刘伟,郑恩来,周永清,姚昊萍,朱跃

(南京农业大学工学院,江苏 南京 210031)

当轮式拖拉机/农具系统在田间作业时,因粗糙路面引起的车身振动和犁具与土壤之间的切削阻力将降低拖拉机的操纵稳定性和驾驶舒适性,损害驾驶员的身体健康,降低农作物产量[1-6]。为提升拖拉机的乘坐舒适性和驾驶安全性,有必要建立轮式拖拉机/农具系统的振动模型并分析犁耕作业工况下的振动特性,对拖拉机悬架系统结构设计与优化具有重要的理论意义和工程价值。

轮式拖拉机系统的建模与振动特性分析一直以来是国内外学者的研究热点。根据拖拉机的物理结构特征,研究人员分别建立了不同复杂程度的振动模型[7-11],其自由度数目的变化范围从单个到几十甚至上百。基于拖拉机的三自由度振动模型,朱思洪等[12]分析了拖拉机机身和驾驶员座椅的竖直振动加速度、机身前后俯仰振动角加速度、前后轮胎的动载荷系数以及前桥悬架的动挠度,研究了前桥悬架参数对系统振动特性的影响规律,确定了前桥悬架的匹配参数。考虑到农具的位置高低和质量分布都对整车系统具有较大影响,有部分学者研究了拖拉机/农具系统的振动特性[13-15]。Crolla等[16]建立了一种运输工况下含犁具轮式拖拉机的四自由度振动模型,研究了不同车速下拖拉机的振动特性。为模拟轮式拖拉机犁耕作业工况下土壤的切削特性和阻力变化规律,国内外研究人员常采用有限元法建立土壤/犁具系统的切削模型[17-26],取得了较大的进展。……