减振装置、驾驶室及其疲劳寿命与轻量化协同优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种减振装置、驾驶室及其疲劳寿命与轻量化协同优化方法，所述减振装置包括第一减振单元，所述第一减振单元包括防护网、固定板、底座、导向元件、第一弹性元件和限位元件；所述固定板与所述底座相对设置，且与防护网相连；所述导向元件位于所述固定板与底座之间，且与所述底座相对设置，其与底座之间形成运动空间，所述底座还用于与驾驶室本体相连；所述第一弹性元件设于所述运动空间内；所述限位元件的一端与所述底座相连，另一端与所述固定板配合对所述第一弹性元件的行程进行限位。本发明专利技术能够有效降低驾驶室振动，解决司机人员的舒适性和振动疲劳故障问题，且实现了在满足驾驶室疲劳寿命达标的情况下，驾驶室总质量最轻。质量最轻。质量最轻。

【技术实现步骤摘要】
减振装置、驾驶室及其疲劳寿命与轻量化协同优化方法


[0001]本专利技术属于工程机械
，具体涉及一种减振装置、驾驶室及其疲劳寿命与轻量化协同优化方法。

技术介绍

[0002]工程机械施工作业时常伴随着大冲击和强振动，造成驾驶室地板、座椅振动大，导致司机人员的舒适性急剧恶化。同时，造成骨架拼接处、薄板件等结构开裂，振动疲劳故障问题凸显。为解决司机人员的舒适性和振动疲劳故障问题，一般在驾驶室底部安装减振器以过滤来自发动机和作业装置的振动。但减振器因其固有特性，造成其在低频区隔振效果差。
[0003]申请号为201911280029.9的中国专利技术专利申请中，公开了一种驾驶室骨架、驾驶室及挖掘机，包括驾驶室主骨架、驾驶室右下覆盖件、右覆盖件、前上覆盖件、顶部覆盖件、后部覆盖件和左覆盖件焊接组成。驾驶室主骨架由金属异型材、矩形管及加强筋焊接而成封闭结构，结构稳定、简单，强度高。该方案存在3类常见问题，(1)驾驶室结构方面的设计冗余量较大，造成其过重，生产成本高、使用经济性低。(2)仅考虑结构静态疲劳，没有考虑动态疲劳寿命，易造成局部位置应力集中、易发生开裂失效。(3)加强筋多为直板或折弯板，结构简单、补强效果有限。
[0004]申请号为202010837510.X的中国专利技术专利申请中，公开了组合型动力吸振器优化方法、系统、终端设备及存储介质，包括：建立设有相同数量及类型动力吸振器的组合型动力吸振器模型；在相同优化约束条件下，仿真分析根据动力吸振器质量、刚度、阻尼和阻尼率四个参数的五种组合模式的主系统幅频响应结果；基于主系统最大动力放大系数最小值最小化原则获取五种所述组合模式中的最优组合模式；根据所述最优组合模式获取每一动力吸振器的优化弹簧刚度；选用与所述优化弹簧刚度对应的优化动力吸振器。该方案基于主系统最大动力放大系数最小值最小化原则获取每一吸振器的优化刚度，且布置大尺寸或者多个小尺寸的吸振器会影响驾驶室空间及重量，可见，该方案仍然无法解决司机人员的舒适性和振动疲劳故障问题。
[0005]因此，设计一种新的减振装置并布置在驾驶室合理位置，以实现有效降低驾驶室振动。以及，提出一种适用于驾驶室的动态疲劳寿命与轻量化协同优化方法，同时使驾驶室疲劳寿命达标和驾驶室重量最优；成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出一种减振装置、驾驶室及其疲劳寿命与轻量化协同优化方法，能够有效降低驾驶室振动，解决司机人员的舒适性和振动疲劳故障问题。
[0007]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种适用于驾驶室的减振装置，包括第一减振单元，所述第一减振单元包括防护网、固定板、底座、导向元件、第一弹性元件和限位元件；
[0009]所述固定板与所述底座相对设置，且与所述防护网相连；
[0010]所述导向元件位于所述固定板与底座之间，且与所述底座相对设置，其与底座之间形成运动空间，所述底座还用于与驾驶室本体相连；
[0011]所述第一弹性元件设于所述运动空间内；
[0012]所述限位元件的一端与所述底座相连，另一端与所述固定板配合对所述第一弹性元件的行程进行限位。
