钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。

轮式起重机驾驶室俯仰控制策略设计研究

在面临超大服役空间的起升高度场合进行作业时,轮式起重机的驾驶室需要适时调整上仰下俯动作以适应升降变化。为获得稳定的驾驶室空间变化,采用物理拓扑结构解耦,构建液压系统的数学模型,并提出鲸鱼算法优化分数阶控制器(WOA-FOPID)的控制策略,重点分析对比控制策略优化前后的动态响应性和抗干扰性。结果表明,WOA-FOPID控制策略可以对驾驶室的俯仰进行准确、快速、稳定的控制,提高了驾驶室的舒适性和宜人性。

基于SAPAD-QFD的施工升降机驾驶室设计研究

目的 为提高施工升降机驾驶员工作效率,改善其工作体验,设计出满足驾驶员实际需求的施工升降机驾驶室。方法 以SAPAD理论和QFD理论为理论框架,梳理出用户需求及与其对应的设计特征,并在此基础上开展设计实践。首先,通过观察法和访谈法来获取驾驶员日常行为信息,根据SAPAD理论完成“行为-产品-意义”的映射分析,并借助聚类分析法获取用户需求;其次,利用AHP法对用户需求进行权重分析并计算权重值;最后,根据QFD理论构建施工升降机驾驶室的质量屋,将各项用户需求转化为设计特征,指导设计实践。结果 根据研究结果,提出一种符合驾驶员实际需求的施工升降机驾驶室设计方案。结论 SAPAD理论与QFD理论的综合应用,一方面可以挖掘出用户的核心需求,另一方面增加了设计方案的科学性,在优化施工升降机驾驶室用户体验的同时,也为其他工业产品设计提供了有价值的参考。

基于有限单元法驾驶室防翻保护结构性能分析

防滚翻保护装置(ROPS)设计的可靠性,直接影响驾驶员是否能得到有效的保护。根据实车尺寸和视野要求,进行ROPS结构设计和挠曲极限量DLV设计;利用UG建立驾驶室三维模型,并建立有限元分析模型;根据国家标准关于ROPS的规定,对驾驶室翻滚保护的安全性进行分析,重点对不同方向的承载进行分析;基于驾驶室翻滚测试试验台,选取侧向加载进行测试,验证模型分析的可靠性。结果可知:当侧向力增加到140kN时,驾驶室吸收的能量为16672J,满足最小能量吸收能力要求;侧向载荷加载时,应力和位移均出现最大值,分别为372MPa和11.86mm,满足材料承载和能量加载要求;试验获得侧向加载时的最大应力和最大位移,满足材料和设计尺寸的要求,且与仿真结果的误差均小于4%,表明仿真分析模型是可靠的。所设计的防翻保护装置可以起到保护作用,为此类设计生产提供参考。

装载机驾驶室方向盘倾角对肌肉疲劳的影响研究

为分析装载机驾驶员在驾驶过程中手臂肌肉的疲劳情况,设计并完成动态旋转方向盘试验,测试并比较3种方向盘倾角(A型为24°、B型为25°、C型为31°)对肌肉疲劳的影响情况。采用现场真机实验的方法,选取左臂中三角肌为测试对象,聘请14名驾驶员作为被试人员,运用表面肌电测量方法并提取操控方向盘时的表面肌电数据,采用单因素方差分析方法分析3种测量结果并对MPF进行两两比较,实验结果为A型和B型之间不存在显著性差异(P>0.05),C型与A型和B型均存在显著性差异(P<0.05);表明不同的方向盘倾角对肌肉疲劳有较大影响。通过研究得出结论,C型方向盘倾角较容易疲劳,A型和B型不容易疲劳,在仅考虑方向盘倾角的前提下,A型和B型的方向盘倾角优于C型。在装载机驾驶室人机设计中,为降低驾驶员肌肉疲劳,建议方向盘盘面应采用较平缓设计方式,该结论可为后续的方向盘倾角设计提供参考。

