座椅舒适度的人-椅界面体压分布表征

对人-椅界面体压分布指标、计算方法及其表征进行阐述,将体压分布指标分为基本指标、静态指标和动态指标3类。其中静态指标包括座椅压力分布SPD%、圆型压力梯度GC以及线型压力梯度GT,动态指标包括动态座椅压力分布DSPD%、压力变化率均方根Pcrms以及区域压力变化率aPcrms。通过不同曲面造型及不同硬度坐垫的体压分布实验研究,结果表明:GC、GT以及SPD%与座椅舒适度成线性关系,GC与GT值越小,坐骨结节处越舒适,SPD%值越小则座椅整体舒适度评价越高;曲面下凹适中的坐垫比平坦的坐垫较舒适;最大压力Pm以及SPD%可以明显的表征坐垫材料的软硬度,硬坐垫的Pm、SPD%值较大,但是当被试体重过大,超过一定的阈值后,SPD%表征材料软硬度的能力失效。     

基于MBS的剪式座椅垂向刚度特性比较分析

采用多体系统(MBS)动力学分析软件ProMECHANICA/Motion建立了剪式座椅悬架的仿真模型。基于此模型,比较了6种典型弹簧布置方式下的座椅垂向刚度特性,分析了2种典型弹簧布置方式下连接点位置变化对座椅垂向刚度特性的影响。仿真结果表明,多数弹簧布置方式下的剪式座椅垂向刚度具有明显的非线性特性,且其非线性特性在工作行程内表现为软特性,软特性的强弱程度随弹簧布置方式的不同而不同,弹簧倾斜布置于两剪杆之间或剪杆与座椅底板之间时,座椅垂向刚度软特性的强弱随弹簧连接点位置的变化而变化。     

座椅参数对乘员正面碰撞的损伤影响研究

为确定碰撞时座椅的最佳位置,采用Hybrid III 50th假人有限元模型,研究了座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角及靠背倾角四个参数对乘员头部HIC36、胸部3ms合成加速度、胸部压缩量和左右大腿力的影响。结果表明单独改变座椅前后位置时,座椅从参考位置向后移动65mm,加权损伤准则(WIC)最小;单独改变坐垫高度时,坐垫从参考位置向上移动40mm,加权损伤准则(WIC)最小;单独改变坐垫倾角时,坐垫倾角为22°时,加权损伤准则(WIC)最小;单独改变靠背倾角时,靠背倾角为35°时,加权损伤准则(WIC)最小,因此在碰撞发生前调整座椅参数能够有效降低乘员的损伤风险,该结论对进一步进行主动式安全座椅参数优化具有重要意义。     

基于非线性有限元算法的空气弹簧横向动态刚度研究

基于非线性有限元算法,建立了轨道车辆空气弹簧的横向刚度计算模型,其中考虑了橡胶特性、帘线层布置、流固耦合及裙板接触等非线性因素。计算结果表明:在研究空气弹簧横向特性时,可以忽略附加空气室与节流孔的作用,但不能忽略应急橡胶弹簧的影响。将空气弹簧的横向反力计算结果与试验结果进行对比,发现两者误差在6%以内,验证了模型的正确性。通过对空气弹簧横向动态刚度的研究发现:空气弹簧横向动态刚度对横向激振的频率与振幅是不敏感的,但对振动的平衡位置十分敏感;空气弹簧的横向动态刚度随平衡位置的增加而增加,且平衡位置越大横向动态刚度的增速越大。这种空气弹簧横向动态刚度的非线性特性,有利于提高轨道车辆的横向平稳性与稳定性。     

