摘要  通過理論分析和振動測試，探索了工農(nóng)一5型手扶拖拉機手把振動主要振源及其振動特性，并根據(jù)國際標準IS0 5349進行了振動評價，發(fā)現(xiàn)手把振動的主要激勵源是發(fā)動機，研究結果為手拖手把減振裝置的研制提供了理論依據(jù)，關鍵詞  工農(nóng)一5型手扶拖拉機；手把；振源；振動特性；幅值頻譜中圖分類  S219.6

    目前我國手扶拖拉機的保有量已達800萬臺，其使用范圍很廣，不僅用于農(nóng)田作業(yè)，而且大量用于短途運輸．由于手扶拖拉機手把結構為一懸臂梁，動力為單缸柴油機，造成手扶拖拉機工作時手把劇烈振動，通過研究發(fā)現(xiàn)，當手受到較長時間劇烈振動時，輕者工作效率降低、路感遲鈍、甚至導致交通事故，重者將引發(fā)肢端血管痙攣、關節(jié)變形、神經(jīng)末梢障礙、頭暈和記憶力衰退等癥狀，手把振動嚴重地危害了駕駛員的身體健康和交通安全，因此，對手扶拖拉機手把振動特性的研究具有重要的理論意義和實用價值．

1  振源分析

    手扶拖拉機手把的振動來自發(fā)動機和路面這兩個主要激勵源．

1.1發(fā)動機激勵

    手扶拖拉機的發(fā)動機為單缸機，其平衡性能差，活塞和連桿等運動所產(chǎn)生的慣性力和汽缸內(nèi)燃氣壓力是手拖手把振動的主要激勵源．

    根據(jù)內(nèi)燃機動力學理論‘11可知，四沖程單缸發(fā)動機的扭矩Y’由汽缸內(nèi)燃氣壓力產(chǎn)生的扭矩？’。和慣性力產(chǎn)生的扭矩l’，組成，11。和F均是周期性波動變化，對它們進行諧波分析可得式.  叫為發(fā)動機角速度，由此可見扭矩了1中不僅應含有同發(fā)動機轉(zhuǎn)速的相應頻率成整數(shù)倍的倍頻分量，而且還包含有1/2倍頻的諧波成分．

1.2路面激勵

    手扶拖拉機是在鄉(xiāng)村公路上行駛，凹凸不平的路面會產(chǎn)生路面激勵，從而引起手把的振動，但由于手扶拖拉機輪胎的氣壓較低，遇到路面的凹凸處時輪胎變形較大，路面與輪胎接觸時間較長，而且輪胎橡膠層很厚，對沖擊有較大的阻尼作用，所以沖擊引起的振動衰減較快．前人研究結果表明，路面激勵引起的手把振動加速庋僅占手把振動加速度的20%左右口]．可見，手把的主要振動激勵源是發(fā)動機，因而，可以用靜態(tài)測試代替路試，使測試工作大為簡化．

2  手把振動測試

2.1  試驗方法和測試設備

2.1.1試驗方法    把拖拉機停在平坦的水泥地面上，駕駛員摸擬工作狀態(tài)握住手把，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3 000 r／min，分別測取各測點的三向加速度信號，根據(jù)IS0 5349-1986(E)[31的規(guī)定，測試點(H點)應在手柄與手接觸處之間或附近，坐標原點應置于手的第三掌骨．（本試驗中H點在手把橡膠套部位距端部2/3處‘41），其方向如圖1所示．為了研究振動在整個手把上的傳遞規(guī)    為保證三軸向互相垂相相交，自制一傳感器律，我們在手把上另取4個測試點（圖2）． 支架裝于手把上．試驗時，傳感器測試的加速2.1.2測試設備    手把的三向加速度測    度信號由YE5938動態(tài)數(shù)據(jù)采集器采集和記取用3個重量輕、頻響特性好的CA-YD127    錄，利用該采集器可在現(xiàn)場直接顯示信號的型加速度傳感器代替整體式加速度傳感器， 時域波形、功率譜及加速度的最大值和有效值，以便對測試過程進行監(jiān)視．

2.2試驗結果及分析

    試驗時，YE 5938動態(tài)數(shù)據(jù)采集器記錄的數(shù)據(jù)通過RS 232-C串行接口傳遞到AST486微機處理系統(tǒng)中，利用MFD2振動監(jiān)測軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析，分析頻帶為0-2000 Hz．

    發(fā)動機為3 000 r／min時H點礬、yh、‰三個方向的時域波形和幅值頻譜見圖3，從圖3中可以清楚地看到發(fā)動機激勵的頻率特性．Xh、弘、Z三個方向振動的最大峰值點均出現(xiàn)在50 Hz(即發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3 000 rlmin時的工作頻率)處，其它的主要峰值點出現(xiàn)在25、75、100、125、150、175和200 Hz等處．即手把振動的頻率包括工作頻率及工作頻率的1/2、3/2、2、5/2、3、7/2和4等倍頻率的諧波成分，這和1.1節(jié)中的理論分析結果是完全相符的．另外，還可發(fā)現(xiàn)振動能量主要集中在0～200 Hz范圍內(nèi)，3個方向中，z方向的振動最嚴重．

    A，B，C，D等點處的振動規(guī)律和H點處極為相似，限于篇幅，其時域波形和幅值頻譜此處從略．對各點的振動加速度頻譜的主要峰值（表1）加以比較可見，振動在手把扶手架上的傳遞是被逐漸放大的，這說明扶手架結構對振動非但無衰減作用，相反卻使來自發(fā)動機的振動得到一定程度的放大．

3  手把振動的評價

    本文按IS05349標準中的相對評價法進行評價．標準建議按三軸向中加權加速度最大的一軸進行評價，圖4為IS05349標準的評價曲線，它表示了4小時頻率加權能量等效加速度振動病發(fā)病前的受振年限7’r和發(fā)病率C三者之間的關系，    其中4小時頻率加權能量等效加速度可