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基于空气弹簧力学特性的汽车座椅载荷自适应隔振仿真研究
| 论文题名： | 基于空气弹簧力学特性的汽车座椅载荷自适应隔振仿真研究 |
| 关键词： | 半主动悬架;载荷自适应;座椅悬架;空气弹簧;温度;准零刚度 |
| 摘要： | 汽车在人们生活中的扮演着越来越重要的角色，随着生活品质的提高及汽车工业的发展，人们对乘车舒适性提出了更高要求。长期处于低频振动环境中，会使人腰酸背疼、脊椎疲劳，因此在汽车中低频隔振是必须要解决的问题。近年来国内外学者提出了许多高静低动准零刚度座椅悬架，但大部分不适用于变化载荷。本文基于哈尔滨工业大学曹庆杰教授2006年提出的SD振子理论，结合空气弹簧刚度可调特性，提出一种具有载荷自适应调节功能的准零刚度汽车座椅悬架。 首先建立空气弹簧的力学模型。为简化计算，将理论进行合理简化，提出有效面积基本不变假设，通过实验检验其合理性，并给出控制有效面积变化率在5%以内的方法和初始条件，最后验证整个理论的正确性； 其次使用空气弹簧建立新型准零刚度隔振器，对负刚度特性和系统刚度特性进行研究；求解系统在简谐激励下的响应，进行幅频响应分析，分析主要参数阻尼和激励幅值对幅频响应曲线的影响；求解系统传递率，并分析主要参数阻尼、激励幅值对传递率的影响； 然后使用SIMPACK多体动力学仿真软件，利用实验得到的空气弹簧力位移数据进行动力学仿真，与传统螺旋弹簧构造的准零刚度隔振器进行对比，检验空气弹簧构造的准零刚度隔振器是否具有高静低动的准零刚度特性；通过仿真对比座椅不偏移、偏移量1cm和偏移量2cm的隔振效果说明载荷自适应调节的必要性；通过仿真对比人体体重为50kg、70kg和90kg时的隔振效果说明新型准零刚度隔振器具有良好的载荷自适应调节功能； 最后阐述了载荷自适应调节的实现机理，给出了利用PID控制方法调节系统高度的流程图，并讨论温度对空气弹簧刚度的影响，给出在不同温度下，如何进行刚度配置以使系统具有准零刚度特性。当温度高于10℃时，可直接通过气压关系进行刚度配置；当温度低于10℃时，可将空气弹簧看作线性弹簧，利用传统准零刚度隔振器的准零刚度条件进行刚度配置，并查询通过实验获得的空气弹簧刚度与初始气压、初始高度之间的关系数据，寻找到竖直和水平空气弹簧的初始气压。 |
| 作者： | 邱汉青 |
| 专业： | 航天工程 |
| 导师： | 曹庆杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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