载货车座椅—驾驶室耦合系统的五悬置振动理论研究

发布时间：2022-07-09 16:43

　　座椅-驾驶室耦合系统是载货车辆的重要组成部分,其悬置决定着驾驶员驾乘舒适性。然而,目前该系统的振动机理尚不完全清楚且其悬置参数缺乏可靠的正向匹配理论,制约了舒适性进一步提升,引发了驾驶疲劳、公共安全等一系列突出问题。针对上述问题,论文以载货车座椅-驾驶室耦合系统为研究对象,提出了“五悬置”研究理念,创建了载货车座椅-驾驶室耦合系统动力学模型,探明了系统振动机理,建立了悬置参数正向匹配方法,试验表明了所建模型和方法的可靠性和有效性,为舒适性提升提供了理论支撑。主要研究工作及创新成果如下:1、根据系统工程的观点,将驾驶员座椅及驾驶室视为一个完整系统,摒弃传统空间上与下的观念,将座椅悬置视为驾驶室第五个悬置,提出了“五悬置”研究理念,从运动学角度揭示了系统多维耦合特征,创建了能够反映系统各部分动态相互作用的座椅-驾驶室耦合系统非线性动力学模型及方程。模型考虑了减振器、弹簧、稳定杆、橡胶衬套及导向机构等元器件的非线性因素,建立了相应的子系统模型。其中,包括:提出了一种剪式低频隔振座椅系统并利用虚功原理创建了座椅悬置非线性弹性力的解析表达式及其动力学方程。2、基于所建立动力学模型及方程,通过系统... 

【文章页数】：192 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的
        1.1.3 研究意义
    1.2 座椅-驾驶室耦合系统悬置的发展述评
        1.2.1 座椅悬置系统的发展概述
        1.2.2 驾驶室悬置系统的发展概述
    1.3 座椅-驾驶室耦合系统振动及悬置隔振理论研究现状
        1.3.1 动力学建模研究现状
        1.3.2 振动机理研究现状
        1.3.3 悬置隔振理论研究现状
    1.4 论文的研究内容
第二章 座椅-驾驶室耦合系统振动评价方法及五悬置理念
    2.1 座椅-驾驶室耦合系统振动的评价方法
        2.1.1 振动系统固有特性的评价方法
        2.1.2 振动响应的评价指标
        2.1.3 驾驶员对振动响应的主观反应及量化方法
    2.2 座椅-驾驶室耦合系统的五悬置理念
        2.2.1 座椅-驾驶室系统的多维振动耦合特征
        2.2.2 五悬置理念的提出及意义
    2.3 本章小结
第三章 座椅-驾驶室耦合系统的动力学模型及方程
    3.1 座椅系统非线性动力学建模
        3.1.1 剪型低频隔振机构的提出
        3.1.2 剪型低频隔振机构的非线性力学模型
        3.1.3 剪型低频隔振机构液压减振器的非线性力学模型
        3.1.4 座椅系统振动微分方程的建立
    3.2 座椅-驾驶室耦合系统非线性动力学建模
        3.2.1 座椅-驾驶室耦合系统的坐标系及自由度分析
        3.2.2 悬置系统橡胶衬套的非线性力学模型
        3.2.3 座椅-驾驶室耦合系统振动微分方程的建立
    3.3 本章小结
第四章 座椅-驾驶室耦合系统振动特性分析
    4.1 座椅-驾驶室耦合系统模型的迭代求解方法
    4.2 座椅-驾驶室耦合系统的固有频率及振型分析
        4.2.1 耦合系统的衬套刚度参数
        4.2.2 耦合系统的振型分析
        4.2.3 衬套刚度对系统固有频率的影响分析
    4.3 座椅-驾驶室耦合系统的振动能量解耦率分析
    4.4 座椅-驾驶室耦合系统对各向振动输入的传递特性分析
        4.4.1 耦合系统对垂向振动输入的传递特性分析
        4.4.2 耦合系统对横向振动输入的传递特性分析
        4.4.3 耦合系统对纵向振动输入的传递特性分析
        4.4.4 耦合系统对俯仰振动输入的传递特性分析
        4.4.5 耦合系统对侧倾振动输入的传递特性分析
        4.4.6 耦合系统对横摆振动输入的传递特性分析
        4.4.7 不同振动输入下传递特性对减振器阻尼的需求趋向对比
    4.5 随机激励下五悬置系统参数对舒适性的影响分析
        4.5.1 五悬置系统刚度对座椅加权加速度均方根的影响分析
        4.5.2 五悬置系统阻尼对座椅加权加速度均方根的影响分析
    4.6 本章小结
第五章 座椅-驾驶室耦合系统的五悬置参数匹配
    5.1 座椅-驾驶室耦合系统的五悬置刚度匹配
        5.1.1 座椅-驾驶室耦合系统的谱信息及其逆谱
        5.1.2 基于局域振型约束下逆非完整谱最佳逼近的悬置刚度匹配
        5.1.3 座椅剪式负刚度隔振机构参数及弹簧刚度匹配
    5.2 座椅-驾驶室耦合系统的五悬置阻尼匹配
        5.2.1 解析法确定驾驶室悬置系统阻尼比的可行设计域
        5.2.2 五悬置系统的非线性阻尼协同匹配
        5.2.3 基于不等厚阀片的悬置液压减振器阀系参数匹配
    5.3 座椅-驾驶室耦合系统五悬置参数实例匹配与分析
        5.3.1 五悬置参数匹配实例
        5.3.2 五悬置刚度及阻尼匹配参数摄动分析
    5.4 本章小结
第六章 试验验证
    6.1 台架试验验证
        6.1.1 减振器台架试验验证
        6.1.2 座椅台架试验验证
    6.2 整车平顺性试验验证
        6.2.1 随机路谱试验验证
        6.2.2 脉冲输入试验验证
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
附录1 车辆配置及参数
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间的科研工作和奖励


