人椅系统振动特性及其集中参数模型研究

结合实车振动舒适性试验,对人椅系统的振动特性进行了分析,结果表明:除坐垫外座椅靠背、人体头部振动对驾乘人员的舒适性具有较大影响。根据底板-坐垫传递函数、底板-头部传递函数,采用Matlab编程及遗传算法对集中参数人椅模型进行了参数识别,并利用所识别出的参数计算了各模型传递函数理论值。借助视在质量验证了模型参数的合理性,并通过分析各模型传递函数理论值与试验值的拟合优度,得出三自由度带框架质量的并联人椅模型,能够较准确地预测实车振动特性。     

水平振动下人-椅界面压力分布与振动特性研究

针对水平振动下坐姿人体舒适性问题，对其人-椅系统界面的动态压力分布与人-椅系统的振动特性的相关性进行研究，开展水平振动下坐姿人体舒适性研究。利用电动振动台产生正弦白噪声信号，Tekscan压力采集设备采集动态压力，采用ENS（靠背不支撑后背）与EBS（靠背支撑后背）两种坐姿，对汽车座椅进行水平振动实验，得到坐姿人体纵向压力分布图与坐姿人体响应传递函数曲线。通过计算平均压强、标准化平均压力与坐姿人体响应传递率，最终得出水平振动下坐姿人体背部动态压力对5Hz最为敏感，背部响应传递率在4Hz时达到峰值，7Hz时趋于平缓；臀部与大腿动态压力分别对3Hz与9Hz最为敏感；头部响应传递率在3Hz时达到峰值，6Hz时趋于平缓。为汽车座椅设计提供一定理论基础。     

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。     

基于体压数据映射的定制坐垫接触面设计方法

贴合人体臀部轮廓的定制坐垫能够提高舒适性,定制坐垫接触面的体压映射设计方法简便且高效,但合理的体压映射函数难以确定。针对聚氨酯泡沫坐垫,提出了一种结合人体臀部-坐垫模型仿真结果确定体压映射函数的定制坐垫接触面体压映射设计方法(Simulated pressure and deformation mapping method,SPDM),建立人体臀部-坐垫有限元模型,结合实验者体型参数和泡沫材料特性曲线对人体臀部-坐垫模型进行适应性调整,拟合坐垫上表面压力与变形量仿真结果得到体压映射函数,利用体压映射函数对实测体压数据进行映射得到接触面凹陷量点云数据,在三维软件中完成定制坐垫接触面曲面重构。以两个不同体型(95和50百分位)的实验者为例,采用SPDM方法进行定制坐垫接触面设计,并与材料特性曲线映射方法(Tested material characteristic mapping method,TMCM)设计的定制坐垫接触面进行对比,曲面光顺性和体压分布指标比较结果表明SPDM方法设计的定制坐垫接触面具有更好的光顺性,能更好地贴合人体臀部,有效改善了坐垫体压分布。     

考虑座椅靠背倾角对人体振动的响应研究

道路引起的振动通过轮胎、悬架、车身和座椅传递给人体，座椅设计对提高乘坐舒适性起到至关重要的作用。文中基于车辆的乘坐动力学特性和试验人体对振动的响应，建立坐姿人体多体动力学模型，由大腿、骨盆、躯干、头部和心脏5个部分组成。推导靠背角度在0°,10°,20°,30°时座椅的传递率和总吸收功率。结果表明：适度增加靠背倾角可以降低座椅传递率和总加权吸收功率，但过多增加会导致座椅传递率出现不规则上升，降低舒适性。针对不同靠背倾角对人体振动的响应研究，可以有效用于载运工具座椅设计工作。     

基于人机工程的工作座椅底盘结构设计

为满足用户对工作座椅舒适性的要求,设计了能实现椅面与靠背相对运动的座椅底盘结构。用户向后靠压椅背时,座面向后运动,同时略向下倾斜,即靠背与坐垫夹角从105°增至115°。在Pro/E软件中完成了实体结构的设计、装配及机构运动干涉仿真,给出了最终设计方案,为研究座椅舒适性及其工效学提供参考。     

汽车悬架振动试验台垂向主振动的有效性分析

由于汽车悬架振动试验台垂向主振动的有效性决定了试验台的激振效果,为此通过试验分析了垂向主振动的有效性。在试验台的垂向、横向和纵向3个方向布置振动加速度传感器,检测得到在匀速激振时的平台振动信号,并对测得的振动信号进行功率谱密度分析。结果表明,平台垂向振动具有良好的单频性,平台前、后梁的垂向振动具有良好的一致性,平台垂向振动较之横向振动和纵向振动具有主导性。     