压路机驾驶室告警信息优化设计研究

目的为了提高驾驶员在驾驶过程中对告警信息的认知效率,以便更好地做出反馈,进而降低事故的发生,提高安全性。方法通过分析压路机告警信息的呈现方式,并解析其设计要素,再用层次分析法确定设计要素的权重,从中筛选出影响告警信息认知效率的关键设计要素,通过眼动生理实验对关键设计要素因子进行模拟实验,确定认知效率高的压路机驾驶室告警信息设计因子。结论在设计因子的基础上,完成压路机驾驶室告警信息设计方案,并通过眼动仪生理模拟实验确定最优设计方案,完成对告警信息认知效率的提升。

轻卡驾驶室虚拟台架疲劳分析的应用研究

为了更高效地对驾驶室的疲劳性能进行研究,该文提出了一种测试方法简单、载荷精度较高的获取轻卡驾驶室疲劳载荷的方法。首先建立了该驾驶室虚拟迭代的多体动力学模型,并对中低频路面驾驶室虚拟迭代进行分析;然后对传递路径进行分析,找出了驱动激励位置是不收敛主要影响因素,并成功对迭代模型进行优化改进。实际应用表明:该方法能够快速、准确地获得驾驶室路谱疲劳载荷,其在车身开发前期可有效支持进行驾驶室疲劳性能分析、耐久路试故障复现及疲劳性能优化,具有较好的工程应用价值。

车载炮驾驶室表面炮口冲击波超压特性

火炮射击时作用在驾驶室表面的冲击波超压是研究车载炮驾驶室炮口冲击波防护性能的载荷边界条件。为探索车载炮驾驶室表面的炮口冲击波超压特性,以某型装备为对象设计系统的射击试验方案开展研究。试验兼顾车载炮的主、辅助射界,获取7种射角工况下驾驶室上不同位置的冲击波超压数据,得到炮口与驾驶室不同空间位置下驾驶室表面冲击波超压的衰减规律。采用非定常无黏三维欧拉方程建立炮口冲击波流场计算模型,对极限工况下驾驶室表面的冲击波超压进行仿真模拟,数值仿真与试验结果的冲击波超压变化趋势一致,炮口气流速度吻合时最大超压峰值误差小于4%。研究结果表明:炮口冲击波在地面、驾驶室结构影响下,在车载炮驾驶室表面形成了具有显著峰值的二次超压分布;炮口制退器制退孔朝向、驾驶室上凸起结构等使得驾驶室表面的冲击波超压更加恶劣。

爆炸冲击波作用下车载炮驾驶室结构动态响应数值仿真

地雷、简易爆炸装置和路边炸弹已成为车载炮的严重威胁,地雷爆炸产生的冲击波会对车载炮驾驶室结构造成损伤并危害乘员的生命安全。由于驾驶室底部不同位置地雷爆炸产生的冲击波对驾驶室的响应差异较大,该文对车载炮驾驶室底部在6个爆炸冲击工况下的响应过程进行数值仿真,采用ALE算法建立土壤、空气和炸药模型,Lagrange算法建立车载炮驾驶室和底盘模型,并使用流固耦合算法计算爆炸冲击波传播过程,以及在此过程中车载炮驾驶室的动态响应。分析乘员脚部位置底板处的冲击波压力、加速度和速度变化情况,得到乘员脚部位置底板处的最大冲击波压力、加速度和速度,分析最恶劣工况下的驾驶室结构的损伤情况。仿真结果表明,地雷产生的冲击波使驾驶室底板产生较大的加速度和速度,驾驶室结构发生破坏,乘员在此情况下会受到伤害,有必要针对车载炮驾驶室增加防护结构。仿真结果可以为车载炮驾驶室防护结构设计提供参考。

基于HyperMesh的乘用车驾驶室NVH性能分析

为测定某乘用车驾驶室噪声、振动、声振粗糙度(noise vibration harshness,NVH)性能,采用有限元软件ANSA建立车辆内饰车身模型,HyperMesh建立驾驶室声腔模型,并采用HyperMesh将车身模型与声腔模型耦合连接,进行声腔模态分析和噪声传递函数分析。声腔模态分析结果表明:驾驶室声腔模型各阶次声压分布基本处于对称状态,符合车内声压分布规律,声腔模态结构合理。噪声传递函数分析结果表明:在不同方向、不同位置的激励作用下,驾驶员右耳处最大声压级为55.60 dB,未超出57 dB的限值规定;后排乘客右耳处最大声压级为56.25 dB,未超出58 dB的限值规定,车辆驾驶室满足NVH性能要求。