【参考文献】：
期刊论文
[1]半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略研究[J]. 赵雷雷,周长城,于曰伟.  汽车工程. 2018(01)
[2]基于扫频激振法——研究润滑油黏度等级对滚动直线导轨副阻尼器减振性能的影响[J]. 丁胜鹏,欧屹,柯楠,冯虎田.  振动与冲击. 2018(01)
[3]双筒式液压减振器阻尼力退化建模与可靠性评估[J]. 段福斌,潘骏,陈文华,徐瀚辉,杨礼康.  机械工程学报. 2017(24)
[4]基于IMPSCO和改进Newmark-β算法的结构系统及激励辨识研究[J]. 麻胜兰,姜绍飞,陈志刚.  振动与冲击. 2017(15)
[5]基于Newmark-β法的地震作用下顺层岩质边坡可靠度时程分析方法[J]. 陈训龙,高荣雄,龚文惠,李逸,彭永浩.  中国公路学报. 2017(07)
[6]基于半主动模糊控制的重型卡车空气悬架系统性能分析（英文）[J]. 阮文廉,张建润,黎文琼,焦仁强,廖昕.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2017(02)
[7]考虑表观滑移效应的磁流变液减振器阻尼特性研究[J]. 廖昌荣,吴笃华,孙凌逸,谢磊,简晓春.  中国公路学报. 2017(06)
[8]基于真实路谱再现的商用车驾驶室疲劳破坏[J]. 王陶,王良模,Li Tan,邹小俊.  华中科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
[9]基于响应面法的驾驶室悬置系统平顺性优化[J]. 刘维达,王铁,申晋宪,易晨阳.  汽车工程. 2017(03)
[10]悬架轴对称橡胶衬套径向变形解析计算及试验[J]. 赵雷雷,周长城,于曰伟,杨福兴.  中国科学:技术科学. 2017(02)

博士论文
[1]基于振动系统的结构化矩阵的逆谱问题研究[D]. 雷英杰.中北大学 2016
[2]非公路车辆座椅非线性悬架静动态特性研究[D]. 闫振华.吉林大学 2014
[3]商用车驾驶室悬置系统隔振特性与优化研究[D]. 王楷焱.吉林大学 2011

硕士论文
[1]商用车驾驶室悬置系统综合优化设计的研究[D]. 周健.青岛理工大学 2013
[2]商用车驾驶室悬置隔振结构分析与安全性研究[D]. 周旋.武汉理工大学 2007



本文编号：3657465