【正文】 復(fù)合式減振模型 MATLAB仿真2001級本科生畢業(yè)論文 第 62 頁 共 64 頁1 緒論 汽車座椅動力學(xué)及其研究內(nèi)容隨著社會的發(fā)展，汽車在世界各國國民經(jīng)濟(jì)和社會生活中起到越來越重要的作用，它與人們的生活息息相關(guān)。本文根據(jù)多種文獻(xiàn)，確定了模型中阻尼系數(shù)、彈簧剛度系數(shù)，進(jìn)而運(yùn)用MATLAB中仿真模擬技術(shù)，對各種減振座椅的數(shù)學(xué)模型在相同系數(shù)下進(jìn)行了模擬，綜合比較仿真結(jié)果，得出串聯(lián)型彈性棒在上時減振座椅具有更好的減振效果，為座椅生產(chǎn)提供參考。超過人體生理界限的振動會對駕乘人員的生理和心理造成不良的影響，主要表現(xiàn)為視力疲勞下降，身體疲勞，腰酸悲痛，從而導(dǎo)致駕駛中注意力不集中，甚至引發(fā)惡性交通事故。振動對人體的危害嚴(yán)重影響到人體健康，消除或最大限度地減少振動對人是有好處的。2)要爭取更短時間內(nèi)把坐墊振動幅值衰減到最小。 汽車座椅減振研究中的參數(shù)設(shè)定振動是由不同的路面激勵引起的,在車輛座椅的研究中振源來自車輛的底板。有關(guān)文獻(xiàn)[12]指出，在減振座椅設(shè)計中考慮到以下原則：1)框架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度,確保與座椅連接方便；2)支承運(yùn)動部件采用錳鋼矩管,確保重量輕,強(qiáng)度高；3)運(yùn)動部件全部采用滾動軸承,最大限度減少阻尼,有利于整個減振架固有頻率地降低；4)對不同體重均有最佳減振效果,調(diào)節(jié)靈活方便；5)用水平拉伸彈簧克服垂直振動。在第3章中，先做了仿真的方程轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行了仿真，來確定各個系數(shù)對減振效果的影響，在串聯(lián)和并聯(lián)模型仿真時，先取某個確定的彈簧剛度系數(shù)，然后依次取阻尼系數(shù)50；再取另外一個彈簧剛度系數(shù)，再依次取阻尼系數(shù)為50。在比較不同的模型時，通過大量的MATLAB仿真結(jié)果得出不同模型的衰減時間和達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的穩(wěn)態(tài)振幅，根據(jù)各種模型總結(jié)出的數(shù)據(jù)表，可以看出幾種模型的減振效果。 并聯(lián)型減振座椅力學(xué)模型 并聯(lián)式減振座椅力學(xué)模型圖中，m為減振座椅和司機(jī)質(zhì)量和； k為彈簧剛度系數(shù)；c為阻尼器阻尼系數(shù)；zs表示座椅位移，z0表示車底板位移。如圖所示的有彈簧（彈性棒）和阻尼成串聯(lián)布置得阻尼器是最簡單的一種形式。它是由圓柱形軟彈簧和液力（粘性）減震器組成。其數(shù)學(xué)模型可以寫作：…… (8)…… (9)3 基于MATLAB的仿真分析 并聯(lián)系統(tǒng)仿真分析對并聯(lián)型減振座椅模型進(jìn)行仿真，首先必須進(jìn)行方程式的轉(zhuǎn)換，令zs=z1,那么方程(1)可以寫成：…… (10)運(yùn)用MATLAB仿真時，需要將上式寫成以下的方程組：…… (11)…… (12)在并聯(lián)型減振座椅模型中，本文進(jìn)行仿真時，我們先把彈簧剛度系數(shù)固定下來，然后變化阻尼器的阻尼系數(shù)，得到一組坐墊的位移在時間域上的輸出。 串聯(lián)系統(tǒng)仿真分析，首先必須進(jìn)行方程式的轉(zhuǎn)換，令zs=z1, zk=z2, 那么方程(2)和(3)可以寫成：…… (13)…… (14)運(yùn)用MATLAB仿真時，令,那么方程(13)和（14）需要寫成：…… (15)…… (16)…… (17)在仿真時，我們先取某個彈簧剛度系數(shù)k，然后阻尼系數(shù)c依次取50，得到一組坐墊位移在時間域上的輸出。 串聯(lián)型減振座椅模型仿真時，首先對方程(4)和(5)進(jìn)行如下變換：令zs=z1, zk=z2, 那么方程(4)和(5)可以寫成：…… (17)…… (18)運(yùn)用MATLAB仿真時，需要將上式寫成以下的方程組：…… (19)…… (20)…… (21)在此種串聯(lián)型仿真時，我們同樣先取彈簧剛度系數(shù)k一定，然后阻尼系數(shù)c依次取50，得到一組坐墊位移在時間域上的輸出。