考虑人体舒适性的装载机驾驶室悬置系统设计与试验研究

为研究某装载机驾驶室垂向振动特性和舒适性,对其驾驶室进行测试及评价,建立9自由度人-座椅-驾驶室动力学模型(下简称驾驶室模型),以避开人体内脏敏感频率和提高人体舒适度为目标,对驾驶室悬置系统进行参数优化、改进设计及实车试验。研究发现：3种试验工况下,原驾驶室座椅主振频为3.69～4.77 Hz,加权加速度均方根aw均大于1.25 m·s^-2,表明原驾驶室悬置设计不合理,舒适性差;试验测得驾驶室地板和座椅加速度均方根值与驾驶室模型计算的误差分别为6.24%和7.77%,表明驾驶室模型正确可行;驾驶室悬置系统优化后,人体内脏主振频避开了敏感的4～6 Hz,内脏加速度均方根值明显下降;座椅主振频避开了敏感的4～8 Hz,人体主观感觉明显改善,验证了本文研究思路的正确性和方法的有效性。     

基于快速幂次趋近律的人-椅及油气悬架系统模糊滑模控制

为了提升工程车辆的行驶平顺性和驾驶员的驾驶舒适性,在工程车辆半主动油气悬架系统力学模型的基础上,综合考虑驾驶室座椅对人体臀部和驾驶室地板对人体小腿两部分振动对驾驶员的影响,参考人体集中质量模型建立人-椅集中质量模型。基于工程车辆半主动油气悬架系统,针对滑模控制策略的稳定性问题,提出基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制方法,并将其与被动悬架、模糊滑模控制方法进行方真对比。仿真结果表明,基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制方法与被动悬架和模糊滑模控制方法相比,车身垂向加速度分别降低了82.6%和67.6%,车轮动载荷分别降低了46.2%和25.7%;与被动悬架相比,驾驶员总加权加速度降低了71.1%。经频域分析可见,基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制器可以明显降低人体内脏和脊椎共振频率范围内的振动,表明基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制方法相比于模糊滑模控制方法,可以有效提升工程车辆的行驶平顺性和驾驶员的驾驶舒适性。     

汽车主动悬架精确控制技术分析与实验研究

以汽车行驶平顺性和乘坐舒适性为研究目标,为主动悬架系统提供了一种更可行的控制方法。基于1/4车四自由度主动悬架模型,分析了影响主动悬架动态特性的因素,并针对现存问题,把PID控制与神经网络相结合,提出一种单神经元PID控制策略,使神经元的连接权重对PID参数进行时时在线整定,以适应不同工况环境下悬架参数的变化。同时,以车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎垂向动载荷作为衡量指标进行仿真分析,并通过实验加以验证。结果显示,所用方法能够大幅提升主动悬架的动态性能,有效减小因路面激励所引起的车身颠簸,改善汽车乘坐舒适性和行驶平顺性。     

装载机驾驶室非线性减振系统试验与优化

以某型装载机驾驶室减振系统为研究对象,通过优化解决了驾驶室振动过大和驾驶舒适性差的问题。以实测的车架振动信号为输入激励,根据驾驶室实际结构简化了驾驶室-座椅-人体的非线性减振系统模型,驾驶室和座椅的垂向振动加速度均方根值的模型输出值和实车试验值最大误差不超过6%。以驾驶室和座椅的垂向加速度均方根值为目标,使用遗传算法进行多目标优化,将优化结果代入模型来验证优化前后的驾驶室与座椅的减振性能。实车试验表明,改进后驾驶室垂向加速度的均方根值减小16%,座椅垂向加速度的均方根值减小53%。     

悬架系统振动特性的非平稳虚拟激励法研究

传统时频分析法在分析悬架系统非平稳随机振动时难以同时提高时频分辨率，无法精确分析其时频特性。针对非平稳虚拟激励法的关键问题，构造了一种新型非均匀调制函数，以提高悬架系统垂向振动特性的分析精度。利用该非均匀调制函数，建立车辆单轮非平稳虚拟激励通用模型；基于协方差等效法，解决前后轮变时差问题；建立1/2车辆动力学模型，求得车辆垂向加速度演变功率谱，获得高分辨率时频分布。仿真分析了匀速和变速两种行驶工况下悬架振动特性，并经过整车试验验证得到结论：车辆非平稳行驶时，速度的增加将扩大共振区范围。该特性可为提高车辆行驶平顺性提供理论参考。     

基于神经网络的汽车座椅舒适性研究

提高座椅舒适性可缓解驾乘疲惫、避免腰椎疾病、满足人们对汽车性能日益增高的需求。人员在驾乘过程中的舒适性是身体多个部位感受的综合指标,压力分布与加速度是影响舒适度的重要客观参数。从主观及客观两个方面对汽车座椅舒适性进行研究,并采用神经网络法建立评价模型。结果表明:客观参数如总加权加速度均方根值、坐垫及靠背压力与主观舒适度呈负相关关系,并验证了所建立的评价模型的有效性。     

