基于并聯(lián)機構(gòu)的多維減振座椅的分析與試驗.pdf

1、隨著經(jīng)濟和社會的持續(xù)發(fā)展，人們在生活和生產(chǎn)中迫切需要各種安全舒適的公交巴士、軌道交通、大型客運巴士和工程機械等車輛，因此，安全舒適的車輛座椅將成為車輛制造商們的研究重點之一。目前，一些常見的車輛座椅主要是基于“X”形結(jié)構(gòu)設計制造的，利用在結(jié)構(gòu)上布置的一些新式彈性、阻尼元件來實現(xiàn)減振。這種“X”形結(jié)構(gòu)的座椅存在一個很大的弊端:僅能實現(xiàn)豎直方向的減振。在工程實際中，車輛行駛帶來的座椅振動是空間多維振動:豎直振動、前傾后仰和左擺右晃。針對這個

2、問題，本文設計了一種基于并聯(lián)機構(gòu)的可滿足上述振動要求的多維減振座椅，這種座椅能實現(xiàn)沿著Z方向、繞著X方向和繞著Y方向的三個自由度減振，具有更加良好的減振效果。
　　本文是在企業(yè)資金資助和江蘇省博士后基金課題“基于并聯(lián)機構(gòu)的車輛多維減振座椅的系統(tǒng)分析試驗研究”資助下，在多維減振座椅一代樣機已制作出后進行的更深一步的研究，其主要內(nèi)容包括以下幾點:
　　第一，制作多維減振座椅擺振性能檢測試驗裝置，并進行一代樣機的正交試驗。設計了一

3、套可模擬座椅隨車擺振效果的擺振試驗臺，完成了多維減振座椅的擺振減振性能的正交試驗;另外，運用振動試驗系統(tǒng)對減振座椅進行豎直減振性能的正交試驗;分別對兩組試驗數(shù)據(jù)進行了極差和方差分析，確定出在一代樣機中對于減振座椅性能影響較大的一些因素。
　　第二，運用拉格朗日法建立多維減振座椅主體并聯(lián)機構(gòu)振動的微分方程，并進行相關的模態(tài)分析。在保證座椅固有頻率合理的情況下，確定出主體并聯(lián)機構(gòu)中彈簧的合理彈性系數(shù);再根據(jù)振動微分方程求解出各個自由度

4、的位移曲線函數(shù)關系式，在保證座椅具有良好減振效果的情況下，確定出機構(gòu)中阻尼器的合理阻尼系數(shù)。
　　第三，由推導出的主體并聯(lián)機構(gòu)的雅可比矩陣，計算主體并聯(lián)機構(gòu)的剛度矩陣，并對并聯(lián)機構(gòu)剛度特性進行分析。用MATLAB軟件推導出在并聯(lián)機構(gòu)剛度矩陣中與X、α及β相對應的三個剛度公式;再用MATLAB軟件繪制出三個剛度的曲面，并結(jié)合并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)對曲面做出分析，驗證了彈性元件彈性系數(shù)的理論計算的正確性。
　　第四，基于理論計算得到的彈

5、性元件參數(shù)，構(gòu)建多維減振座椅的虛擬樣機模型，并進行相關特性仿真分析。用ADAMS軟件對虛擬樣機進行振動運動仿真分析，發(fā)現(xiàn)該減振座椅具有良好的減振性能，驗證了第二部分有關阻尼系數(shù)的理論計算的正確性;另外，利用Pro/E、ADAMS和ANSYS聯(lián)合仿真對減振座椅主體并聯(lián)機構(gòu)的關鍵零件進行強度分析，驗證了在多維振動情況下關鍵零件滿足強度技術(shù)要求。
　　第五，加工制作出多維減振座椅的二代樣機，并進行相應的正交試驗。完成了減振座椅二代樣機的