(1)分析了在典型工地路面上工程自卸車的作業(yè)特點和振動響應(yīng)，分析表明:在實際作業(yè)狀態(tài)下，車架振動響應(yīng)信號信噪比低、成分復(fù)雜，僅從頻譜上難以獲得反映車架本身屬性的動態(tài)特征，提出應(yīng)采用工作模態(tài)的分析方法對車

5、架結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進行分析評價;
　　(2)針對工程專用自卸車作業(yè)時響應(yīng)信號信噪比低的特點，引入平均相關(guān)函數(shù)消噪方法，并參照DC-ERA算法，采用相關(guān)函數(shù)替代原信號進行識別的方式，改進了協(xié)方差驅(qū)動隨機子空間識別算法，提出了平均相關(guān)函數(shù)協(xié)方差驅(qū)動的隨機子空間識別算法(Cov-SSI/AR)，并通過仿真和試驗?zāi)M驗證了非穩(wěn)態(tài)隨機激勵下算法的有效性;
　　(3)基于Cov-SSI/AR識別方法對實際作業(yè)環(huán)境下的DT002自卸車車架工

6、作模態(tài)進行了識別，并提出了基于工作模態(tài)的車架結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性和動態(tài)特性評價方法，通過工作模態(tài)振型和頻率分析，確定因動態(tài)載荷引起的應(yīng)力集中部位和在整車狀態(tài)下車架結(jié)構(gòu)的模態(tài)共振頻率，可對結(jié)構(gòu)做出客觀準(zhǔn)確的評價;
　　(4)根據(jù)車架的工作模態(tài)頻率是否與駕駛室固有模態(tài)耦合分析，對駕駛室的結(jié)構(gòu)匹配做出了評價，并基于相應(yīng)的匹配性對駕駛室進行了輕量化設(shè)計;此外，采用車架工作模態(tài)頻率與動力懸置系統(tǒng)固有頻率的比值對動力懸置系統(tǒng)進行了匹配評價，為了提高