基于并联机构的车辆座椅多维减振装置设计研究
随着我国汽车工业的快速发展,人们在追求汽车自身性能的同时愈发关注车辆乘坐舒适性。汽车在行驶过程中由于路面不平、紧急避让或制动等原因引起车内环境多维振动,不仅影响车内乘员舒适性,严重时甚至威胁乘员健康和安全。因此,本文选择采用3-RPC并联机构结合减振耗能元件作为座椅多维减振装置,对基体机构运动学特性和系统振动特性展开深入研究,并提出减振装置改进方案,采用优化方法进行参数设计。 在座椅减振装置构型选择方面:根据车辆载运环境特点和减振需求确定基体机构运动输出特性,利用基于单开链的机构拓扑结构综合方法,获得一系列三平移(3T)并联机构及其结构特性,结合减振装置应用环境,最终确定选择一种完全周向对称的3-SOC{-R⊥P⊥C-}构型作为车辆座椅减振装置基体。 在基体机构运动学研究方面:利用位置 D-H方法和齐次变换法建立机构位置约束方程,获得正、反解表达式,并进行了相互验证;用求导法得出动平台中心和三个移动副之间的速度、加速度关系,进而获得基体机构初始位置雅克比矩阵,并利用影响系数法验证其真实、有效;在基体机构工作空间内进行奇异性判断和力传递性能分析,结果证明此装置可以正常、稳定的工作。 在减振装置振动特性分析方面:利用 PRO/E和 ADAMS软件建立起基于3-RPC并联机构的车辆座椅减振装置虚拟样机模型,通过位置约束方程验证模型的正确性;针对系统模型进行传递特性分析和冲击响应分析,分别获得系统参数和载荷对三垂直轴向加速度共振频率、最大传递率和响应峰值的影响,对比分析了装置上、下平台响应曲线变化规律,并制作试验样机进行减振性能试验研究,证明该装置对多维稳态振动和冲击激励均具有良好的衰减性能。 在减振装置优化设计研究方面:提出在原装置上平台下侧对称附加相同构型并联减振装置作为动力减振器的改进措施,建立了相应动力学方程和虚拟样机模型,并进行相互验证。利用非支配排序遗传算法对系统参数进行优化,并从Pareto最优解集中选择一组最佳参数组合,结合ADAMS仿真加以验证。结果证明优化后系统低频减振性能得到大幅改善,可适应不同体重乘员减振需求,且比原装置具有更显著的多维冲击衰减性能,可进一步改善车辆座椅乘坐舒适性。
汽车工业;车辆座椅;多维减振装置;参数设计;并联机构
天津大学
硕士
动力机械及工程
张俊红
2013
中文
U463.836.02
81
2014-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）