商用汽车减振座椅设计本科学位论文.doc

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1、河北工业大学毕业设计说明书(论文)作者：学号：学院：机械学院系(专业)：机械设计制造及其自动化题目：商用汽车减振座椅设计指导者：李欣业教授(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)毕业设计（论文）中文摘要本文首先给出了现在被广泛运用的并联型减振座椅模型，即阻尼器和弹性棒成并联布置（也称集中式减振模型）]，给出了其数学模型；然而并联式减振座椅的有效工作频率范围较窄，本文给出串联型减振座椅模型，即阻尼器和弹簧串联布置（也称为分布式减振模型），并给出其数学模型，有关文献[13]称它能宽频范

2、围内放大阻尼，大大提高减振效果；本文还尝试将串联、并联机构进行整合，组成复合型减振座椅模型，并且给出了其数学模型。本文根据多种文献，确定了模型中阻尼系数、弹簧刚度系数，进而运用MATLAB中仿真模拟技术，对各种减振座椅的数学模型在相同系数下进行了模拟，综合比较仿真结果，得出串联型弹性棒在上时减振座椅具有更好的减振效果，为座椅生产提供参考。关键词：减振座椅并联式减振模型串联式减振模型复合式减振模型MATLAB仿真2001级本科生毕业论文第62页共64页1绪论1.1汽车座椅动力学及其研究内容随着社会的

3、发展，汽车在世界各国国民经济和社会生活中起到越来越重要的作用，它与人们的生活息息相关。有车族们与车相伴的时间越来越长，这使得汽车座椅减振研究成为汽车技术中重要得一个环节。车辆在行驶过程中，因不平路面（如搓板路面）激励而引起车身振动，通过车底板、坐垫传递给人的身体，引起人全身的振动。超过人体生理界限的振动会对驾乘人员的生理和心理造成不良的影响，主要表现为视力疲劳下降，身体疲劳，腰酸悲痛，从而导致驾驶中注意力不集中，甚至引发恶性交通事故。振动影响人体健康主要取决于4方面：1)振动的振幅值；2)组成振动

4、的各种频率；3)处于振动的时间长短；4)振动方向。人体工程学指出：在正常重力作用下，人体对4-8Hz，10--12Hz，20--25Hz的频率垂直振动能量传递较大。有关文献[13]还指出，人体各个器官的共振频率大致如下：头部为2-3Hz，眼部为18-50Hz，腹部为4-5Hz，手为30---40Hz，神经系统为250Hz左右，为此避开人体各个器官的共振频率将减小振动对人体的影响。振动对人体的危害严重影响到人体健康，消除或最大限度地减少振动对人是有好处的。座椅是“人---车---路”系统中一个重要的

5、组成部分，提高座椅的减振性能，会改善车辆的平顺性，提高乘坐舒适度。汽车座椅动力学主要研究在弹性棒和阻尼器在各种组合布置的情况下，调节弹性棒的刚度系数k和阻尼器的阻尼系数c以达到最佳的减振效果。这里最佳的减振效果是指：1)降低振源激励导致坐垫振动的坐垫振幅;2)要争取更短时间内把坐垫振动幅值衰减到最小;3)还要争取座椅的固有频率避开车身的固有频率，避免产生共振;4)避免减振座椅对振源激励减振后座椅达到稳定后的频率与人敏感频率区重合，更应该避开人体器官的固有频率。汽车动力学的主要研究内容就是上述几个方

6、面，在动力学研究中不断有新的力学模型提出，这使得减振座椅的优化成为可能。1.2汽车座椅减振研究中的参数设定2001级本科生毕业论文第62页共64页振动是由不同的路面激励引起的,在车辆座椅的研究中振源来自车辆的底板。振源是由振幅和振动频率合成的,同时振动危害的大小还取决于振动的时间与方向。振幅、振频、振动时间和振动方向,直接与路况和车辆运行状态有关,其合成是一个随机变量。因为驾乘人员是坐在座椅上的,因此我们首先对设计参数的确定做出如下规定:1)由于在重力场的作用下,垂直振动的能量传递最大,因此本课题

7、主要研究垂直振动的隔离和减少；2)振动通过支承面（即座椅坐垫）而整体地传递给身体的各个部分；3)对人体最有害地频率是4—8Hz在引起的振动最大幅度地降低；4)驾乘人员的体重适应范围是45-110kg,确保不同体重的人都会有最佳隔振、减振效果；5)隔振减振架地固有频率控制在1--2Hz,其目的是为了避免与车辆底板发生共振。有关文献[12]指出，在减振座椅设计中考虑到以下原则：1)框架应有足够的强度和刚度,确保与座椅连接方便；2)支承运动部件采用锰钢矩管,确保重量轻,强度高；3)运动部件全部采用滚动轴

8、承,最大限度减少阻尼,有利于整个减振架固有频率地降低；4)对不同体重均有最佳减振效果,调节灵活方便；5)用水平拉伸弹簧克服垂直振动。1.3本论文研究目的及内容对于先在存在的多种减振座椅模型，本文运用MATLAB数值计算功能，图形仿真功能，针对几种减振座椅模型的仿真比较，得出其中减振效果最佳的，作为汽车生产的理论依；本文的仿真分析过程提供了一种新的座椅模型比较方法。不平路面激励引起车身振动，振动会使驾乘人员视力疲劳下降，身体疲劳等症状，在人们对汽车驾驶舒适度要求越来越高的时候，出现了