基于ADAMS拖拉机悬挂农具动力学模型的研究

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2015年23期 177

基于ADAMS 拖拉机悬挂农具动力学模型的研究

朱睿 宋绪成 卢顺浪

南京农业大学工学院，江苏 南京 210031

摘要：为了研究拖拉机悬挂农具系统的振动特性，本文以CF700型拖拉机（常发集团）为研究对象，基于ADAMS 建立了拖拉机及其悬挂农具仿真模型，研究了拖拉机悬挂农具系统在运输状况下的振动特性。在确定悬挂系统吸振器的刚度、阻尼系数后，研究当悬挂系统的上拉杆倾斜角度从0度变化到45度时，角度变化对拖拉机座椅振动影响，该研究为带悬挂农具拖拉机的设计提供了依据。

关键词：拖拉机；悬挂农具；吸振器；振动；ADAMS 中图分类号：S219 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)23-0177-01

在重视技术发展的环境下，拖拉机在农业生产中占有越

来越重要的地位[1]

。目前，国内对拖拉机的研究主要集中在田间工作状态下，而对其在平整道路上行驶时的振动特性研究比较少。当拖拉机及其悬挂农具系统在行驶时，由于悬架系统上拉杆倾斜不同角度对拖拉机主体的振动剧烈状况有影响，故研究悬挂农具系统在不同状态下的振动特性，对拖

拉机减振系统的设计具有重要的理论意义和实用价值[2]

。

1 拖拉机模型的简化

现有的拖拉机大多采用刚性悬架结构。轮胎是拖拉机与地面之间的唯一弹性元件，轮胎在各个方向都有一定的刚度和阻尼，在本文中我们可以将其简化为二维平面上的线性弹簧—阻尼器元件。拖拉机座椅悬架系统也存在垂直振动，在座椅与拖拉机基体之间简化为线性弹簧—阻尼器元件。拖拉机与农具之间的三点悬架联接包含液压系统，现暂不考虑下拉杆上的刚度和阻尼，认为上拉杆是具有一定的刚度和阻尼的，因此也可将其简化为线性弹簧—阻尼器元件。其余构件

均视为刚体[3]

。

通过测量、查询可得到CF700拖拉机的部分参数[4]

，如表1：

表1拖拉机的基本参数

2 ADAMS 模型的建立

首先建立拖拉机主体，在ADAMS/View 模块里将拖拉机的基体和座椅简化成质量块。接着在拖拉机与农具的联接处添加刚度和阻尼。在建立了拖拉机主体与农具的模型后便可建立底板，在相应位置添加二者之间的刚度和阻尼。再添加

轮胎和路面，轮胎与路面模型均可采用系统自带文件[5]

。所建立ADAMS 模型如图1。

图1 拖拉机及其悬挂农具模型

3 ADAMS 模型仿真分析

具有农具悬挂系统的拖拉机在行驶时，振动是不可避免的，而且由于农具与拖拉机之间的相互作用，往往会加剧拖拉机的振动。首先定吸振器的刚度系数和阻尼系数为400 N/mm 、45N.s/mm ，接着进行仿真。

由图2可看出在仿真开始时拖拉机座椅存在剧烈的振动，随后座椅在垂直方向上运动相对平稳。因为拖拉机在运输工况下行驶而且拖拉机主体与农具存在相互作用，故垂直方向

上的速度在不断地变化。由此可看出该ADAMS 模型的仿真情况与实际情况相符，因此本模型可以用于研究拖拉机在行驶时的振动特性。

图2 座椅垂直方向的速度

接下来，我们选用刚度系数和阻尼系数为400 N/mm 、45N.s/mm 来研究当悬架系统的上拉杆变化一定角度时，吸振器对拖拉机主体垂向振动的影响。主要考虑上拉杆与水平方向夹角从0度到45度的情况，并做出速度随角度变化图。

图3 速度随角度变化图

4 结论

用ADAMS 仿真的方法，研究了拖拉机悬挂系统吸振器在运输工况下的振动特性，得到以下结论：

在运输工况下，随着悬挂系统上拉杆的倾斜角度改变，悬挂系统吸振器对拖拉机座椅的振动影响是非线性变化的，座椅振动的速度随着上拉杆角度的增大先减小后增大，当上拉杆与水平方向夹角为29度时，座椅的振动速度较小为3.922mm/s 。此时悬架系统吸振器对座椅下的振动影响较小。

本文的研究结论为拖拉机减振系统的设计提供了重要的参考。

参考文献

[1]北京农业工程大学主编.农业机械学(上册)[M].2版.北京：中国农业出版社，1999：37-51

[2]李俊峰.农业机械事故处理关键问题研究[D].南京：南京农业大学，2013.

[3]王新忠.轮式拖拉机行驶动力学模型及振动方程建立.黑龙江八一农垦大学学报，1998，10(1)：45-48

[4]朱思洪，徐刚，袁加奇，等农具质量对拖拉机悬挂农具系统振动特性的影响[J].农业工程学报，2014，30(24)：30-37

[5]于殿勇，钱玉进.基于ADAMS 动力学仿真参数设置的研究[J].计算机仿真，2006，23(9)：103-107

作者简介：朱睿，男，1994年出生，江苏盱眙人，南京农业大学本科在读，机械设计制造及其自动化专业。

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