基于无框玻璃门的联合收获机驾驶室设计

驾驶室设计的合理性直接影响驾驶员操纵的舒适性、安全性及作业效率。针对现有联合收获机存在的视野不够开阔、密封性差、加工精度低、加工成本高、噪声超标及驾乘人员体验不好等问题,提出一种无框玻璃门的驾驶室结构,通过对驾驶室骨架焊合加工方法、玻璃门布置方式等的改进,设计了一款具有高视野可及性、低成本、高精度等优点的中高端驾驶室。其满足了目前市场上对联合收获机驾驶室密封性、视野及室内环境舒适等方面的迫切需求,为产品获取完美的顾客满意度,树立良好的产品品质口碑奠定基础。

面向新法规的的卡车驾驶室顶压性能提升

某重卡驾驶室在碰撞摸底试验中生存空间、顶部承载力均无法满足《商用车驾驶室乘员保护》(GB26512-2021)的要求。为了提高顶部承载力,增大乘员的头部生存空间,建立该驾驶室的侧压-顶压碰撞有限元分析(FEA)模型,并通过仿真与试验对标验证模型的有效性。根据车身框架结构能量传递和闭合腔体传力特点精准锁定A柱、后围、顶盖的薄弱部位并制定有效优化方案。结果表明:疏通A柱、顶盖和后围等关键传力路径,形成闭合腔体截面能有效提升顶部承压力,使驾驶室在满足生存空间的前提下,顶压承载力由70 kN提升至102 kN,承载性能提升了31.3%。该结构优化思路可为白车身结构设计开发提供理论指导。

拖拉机驾驶室内低频噪声控制研究

为降低驾驶室内低频结构噪声,建立某拖拉机驾驶室结构有限元模型和耦合声学边界元模型,对结构进行谐响应分析,并以结构位移结果作为声场分析边界条件,基于间接边界元法对驾驶室内进行声场声振耦合频率响应分析;应用板件贡献量法计算分析得到对驾驶员耳旁声压主要峰值频率处贡献显著的板件,并进行振动抑制;对分析结果中贡献量较大的顶棚,进行形貌优化处理,对右窗和右门进行加厚处理。结果表明,车内噪声在频率20~200 Hz范围内的声压级水平得到比较明显的改善,整体噪声水平下降3.01 dB(A),有效改善驾驶室内声学环境,为同类驾驶室内低噪声设计提供案例依据。

拖拉机驾驶室振动大问题研究及改进

文章运用频谱峰值保持数据处理方式,得到了拖拉机在原地状态下振动从振动源传递到驾驶室内部的峰值变化。经过分析发现驾驶室整体振动大的原因在于隔振未起到效果,及驾驶室前壁板与振动源存在直连。通过改进隔振软垫及前壁板直连问题有效降低了驾驶室整体振动,达到了预期效果。

基于人机工程的压雪车驾驶室舒适性研究

目的 压雪车是滑雪场运营的必需车辆,驾驶员通常要在夜间低温恶劣环境下连续作业,这对其驾驶室设计的人因安全性和驾驶舒适性提出了高要求.方法 本研究以人机工程学理论为基础,针对第一款国产室外大中型压雪车SG400 的驾驶室,从作业空间、驾驶员视野、人机界面的控制元件布置及其功能设计等方面开展了安全和舒适性分析与评估.结果 SG400 压雪车驾驶室作业空间和驾驶员视野设计合理,满足人因安全要求;人机界面的部分控制元件布置和功能设计有待改善,并提出了针对性的优化建议.结论 为国产压雪车的人因安全与舒适性设计、压雪车相关设计标准的制定提供理论依据.

