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基于振动舒适性的山地自行车后悬架系统优化设计
| 论文题名： | 基于振动舒适性的山地自行车后悬架系统优化设计 |
| 关键词： | 山地自行车;自行车悬架;连杆机构;优化设计 |
| 摘要： | 本研究围绕实现山地自行车后悬架系统优化设计的三个要素，建立了人-车系统模型，制定了反映后悬架性能的评价指标，探讨了实现山地车后悬架优化设计的有效方法。主要内容如下： ⑴较为全面地分析了山地自行车后悬架主要类型，将其归纳为单铰摇臂结构、摇臂驱动式四杆机构和连杆驱动式四杆机构三类，并以后悬架的力比曲线为核心，研究和比较了不同后悬架的特性，得出连杆驱动式后悬架具有较小刚度的结论。通过分析找出了影响后悬架系统性能的设计参数，并以这些参数为设计变量，以实际结构空间限制为约束条件，以设定的力比曲线为优化目标，通过典型实例优化了后悬架系统设计参数。 ⑵借鉴国际标准ISO2631-1中人体承受全身振动时舒适性评价方法，建立了山地车骑行者受振模型，并给出了振动舒适性评价指标。基于该评价指标，进行了山地车车架系统振动实验，并分析了不同减振器在不同频率激励条件下的振动特性，得出了在一定频率范围内弹簧减振器具有与液压和气压减振器相同的效果。 ⑶以山地车车架系统模型为基础，建立了将骑行者视为五刚体、考虑四杆机构后悬架的人-山地车系统多刚体动力学模型，并在ADAMS软件中实现了仿真建模。通过仿真实验获得数据样本，采用回归分析和神经网络方法分别建立了后悬架设计变量与优化目标之间关系的数学模型。应用该数学模型预测振动舒适性与采用多刚体动力学模型计算结果基本吻合，验证了该模型的正确性。在此基础上，以振动舒适性为优化目标，以减振器刚度和机构杆长为设计变量，以实际结构空间限制为约束条件，采用遗传算法优化了典型样车后悬架系统的设计参数。优化结果表明：在一定条件下，采用人-车系统多刚体动力学模型优化的参数优于基于力比曲线优化的结果。 ⑷分析所建回归方程表明：在其它参数不变的条件下，随着减振器刚度和连架杆长度的增加，振动舒适性变差，而随着连杆长度的增加振动舒适性得到改善；当减振器刚度不变时，连架杆越长，连杆越短，振动舒适性越好；当连架杆长度一定时，连杆越短，振动舒适性越好，减振器刚度对振动舒适性的影响不大；当连杆长度一定时，连架杆越短，振动舒适性越好，而减振器刚度对振动舒适性几乎没有影响。 |
| 作者： | 项忠霞 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 黄田 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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