多自由度人体垂向振动模型建立与研究.pdf

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1、机械设计与制造第2期52MachineryDesign&Manufacture2016年2月多自由度人体垂向振动模型建立与研究屈国庆·，陈春俊，林建辉，邓力(1．西南交通大学机械工程学院，四川成都610031；2．西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031；3．中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122)摘要：为准确模拟高速列车运行过程中人体振动情况，针对既有研究对人体各部位进行单独分析时自由度较少的限制，提出了人体坐姿九自由度垂向振动动力学模型，利用样条插值对实验值数据进行扩充并依据最小二乘原理对模型参数进行辨识，同时对模型进行振动响应分析。结果表明：考虑上下肢振

2、动的九自由度人体垂向振动模型具有较高的准确度；人体振动情况与车体有较大差异；在相同的激励作用下，人体不同部位振动响应差异也较大，为高速列车乘坐舒适性的提高提供了相关理论参考。关键词：多自由度；垂向振动；参数辨识；振动响应中图分类号：TH16；TP39；U270文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)02—0052-04EstablishmentandResearchofMulti-DegreeVerticalVibrationHumanModelQUGuo—qing，CHENChun~un，LINJian-hui，DENGLi(1．SchoolofMechanicalEn

3、gineering，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China；2．StateKeyLaboratoryofTractionPower，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China；3．ChinaAutomotiveEngineeringResearchInstituteCo．，Ltd．，Chongqing401122，China)Abstract：Toaccuratesimulatethehumansuferedvibrationduringtheproc

4、essofhigh-speedtrainsrunning，itproposedninedegreeoffreedom(DOF)dynamicsmodelofseatedhumanboexposedtoverticalvibrationconsideringthelimitationoflessdegreeoftheexistingstudieswhileanalyzingthevibrationcharacteristicofthehumanboayseparateSolvedtherestrictionoftheseattohumanheadtransferfunction(STH)

5、experimentaldataquantitybysplineinterpolation，obtainedthemode1．parametersbyparameteridentificationbasedontheprincipleofleastsquares．Resultsshow：thenineDOFmodelwhichconsideringtheupperandlowerlimbsvibrationhasthehighestmodelaccuracy；humanbo’svibrationandvibrationfromthevehiclebohaveabigdiference，

6、thevibrationre~onsediferencesamongdiferentpartsofthehumaninsameincentivesarealsolarge，thisCanprovidetheoreticalreferencestotheimprovementofridecomfortofhighspeedtrain．KeyWords：Multi-Degree；VerticalVibration；ParameterIdentification；VibrationRe~ome1引言析了大量文献报告的人体坐姿试验数据、人体建模方法、模型参数辨识方法及结果；文献口l针对有靠背人

7、体坐姿垂向振动特性，测随着我国高速列车向高速化和轻量化发展，车体受到轨道得了人体垂向振动实验数据，并根据不同侧重点建立了四种人体激扰而导致自身振动加剧【11，乘员舒适性问题越来越得到人们的坐姿模型。文献分析了人体建模的基本方法；文献[习提出四自由广泛关注。已有的旅客列车乘员舒适性评价标准，如UIC513—度坐姿人体垂向模型，并通过模型研究了人一车(人一椅)系统人体1994、ISO2631-4—2001等，均将车体本身运行的振动平稳眭作为和座椅的