當(dāng)激勵的振幅為20cm時，穩(wěn)態(tài)振幅都穩(wěn)定在0cm上下，所以這種模型比cc型具有更好的減振效果。在復(fù)合模型fc的仿真時，我們先取主彈簧剛度系數(shù)k=300和主阻尼系數(shù)c=20一定，然后固定附加彈簧系數(shù)k1=300，只把附加阻尼系數(shù)c1依次取為30，得到一組坐墊位移在時間域上的輸出；改變附加彈簧剛度系數(shù)k1=500, 把c1依次取為30，得到另外一組坐墊位移在時間域上的輸出。所以附加彈簧剛度系數(shù)對減振效果的影響不大，而附加阻尼系數(shù)的改變可以改變振動衰減到穩(wěn)態(tài)的時間和穩(wěn)態(tài)振幅的大小。所以為了達(dá)到更好的減振效果，主彈簧系數(shù)盡可能取較小值，而附加彈簧剛度系數(shù)可以適當(dāng)?shù)淖儎?，其選擇相對寬松。這樣主彈簧剛度系數(shù)k依次取300、500n/m，主阻尼系數(shù)c依次取30ns/m，附加彈簧剛度系數(shù)k1也依次取300、500n/m，主阻尼系數(shù)c1也依次取30ns/m，這樣共有16組數(shù)據(jù)，這樣取值可以更準(zhǔn)確的反映模型的減振性能。2．其他系數(shù)固定地情況下，增加附加彈簧剛度系數(shù)，衰減到穩(wěn)態(tài)所用時間基本沒有變化，而穩(wěn)態(tài)幅值增加明顯。此外，主阻尼系數(shù)和附加阻尼系數(shù)的變化對衰減到穩(wěn)態(tài)的時間和穩(wěn)態(tài)幅值的影響大致相同。4 分析與結(jié)論 串聯(lián)模型間的比較在兩種串聯(lián)減振系統(tǒng)中，都存在這樣的規(guī)律：當(dāng)k一定時，c越大衰減時間越短，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加；c一定時，k值越大，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加，衰減時間基本不變。在串聯(lián)型彈性棒在上式減振系統(tǒng)中，當(dāng)k一定時，c越大衰減時間越短，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加；c一定時，k值越大，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加，在剛度系數(shù)低于1000時，剛度系數(shù)對穩(wěn)態(tài)振幅基本沒有影響，衰減時間基本不變；為了取得更好的減振效果，我們?nèi)≥^大的c，取較小的k。其他各個參數(shù)均相同時，并聯(lián)型減振系統(tǒng)的衰減過程是坐墊以平衡位置為中心大幅振動而后趨于穩(wěn)態(tài)；而串聯(lián)型彈性棒在上式減振系統(tǒng)的衰減達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過程是坐墊緩慢下降，最后在平衡位置上下穩(wěn)態(tài)振動。 討論與總結(jié)串聯(lián)型彈性棒在上型和復(fù)合型中附加阻尼器在上型的比較中，比較表3和表4中數(shù)據(jù)，可以看出在合適的參數(shù)匹配下，兩種模型都可以使振幅衰減到很?。欢易枘嵯禂?shù)在20或30時，彈簧的剛度系數(shù)在300或500左右時，兩種模型使振動衰減到穩(wěn)態(tài)所用的時間也相差無幾，主要的并且是最明顯的區(qū)別也在于衰減過程是坐墊以平衡位置為中心大幅振動而后趨于穩(wěn)態(tài)；而串聯(lián)型彈性棒在上式減振系統(tǒng)的衰減達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過程是坐墊緩慢下降，最后在平衡位置上下穩(wěn)態(tài)振動。結(jié)論通過前面4章的仿真結(jié)果分析可以看出，在各種模型中都大致存在這樣的規(guī)律：當(dāng)k一定時，c越大衰減時間越短，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加；c一定時，k值越大，穩(wěn)態(tài)振幅越大，衰減時間稍有變化。但本文可以十分清楚地表明這兩種模型地減振效果較之傳統(tǒng)地并聯(lián)型減振模型要好很多。在指導(dǎo)過程中，老師的諄諄教誨，鼓勵與關(guān)懷更讓我心存感激，老師學(xué)識淵博而平易近人，雖然只是跟隨老師短短數(shù)月，已經(jīng)使我的思想更加