汽车座椅悬置的设计研究

发布时间：2020-08-07 07:45

【摘要】：随着人们生活水平的提高,汽车的使用越来越广泛,同时对汽车的驾乘舒适性要求也越来越高。基于准零刚度的汽车座椅悬置在其平衡位置附近具有高静刚度低动刚度特性,其起始隔振频率很低,能有效隔离对人体伤害较大的低频振动,同时具有结构简单、易于实现、工作可靠和成本低等优点,有广泛的应用前景,是座椅悬置的发展方向之一。本文设计制造了一种基于正刚度机构(竖直弹簧)与负刚度机构(水平预压缩弹簧)并联的汽车座椅悬置(该座椅悬置结构已申请国家发明专利:一种可调的高隔振性能汽车座椅悬置结构,申请号:201810245963.6),通过理论研究、仿真分析和试验研究等手段系统的研究了该座椅悬置的静力学特性和振动特性。其主要研究内容和结论如下:(1)理论研究了座椅悬置的刚度特性,分析了水平弹簧预压缩量对刚度的影响规律,得到座椅悬置在平衡位置具有准零刚度特性的条件,且该座椅悬置需要调节机构调整其静平衡位置到一个固定的特定位置。对座椅悬置建立动力学模型并对其求解,分别得到座椅悬置在不同水平弹簧预压缩量和不同等效阻尼下的位移传递率特性,和座椅悬置在不同类型激励下的时域响应。研究结果表明,当激励频率高于2Hz时,座椅悬置具有良好的隔振性能,隔振率高于60%。(2)对座椅悬置进行结构设计,将其分为竖直弹簧安装与调节机构、负刚度机构、悬置高度调节机构、导向机构等机构,实现其对不同体重、不同身高乘员的调节功能。对每个机构进行结构设计,并对重要零件进行校核。对设计的零件进行三维建模并在UG软件中进行虚拟装配,检查是否有干涉和进一步优化结构。(3)建立ADAMS仿真模型,在不同等效簧载质量、不同频率位移激励条件下进行仿真。仿真结果表明:座椅悬置的共振频率出现在0.5Hz~0.75Hz之间,悬置的起始隔振频率约为1Hz;当激励频率高于2Hz时,座椅悬置的隔振率在65%以上,且等效簧载质量越大,隔振率越高。仿真结果与理论分析结果相符合。(4)制造了座椅悬置样机,测量了其静力学特性,座椅悬置样机存在小刚度区间,范围约为40mm,刚度约为3000N/m。搭建了动力学实验系统,并进行实验。实验结果表明,该座椅悬置样机的固有频率约为1.4Hz,起始隔振频率约为2Hz,当激励频率高于4Hz时,隔振率高于50%。该座椅悬置具有良好的隔振性能。本课题的研究证实了基于准零刚度的座椅悬置具有优异的隔振性能,为汽车座椅悬置提供了一种新的设计方案,研究结果对座椅悬置设计有重要参考价值。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.836
【图文】：

原理图,刚度,原理图,负刚度

位置附近具有高静刚度低动刚度特性，有很好的承载始频率非常低，对低频振动或超低频振动有很好的隔过调节机构调整被动座椅悬置的某些特性参数，使悬身高的驾乘人员，都能有很好的隔振性能，具有很好于准零刚度的被动座椅悬架的结构设计、系统特性及乘舒适性具有非常重要的实际价值与意义。研究现状及分析度系统的研究现状刚度并联的准零刚度系统原理如图 1.1 所示。当线性弹力平衡后，在静力平衡位置处并联合适的负刚度机构的负刚度机构对被隔振对象不起支撑作用。所构成系性特性，在静平衡位置附近的刚度趋近于零且大于零达到隔离低频振动的目的。

示意图,并联结构,弹簧,示意图

重庆大学硕士学位论文[5]首先对准零刚度系统的理论进行了全面的阐述，arrella 等人[6-8]提出了由一个竖直线性弹簧并联两统，如图 1.2 所示，并研究了其静力学特性和平衡表明当结构参数满足一定关系时，系统在平衡位倾斜的线性弹簧的初始角度在48 57 范围内时，线的变化率最小。

示意图,连杆,弹簧,结构示意图

图 1.2 三弹簧并联结构示意图Fig.1.2 Schematic diagram of three spring parallel structurenvacic 等人[9]又改进了该系统的结构，用两个倾斜的非线性弹簧代线性弹簧，并对其施加预应力，研究结果表明：具有预压缩量的非使该系统在平衡位置附近更大位移范围内具有较小刚度特性。在此10]采用四个倾斜的线性弹簧作为负刚度机构，分析了其静力学特性了其动力学隔振性能。献和张施祥等人[11-14]提出了用两个对称安装的连杆-弹簧机构作为负零刚度系统，如图 1.3 所示，从系统的工作原理、动力学特性、应用系统的研究。研究结果表明该系统在静平衡位置附近具有良好的低

【参考文献】