商用车驾驶室七轴道路模拟试验台设计开发

开展商用车驾驶室台架耐久测试,通常需要用到重型六自由度振动台、六立柱、八立柱等进口专用设备,由于国内设备资源紧缺,大大制约了商用车驾驶室台架耐久测试工作的开展。为弥补该类专用设备资源紧缺的不足,本文介绍了适用于驾驶室台架耐久测试的另一重要方式——驾驶室七轴道路模拟试验台,并详细介绍了其设计开发方法。

基于柔性光伏组件的重型卡车驾驶室供能系统的实验研究

中国重型卡车保有量大,驾驶员工作强度极大,驾驶室内空间有限且封闭,提高驾驶员的热舒适性对于缓解其疲劳、提高行车安全性具有重要意义。为在提高驾驶员热舒适性的同时减少重型卡车的能源消耗,研发了一套基于柔性光伏组件的重型卡车驾驶室供能系统,以国产重型卡车中销量最高的车型为例搭建了重型卡车驾驶室实物模型,对使用柔性光伏组件供电和半导体制冷装置实现驾驶室局部温度控制和充放电技术集成的应用方法进行了探索,并通过实验从局部温度控制策略、光伏发电与变负载充电关系这两个方面对本供能系统设计的合理性进行了验证。研究结果表明:以长沙地区为例,经计算,重型卡车(平稳运行时)驾驶室内的夏季制冷总负荷为3995 W,使用6组(共18片)半导体制冷片组即可达到驾驶室局部的制冷效果。使用人工环境箱模拟长沙地区夏季、冬季环境温度进行局部温度控制效果实验,本供能系统的制冷和供暖效果均可满足人体的热舒适性需求,验证了所提出局部温度控制策略的可行性。根据光伏发电与变负载充电实验,1块XZL-A100型单晶硅柔性光伏组件的年发电量约为13.3 kWh,本供能系统的光伏发电模块采用6块单晶硅柔性光伏组件并联,发电量可以满足重型卡车驾驶室局部温度控制的用电需求。

某电动商用汽车驾驶室NVH性能分析

为研究车辆驾驶室噪声、振动、声振粗糙度(noise vibration harshness,NVH)性能,采用有限元软件建立某款电动商用车驾驶室和声腔有限元模型并进行声腔模态分析;以底盘左、右前减振器安装点为激励点,驾驶员右耳处为响应点进行噪声传递函数(noise transfer function,NTF)分析,并与车辆标准声压级对比。结果表明:建立的声腔模态振型分布均匀合理,声腔模态各阶固有频率避开了车辆固有频率100.8 Hz,防止共振发生;对比车辆标准声压级要求,该模型响应点声压级在65 dB以内,满足NVH性能标准。

基于PMV-PPD的装载机驾驶室热舒适性分析

为了改善装载机驾驶室的热舒适性,应用计算流体力学CFD技术建立驾驶室有限元模型,采用雷诺平均Navier-stokes方法和Realiable k-ε湍流模型对驾驶室内流场进行仿真计算,得到车室内温度场和速度场的分布,通过试验与仿真对比分析,误差在10%以内,验证了所建模型的准确性和可靠性。在此模型的基础上,提出利用VC++语言对热舒适性评价指标PMV-PPD进行UDF编写,得出车室内PMV-PPD的分布规律。结果表明:在设定的环境条件下,除部分区域的热舒适性不能令人满意外,驾驶室整体热环境处于相对舒适的状态,人体表面的PMV-PPD值分布相对合理,基本满足-0.5<PMV<+0.5,PPD<10%的标准要求。

基于混合FE-SEA方法的汽车驾驶室声学包优化设计

以某车型为研究对象,基于混合有限元——统计能量方法建立了驾驶室的中频噪声预测模型,通过实车试验,获取待测工况下的激励信号,并验证构建的驾驶室混合FE-SEA模型的准确性;然后分析车内噪声贡献度,确定声学包优化的主要方向,采用拉丁超立方设计方法,以此构建克里金近似模型。基于遗传算法对声学包布置参数进行优化设计,并验证了优化方案效果。结果表明,合理优化关键板件的声学包布置参数能够有效降低驾驶室噪声水平。