非线性座椅悬架结构优化与实验分析

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1、第1苹绪论性”⋯。机动车辆驾驶员和乘员的乘坐舒适性，主要取决于座椅与人体的人机界面能否为人提供舒适而稳定的坐姿，驾驶员(或乘员)——座椅——车辆系统能否有效的隔离或衰减来自路面不平度的激励而产生的振动，以使驾驶员(或乘员)所承受的全身振动负荷低于规定的限制；驾驶员——座椅——驾驶室系统的几何位置能否为驾驶员提供良好的视野和相对于各种操纵机构与装置的舒适位置。汽车座椅舒适性设计主要包括静态舒适性、动态舒适性(又称振动舒适性)以及操纵舒适性三方面内容【l”。静态舒适性是指座椅在静止状态下提供给人体的舒适特性，静态舒适性主要与座椅尺寸参数、表面质量、调

2、节特性等有关；动态舒适性是指汽车在运动状态下通过座椅骨架以及软垫将振动传递到人体的舒适特性Il”，座椅的动态舒适性主要与振动特性有关；操纵舒适性是指座椅在驾驶员驾驶过程中，为完成驾驶动作所表现出的舒适程度，主要与座椅和车内其它部件的布置有关。在实际操纵过程中，乘员和驾驶员对舒适性的要求是不同的。首先，驾驶员担负驾驶汽车的任务，在整个行车过程中，驾驶员要求座椅能够满足动态舒适性以及操纵舒适性，同时，驾驶员也是一名乘员，这意味着驾驶员又要求座椅能够提供良好的静态舒适性。由此看来，如何满足驾驶员对舒适性的要求，就成了汽车座椅舒适性研究的关键问题之一。然

3、而，在座椅舒适性设计过程中，同时满足这三方面的设计要求是比较困难的。在进行座椅舒适性设计过程中，必须根据各种车辆的道路试验结果以及设计经验，找出既能适合工作需求，义能满足休息要求的最优方案。1．2．1汽车座椅的静态舒适性人体工程学足根据人体解剖学、心理学和生理学等特征，了解并掌握人的活动能力和其极限，使生产器具、生活用具、工作环境等和人体功能相适应的科学【l31。座椅静态舒适性是人体工程学在座椅设计中的具体应用，通过人体舒适坐姿、合理的体压分布、人体测量基本数据和视觉美学等使座椅的设计满足人的生理和心理的要求，为乘员提供舒适、安全的驾驶和乘车条件

4、㈣。燕山大学工学硕上学位硷文1．2．2汽车座椅的动态舒适性汽车座椅的动态舒适性与座椅以及人体的振动特性密切相关【I”。人体是一个复杂的系统，在不同的姿态下所表现出来的振动特性也各不相同：在立姿状态下，人体的共振频率在5～12Hz；在卧姿状态下，人体的共振频率在3-4Hz：在坐姿状态下，人体的共振频率在4～6Hz。其中胸、腹部的共振频率在4～8Hz，头、颈部的共振频率在20～30Hz，由此看来，人体的振动响应分布在低频30Hz以下。研究结果表明：4～8Hz是人体对垂直方向振动的敏感区域，此时身体部分区域容易产生麸振，随着频率的增高，敏感度下降。因此

5、，在进行汽车和座椅动态舒适性设计时尽量避开这些区域。另外，座垫、靠背、地板三个支撑面中，座垫与人体接触表面垂直方向的振动对人体的影响最大，占三个方面中的70％。那么，在动态舒适性设计时应把座垫的垂直振动研究放在首位。为了提高汽车的乘坐舒适性，除了要提高路面品质，以减少振源外，更主要的足使汽车因路面等产生的振动有良好的隔振性能。汽车上除了隔振能力较小的轮胎外，悬架和座椅的特性，以及它们的相互匹配足十分重要的。因此，座椅设计就是要合理的选择振动参数，力图减小传到人体的振动加速度，尽量避免传递人最敏感的频率的振动。对汽车而言，垂直振动对舒适性的影响最大

6、，而对振动影响最大的因素，则是振动系统的固有频率和传递函数1161。1．2．3汽车座椅的操纵舒适性从座椅的操纵舒适性角度考虑，座椅设计应该更趋向于人性化，即以人为中心，尽量为驾驶员和乘员在整个操作过程中提供最舒适的工作和乘坐环境。一方面，就座椅的各种调节装置而言，应该是使操作更容易实现，并且更容易达到，如座椅高度调节装置，应方便操纵，即在有乘员乘坐的情况下，很小的力就可以实现位置的调解。另一方面，在保证静态舒适性的前提下，为驾驶员提供更为广阔的操纵空间，也将成为座椅操纵舒适性设计的主要研究方向。4第1章绪论1．3汽车座椅的动态舒适性的评价方法国外

7、学者认为【J”，对汽车振动舒适性评价的影响因素有三个：客观的生理因素、主观的心理因素、评价者的差异。人体对振动的反应可分为两个过程【”J：一个过程是振动传递到人体后引起的人体各部位的振动响应；另一个过程足由于人体的振动响应而引起的生理反应。第一个过程对应着客观物理评价，第二个过程对应着主观感受评价。显然，把这两个过程结合起来，是物理上的客观指标与主观感受联系在一起，这样就可以量化人体的动态舒适性。但从研究来看，两种评价方法还不能很好吻合。而客观物理量表达方式简单，易于测量，目前较有影响的客观物理量评价方法有：(1)乘坐舒适性系数法(简称RCL法)

8、此法于1948年提出，后为SAEJ6a及日本国营铁路所推荐。(2)吸收功率法(简称AP法)用代表人体振动系统内部所吸收能量的多少即平均功