康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验

为了解决康复机器人低频振动对人体的影响问题,提出并设计一种具有准零刚度特性的新型被动隔振机构,它由两个对称的具有负刚度特性的拉伸弹簧并联一个线性正刚度弹簧实现。首先,通过静力学特性,建立此隔振机构的力-位移和刚度-位移关系式,得出机构在静态平衡位置处具有准零刚度特性的参数条件;其次,通过动力学特性,建立其分别在简谐力和简谐位移激励下的非线性微分动力学方程,采用谐波平衡法分析机构参数与激励对系统力传递率、位移传递率的影响;最后,通过实验验证在有、无负刚度情况下,输入与输出的曲线。结果表明,在有负刚度机构的情况下,隔振系统具有一定范围的准零刚度特性,且低频隔振性能较好,达到了高静态、低动态刚度的效果。本研究对机器人低频隔振具有创新性和指导意义。     

驾驶员座椅悬架系统刚度调节特性研究

建立了一种含两水平布置线性弹簧的驾驶员座椅悬架系统垂向力与垂向位移特性关系的理论模型。基于此模型,分析了在悬架运动行程内,弹簧刚度对悬架垂向力-位移特性、垂向等效刚度以及振动固有频率的影响,探讨了通过对弹簧刚度的调节来实现悬架垂向等效刚度调节的可行性。研究结果表明,座椅悬架的垂向力-位移特性具有明显的非线性特性;在座椅悬架整个行程内,垂向等效刚度与振动固有频率随弹簧刚度的增大而增大,且其在悬架伸张行程内的值远大于其在压缩行程内的值;两弹簧刚度对悬架垂向等效刚度的影响程度具有很大的差别。因此,通过调节对垂向等效刚度影响较显著的弹簧刚度实现悬架垂向等效刚度改变的方法是可行的。     

橡胶弹簧静态扭转刚度的实验和仿真分析

提出一种研究橡胶弹簧静态扭转刚度的方法,即结合实验研究与仿真分析研究了橡胶的结构参数、材料参数及预压量对橡胶弹簧静态扭转刚度的影响。首先,采用Mooney-Rivlin模型拟合橡胶超弹本构参数,建立了考虑预压的橡胶弹簧有限元模型。然后,对橡胶弹簧进行准静态扭转实验,验证了有限元模型的准确性。最后,基于建立的有限元模型,采用正交实验方法,研究了橡胶棒高度、直径、预压量和硬度对橡胶弹簧静态扭转刚度的影响规律。结果表明,橡胶棒的高度、直径、预压量和硬度与橡胶弹簧静态扭转刚度呈非线性关系,橡胶棒的预压量对橡胶弹簧静态扭转刚度影响最为显著。     

汽车座椅空气弹簧静刚度特性计算与试验研究

以某商用车驾驶室座椅空气弹簧为研究对象,建立了汽车座椅空气弹簧的有限元分析模型。应用非线性有限元分析软件ABAQUS对其垂向静态刚度特性进行了计算分析。根据国标《汽车悬架用空气弹簧——橡胶气囊》(GB/T13061-1991)对汽车座椅空气弹簧进行了垂向静刚度特性试验,将试验结果与仿真计算结果进行对比,得到的刚度曲线与仿真结果具有很好的一致性,证明了分析方法的有效实用性,对汽车座椅空气弹簧产品的开发与结构设计具有一定的借鉴意义。     

负刚度结构的座椅悬架优化及隔振分析

为进一步提升车辆座椅悬架的隔振性能,利用连杆弹簧负刚度结构与正刚度弹性元件并联的方式,设计了 一种具有准零刚度的座椅悬架系统.基于多 目标参数协调优化原理,进行了结构参数优化,获得了使座椅悬架刚度动刚度趋于准零刚度的最佳值.通过对座椅悬架隔振系统的动力学响应分析,以及仿真实验,验证了座椅悬架隔振系统优化的有效性.研究结果表明,采用连杆弹簧负刚度结构的座椅悬架系统能有效提升座椅的隔振效果,并可降低系统本身的固有频率,实现低频和超低频隔振.     

空气弹簧座椅建模与性能分析

以客车为研究对象,建立路面激励模型和空气弹簧座椅模型以及空气弹簧座椅系统仿真模型,分析座椅悬架仿真图中人体的振动情况和舒适度。仿真结果分析表明,空气弹簧座椅能够有效地衰减传到人体的振动,其仿真性能优于螺旋弹簧。