基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多維減振座椅的分析與試驗(yàn).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，人們?cè)谏詈蜕a(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(yùn)巴士和工程機(jī)械等車(chē)輛，因此，安全舒適的車(chē)輛座椅將成為車(chē)輛制造商們的研究重點(diǎn)之一。目前，一些常見(jiàn)的車(chē)輛座椅主要是基于“X”形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)減振。這種“X”形結(jié)構(gòu)的座椅存在一個(gè)很大的弊端:僅能實(shí)現(xiàn)豎直方向的減振。在工程實(shí)際中，車(chē)輛行駛帶來(lái)的座椅振動(dòng)是空間多維振動(dòng):豎直振動(dòng)、前傾后仰和左擺右晃。針對(duì)這個(gè)

2、問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可滿足上述振動(dòng)要求的多維減振座椅，這種座椅能實(shí)現(xiàn)沿著Z方向、繞著X方向和繞著Y方向的三個(gè)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(jī)構(gòu)的車(chē)輛多維減振座椅的系統(tǒng)分析試驗(yàn)研究”資助下，在多維減振座椅一代樣機(jī)已制作出后進(jìn)行的更深一步的研究，其主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　第一，制作多維減振座椅擺振性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置，并進(jìn)行一代樣機(jī)的正交試驗(yàn)。設(shè)計(jì)了一

3、套可模擬座椅隨車(chē)擺振效果的擺振試驗(yàn)臺(tái)，完成了多維減振座椅的擺振減振性能的正交試驗(yàn);另外，運(yùn)用振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)減振座椅進(jìn)行豎直減振性能的正交試驗(yàn);分別對(duì)兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了極差和方差分析，確定出在一代樣機(jī)中對(duì)于減振座椅性能影響較大的一些因素。
　　第二，運(yùn)用拉格朗日法建立多維減振座椅主體并聯(lián)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的微分方程，并進(jìn)行相關(guān)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(jī)構(gòu)中彈簧的合理彈性系數(shù);再根據(jù)振動(dòng)微分方程求解出各個(gè)自由度

4、的位移曲線函數(shù)關(guān)系式，在保證座椅具有良好減振效果的情況下，確定出機(jī)構(gòu)中阻尼器的合理阻尼系數(shù)。
　　第三，由推導(dǎo)出的主體并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣，計(jì)算主體并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度矩陣，并對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度特性進(jìn)行分析。用MATLAB軟件推導(dǎo)出在并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度矩陣中與X、α及β相對(duì)應(yīng)的三個(gè)剛度公式;再用MATLAB軟件繪制出三個(gè)剛度的曲面，并結(jié)合并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)對(duì)曲面做出分析，驗(yàn)證了彈性元件彈性系數(shù)的理論計(jì)算的正確性。
　　第四，基于理論計(jì)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(jī)模型，并進(jìn)行相關(guān)特性仿真分析。用ADAMS軟件對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行振動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真分析，發(fā)現(xiàn)該減振座椅具有良好的減振性能，驗(yàn)證了第二部分有關(guān)阻尼系數(shù)的理論計(jì)算的正確性;另外，利用Pro/E、ADAMS和ANSYS聯(lián)合仿真對(duì)減振座椅主體并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度分析，驗(yàn)證了在多維振動(dòng)情況下關(guān)鍵零件滿足強(qiáng)度技術(shù)要求。
　　第五，加工制作出多維減振座椅的二代樣機(jī)，并進(jìn)行相應(yīng)的正交試驗(yàn)。完成了減振座椅二代樣機(jī)的