[0013]可选地，所述限位元件包括限位筒和限位板；所述导向元件包括导向杆和导向板；
[0014]所述限位筒的一端与所述底座相连，另一端与所述固定板配合对所述第一弹性元件的行程进行限位；
[0015]所述限位板为弹性体，与所述固定板相连，且所述限位板可在限位筒内进行往复运动；
[0016]所述导向板与底座相对设置，二者之间形成运动空间；
[0017]所述导向杆的一端与所述底座相连，另一端依次贯穿所述导向板、限位板和固定板，所述导向板、限位板和固定板可沿所述导向杆进行往复运动。
[0018]可选地，所述第一弹性元件为螺旋型弹簧体或橡胶弹簧体；
[0019]所述橡胶弹簧体包括内金属环形体、橡胶外环体和凸台橡胶结构；
[0020]所述内金属环形体的内部为中空结构；
[0021]所述橡胶外环体围设在所述内金属环形体的外侧，且通过所述凸台橡胶结构与所述内金属环形体相连。
[0022]可选地，在所述橡胶弹簧体的一端，所述橡胶外环体的端部高于所述凸台橡胶结构和内金属环形体的端部，且所述内金属环形体的端部高于所述凸台橡胶结构的端部；在所述橡胶弹簧体的另一端，所述内金属环形体的端部高于所述橡胶外环体和凸台橡胶结构的端部。
[0023]可选地，所述内金属环形体的外径为橡胶弹簧体直径的1/3～2/3，所述橡胶外环体的厚度为橡胶弹簧体直径的1/10～1/3，所述凸台橡胶结构的直径大于或等于橡胶弹簧体直径的1/10。
[0024]可选地，所述第一减振单元还包括阻尼元件，所述阻尼元件为阻尼杆或颗粒阻尼材料；所述颗粒阻尼材料设置在所述橡胶弹簧体与所述导向板之间形成的密闭空间中。
[0025]可选地，所述第一减振单元的调频比为0.85～0.95。
[0026]可选地，所述减振装置还包括第二减振单元；所述第二减振单元包括固定框架、组合式质量块和第二弹性元件；
[0027]所述组合式质量块安装在所述固定框架内，其包括质量块固定架和多个与所述质量块固定架相连的子质量块，所述子质量块的数量和形状由待消除的振动频率确定；
[0028]所述第二弹性元件设于所述固定框架与组合式质量块之间，具有刚度和阻尼特性，且具备2个方向自由度。
[0029]可选地，所述第二弹性元件的调频比为0.90～0.97。
[0030]第二方面，本专利技术提供了一种驾驶室，包括第一方面中任一项所述的减振装置。
[0031]第三方面，本专利技术提供了一种适用于驾驶室的疲劳寿命与轻量化协同优化方法，包括：
[0032]将驾驶室本体内满足预设条件的待优化元件的板厚作为关键设计变量；
[0033]将优化前各满足预设条件的待优化元件的原始板厚和满足疲劳寿命指标时的最小板厚作为可行域；
[0034]以驾驶室总成疲劳寿命与驾驶室总成总重量为协同优化目标，以优化后驾驶室总成性能优于或等于优化前驾驶室总成性能作为约束条件，在所述可行域内进行插值，获得各关键设计变量的最优组合；所述驾驶室总成包括驾驶室本体和权利要求1
‑
9中任一项所述的减振装置。
[0035]可选地，所述将驾驶室本体内满足预设条件的元件作为关键设计变量，包括以下步骤：
[0036]获取预设的待优化元件；
[0037]挑选重量与驾驶室总成总质量之比大于设定阈值的待优化元件，并将板厚差异小于设定阈值的待优化元件编为一组，形成若干组合；
[0038]基于优化前的驾驶室总成有限元网格模型，通过降低某一组合中待优化元件的板厚，计算出不同板厚情况下，各组合所对应的疲劳寿命，并进一步计算各组合与驾驶室总成疲劳寿命之间的灵敏度；
