基于正负刚度弹簧并联的车辆座椅隔振技术的研究

摘要

汽车座椅减振是汽车减振的重要环节，直接影响着汽车的舒适性。设计性能优越的座椅减振元件对提高汽车的舒适性具有重要作用。传统的线性被动减振元件如金属弹簧结构简单，成本低，但隔振频带窄，自适应性差;新型的主动控制减振元件隔振效果好，但耗能大且难于控制。而非线性被动控制元件则可以很好的解决上述问题。正负刚度并联弹簧作为一种新型非线性被动控制减振元件，对提高汽车舒适性具有重要意义。
　　本文基于正负刚度并联相消原理设计了新型汽车座椅弹性元件，并建立了其力学及数学模型进行分析。其原理为将正负刚度弹簧并联，正刚度弹簧作为承载弹簧，负刚度弹簧用于抵消正刚度，从而使减振系统的总刚度减小，固有频率降低。实现汽车座椅的减振要求。
　　采用ADAMS虚拟样机技术建立了正负刚度并联座椅减振机构的模型，用正弦激励模拟驾驶室地板的输入进行仿真，得到杆长、正负弹簧刚度等结构参数、以及激励振幅与座椅振动振幅的关系曲线，并对其进行分析。为机构的参数设计提供了依据。
　　采用均匀设计法对仿真试验进行优化设计，从而在较少试验次数的条件下，得到了更好的座椅正负刚度并联减振机构的参数，使机构得到优化。结果表明，优化后，座椅的减振效果更好。
　　在ADAMS中建立了人体-座椅五自由度模型，将人体模型分别加在正刚度减振机构和正负刚度并联减振机构上进行仿真，分别得到了人体头部、躯干上部、躯干下半部、臀部腿部和座椅的加速度曲线。结果表明，与未加负刚度的减振机构相比，人体加速度明显减小，舒适度得到有效改善。在此基础上，自行设计了用于负刚度机构的预压弹簧。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 汽车座椅隔振机构的发展现状

1．3 正负刚度并联弹簧的发展现状

1．4 汽车座椅振动的研究方法

1．5 汽车座椅隔振机构设计要求

1．6 汽车座椅舒适性评价方法

1．7 本文选题的意义和主要内容

2 正负刚度并联隔振研究

2．1 正负刚度概念及其载荷变形关系

2．2 正负刚度并联机构隔振原理

2．3 负刚度机构实现

2．4 正负刚度弹簧并联力学建模与分析

2．5 本章小结

3 ADAMS建模与仿真

3．1 ADAMS仿真软件简介

3．2 正负刚度并联机构建模

3．3 正负刚度并联机构仿真

3．3．1 预压缩量与振幅的关系

3．3．2 预压弹簧刚度与振幅的关系

3．3．3 连杆杆长与振幅的关系

3．3．4 激励频率与振幅的关系

3．3．5 激励幅值与振幅的关系

3．3．6 人和座椅总质量与振幅的关系

3．4 ADAMS仿真结果分析

4 基于均匀设计法的参数优化

4．1 均匀设计法

4．1．1 均匀设计法的原理

4．1．2 均匀设计流程

4．1．3 均匀设计表

4．1．4 均匀设计法与正交试验法的比较

4．2 座椅参数的均匀设计优化

4．2．1 确定试验目标与因素水平

4．2．2 选取均匀设计表

4．2．3 试验与分析

5 优选方案仿真及弹簧设计

5．1 优选方案仿真

5．1．1 人体-座椅五自由度模型建模

5．1．2 人体-座椅动态加速度仿真

5．2 预压弹簧设计

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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