基于汽车动力学与加速度传感信息的纵向坡度实时识别算法

纵向坡度信息是汽车底盘及传动电控系统中的常用参量,其识别精确度及平滑度直接影响控制策略实施的准确性及驾乘舒适性,然而纵向坡度识别的难点在于:车辆高频动态特性及行驶工况复杂性直接影响加速度传感器的信号质量,由此也降低了直接使用该信息估算坡度值的精确度,而基于复杂非线性模型的观测方法则难以实时运算。同时一种识别方法若要扩展应用到多个电控系统中,也要求尽可能采用基本相同的变量作为输入。采用加速度坡度法与汽车动力学坡度法相融合的方式,根据其各自高精确度范围,先计算置信因子,得出坡度原始值,再利用广义迟滞滤波方法进行平滑处理,得到精确、平稳的坡度值。通过实车试验,验证了坡度识别算法的有效性。该方法具有运算量小、成本低、易实现的特点,可应用在多种实时电控系统中。     

轨道不平顺影响下高速列车齿轮传动系统的振动特性分析

为了分析高速列车齿轮传动系统在轨道不平顺激励影响下的振动特性变化规律,利用动力学软件SIMPACK建立包含齿轮传动系统的整车动力学模型,分别在大、小齿轮内部布置测点,进行无轨道不平顺和有轨道不平顺工况下的动力学仿真实验,获得高速列车时速250 km/h时大、小齿轮的振动加速度。对大、小齿轮横向、纵向和垂向振动加速度幅值进行频域分析,并对比分析了齿轮传动系统在有、无轨道不平顺工况的振动幅值、频谱分布。结果表明,由于轨道不平顺激励的影响,高速列车齿轮传动系统的横向、纵向和垂向振动加强,振动加速度均增幅明显,其中,垂向振动加速度变化幅值最大。齿轮传动系统的振动频率主要集中在0~400 Hz,小齿轮和大齿轮横向振动受轨道不平顺的影响规律一致,但小齿轮受到纵向振动的影响略小于大齿轮,小齿轮受到垂向振动的影响略大于大齿轮。     

超声汽车高度传感器

一、概述 汽车行驶时所经受的振动,严重影响乘客的舒适性。人体与任何其他动力系统的情形一样,当承受振动刺激时,也会呈现共振现象。将引起人体内脏的共振,使人感到不舒适。因此,保证汽车行驶时的     

汽车座椅体压分布变化规律和调节策略

汽车座椅的舒适性和智能化广受消费者关注，为给座椅的舒适性和智能化设计提供理论指导，研究了汽车座椅调节对体压分布影响规律并基于体压变化规律提出了一种改善舒适性的座椅调节策略。以座椅调节参数为因子，以人体与座椅接触面的压力特征参数为观测变量，设计了正交实验。利用方差分析——同时主成分分析方法(ANOVA-simultaneous component analysis, ASCA)对正交试验数据进行分析，得到了座椅调节对体压分布的影响规律。基于分析结果提出并验证了一种改善乘坐舒适性的座椅调节策略。研究发现：(1)座椅调节对体压分布有显著影响，其中靠背角度和滑轨位置相比座椅高度影响更大；(2)当靠背角度向后移动时，靠背压力变大且向四周移动，臀部压力变小；随着滑轨位置向后变化，座垫上的压力中心向臀部向腿部移动；(3)基于体压变化规律和理想体压分布提出的舒适性调节策略相比其他调节策略改善舒适性的效果更显著。     

铁路罐车流固耦合模型振动特性实验研究

为研究流固耦合运动对铁路罐车振动的影响,以G J70型液碱罐车的1∶5罐车模型进行纵向冲击实验.通过加速度传感器采集罐车在空载、装50％水、装75％水和装95％水4种工况下的罐体的横向加速度、车架的纵向加速度信号及罐体的垂向加速度信号,计算加速度信号的均值与均方根值,利用傅里叶变换对加速度信号进行频谱分析识别振动频率.经过对比分析表明,在流固耦合作用下的铁路罐车振动在各个方向上均产生明显变化,充液工况下具有更多的振动频率,且不同充液比下的振动频率也略有差异.     

高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。     

坦克多体系统动力学建模及模型试验验证

为研究坦克的行驶振动特性和越野机动性,通过虚拟样机技术和多体动力学建模方法,对坦克动力学系统进行了拓扑结构分析,建立了坦克多体系统动力学模型,基于谐波叠加法建立了随机路面模型;为了验证模型的可信性,在稳定行驶工况下,分别选取汽车平台障碍和随机路面高速跑道环境,将模型仿真结果和实际车辆试验结果进行对比分析。结果表明：该坦克多体系统动力学模型能够较好地反映实际车辆的振动特性,为坦克行驶振动特性的研究提供了参考模型;实车试验的方法能够很好地用于仿真车辆模型动力学特性的验证。