[0039]删除灵敏度大于设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：包括第一减振单元，所述第一减振单元包括防护网、固定板、底座、导向元件、第一弹性元件和限位元件；所述固定板与所述底座相对设置，且与所述防护网相连；所述导向元件位于所述固定板与底座之间，且与所述底座相对设置，其与底座之间形成运动空间，所述底座还用于与驾驶室本体相连；所述第一弹性元件设于所述运动空间内；所述限位元件的一端与所述底座相连，另一端与所述固定板配合对所述第一弹性元件的行程进行限位。2.根据权利要求1所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述限位元件包括限位筒和限位板；所述导向元件包括导向杆和导向板；所述限位筒的一端与所述底座相连，另一端与所述固定板配合对所述第一弹性元件的行程进行限位；所述限位板为弹性体，与所述固定板相连，且所述限位板可在限位筒内进行往复运动；所述导向板与底座相对设置，二者之间形成运动空间；所述导向杆的一端与所述底座相连，另一端依次贯穿所述导向板、限位板和固定板，所述导向板、限位板和固定板可沿所述导向杆进行往复运动。3.根据权利要求2所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述第一弹性元件为螺旋型弹簧体或橡胶弹簧体；所述橡胶弹簧体包括内金属环形体、橡胶外环体和凸台橡胶结构；所述内金属环形体的内部为中空结构；所述橡胶外环体围设在所述内金属环形体的外侧，且通过所述凸台橡胶结构与所述内金属环形体相连。4.根据权利要求3所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：在所述橡胶弹簧体的一端，所述橡胶外环体的端部高于所述凸台橡胶结构和内金属环形体的端部，且所述内金属环形体的端部高于所述凸台橡胶结构的端部；在所述橡胶弹簧体的另一端，所述内金属环形体的端部高于所述橡胶外环体和凸台橡胶结构的端部。5.根据权利要求3所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述内金属环形体的外径为橡胶弹簧体直径的1/3～2/3，所述橡胶外环体的厚度为橡胶弹簧体直径的1/10～1/3，所述凸台橡胶结构的直径大于或等于橡胶弹簧体直径的1/10。6.根据权利要求3所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述第一减振单元还包括阻尼元件，所述阻尼元件为阻尼杆或颗粒阻尼材料；所述颗粒阻尼材料设置在所述橡胶弹簧体与所述导向板之间形成的密闭空间中。7.根据权利要求1所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述第一减振单元的调频比为0.85～0.95。8.根据权利要求1所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述减振装置还包括第二减振单元；所述第二减振单元包括固定框架、组合式质量块和第二弹性元件；所述组合式质量块安装在所述固定框架内，其包括质量块固定架和多个与所述质量块固定架相连的子质量块，所述子质量块的数量和形状由待消除的振动频率确定；所述第二弹性元件设于所述固定框架与组合式质量块之间，具有刚度和阻尼特性，且具备2个方向自由度。
9.根据权利要求8所述的一种适用于驾驶室的减振装置，其特征在于：所述第二弹性元件的调频比为0.90～0.97。10.一种驾驶室，其特征在于，包括权利要求1
‑
9中任一项所述的减振装置。11.一种适用于驾驶室的疲劳寿命与轻量化协同优化方法，其特征在于，包括：将驾驶室本体内满足预设条件的待优化元件的板厚作为关键设计变量；将优化前各满足预设条件的待优化元件的原始板厚和满足疲劳寿命指标时的最小板厚作为可行域；以驾驶室总成疲劳寿命与驾驶室总成总重量为协同优化目标，以优化后驾驶室总成性能优于或等于优化前驾驶室总成性能作为约束条件，在所述可行域内进行插值，获得各关键设计变量的最优组合；所述驾驶室总成包括驾驶室本体和权利要求1
‑
9中任一项所述的减振装置。12.根据权利要求11所述的一种适用于驾驶室的...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪翔宇，庄超，徐玉兵，张达，
申请(专利权)人：江苏徐工国重实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：