某自行火炮座椅悬架非线性特性研究

摘要

自行火炮由于工作环境复杂、路面条件差及车辆动力传动系统振动等原因导致驾驶员承受严重的全身低频振动，这种振动导致多种职业病，对驾驶员身心造成伤害，不仅影响作战能力，而且对相关职业病的治疗也增加了社会成本。自行火炮座椅是振动向驾驶员传递路径中的关键一环，与驾驶员直接大面积接触，座椅悬架对座椅的隔振性能起决定作用。本文研究了其静态特性，建立了8自由度自行火炮座椅-人系统动力学模型，研究了其动态特性，并设计了一种基于旋转杆机构的座椅非线性悬架。论文完成的主要工作如下： (1)座椅非线性悬架静态特性研究。基于能量守恒原理建立了自行火炮座椅非线性悬架静态特性数学模型，并应用ADAMS软件进行了仿真验证，在此基础上分析了各主要设计参数对座椅非线性悬架静态特性的影响。另外，通过分析典型线性隔振运动传递曲线及公式，提出刚度、阻尼之间相互匹配的。通过以上分析表明可通过合理匹配关键设计参数来实现悬架具有理想的零刚度、任意线性刚度、最小刚度为正值或零的非线性刚度特性，这对自行火炮座椅悬架低频隔振性能改进具有十分重要的现实意义。 (2)自行火炮座椅-人系统动力学建模。基于拉格朗日方程建立了8自由度自行火炮座椅-人系统动力学模型，该模型具有8个广义自由度，且各几何参数按照自行火炮座椅与人之间关系确定。最后，给出所建立的8个自行火炮座椅-人系统动力学方程表达式。该模型含有来自于人体躯干角度变化引起的几何非线性以及座椅悬架的非线性特性。 (3)自行火炮座椅-人系统动态特性研究。建立简谐激励、多频率组合激励、随机激励和冲击激励4种激励模型，将各激励模型分别与座椅-人系统动力学模型耦合，应用MATLAB采用四阶龙格库塔法进行数值求解，并研究了自行火炮座椅-人系统动态特性。结果表明悬架刚度和阻尼特性相比座椅其他参数而言，对座椅-人系统动态特性的影响最显著，这对自行火炮座椅-人系统参数匹配设计奠定了基础。 论文提出的非线性座椅悬架设计理论及基于旋转杆机构的新型隔振悬架，对减少振动向驾驶员的传递，提高自行火炮振动舒适性具有重要意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 自行火炮振动特点及振动对人体的影响

1.3 非线性隔振技术研究现状

1.4 论文研究的主要内容

2 座椅非线性悬架静态特性

2.1 引言

2.2 一种新型座椅非线性悬架

2.3 静态特性建模

2.4 静态特性分析

2.5 低刚度悬架对阻尼特性的需求分析

2.6 本章小结

3 座椅-人系统动力学建模

3.1 引言

3.2 拉格朗日方程

3.3 座椅-人系统力学模型

3.4 座椅-人系统动力学建模

3.5 本章小结

4 座椅-人系统动态特性

4.1 引言

4.2 基于四阶龙格库塔法座椅-人系统动力学模型求解

4.3 激励建模

4.4 振动舒适性评价指标

4.5 座椅-人系统动态响应分析

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及所取得的研究成果

致谢