【正文】 能，會改善車輛的平順性，提高乘坐舒適度。 振動影響人體健康主要取決于 4方面： 1)振動的振幅值； 2)組成振動的各種頻率； 3)處于振動的時間長短； 4)振動方向。 關鍵詞 ：減振座椅 并聯(lián)式減振模型 串聯(lián)式減振模型 復合式減振模型 MATLAB 仿真 20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 3 頁 共 64 頁 1 緒論 汽車座椅動力學及其研究內容 隨著社會的發(fā)展，汽車在世界各國國民經濟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。 本文根據多種文獻，確定了模型中阻尼系數、彈簧剛度系數，進而運用 MATLAB中仿真模擬技術，對各種減振座椅的數學模型在相同系數下進行了模擬，綜合比較仿真結果，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)要爭取更短時間內把坐墊振動幅值衰減到最小 。 汽車座椅減振研究中的參數設定 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20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 4 頁 共 64 頁 板。 有關文獻 [12]指出，在減振座椅設計中考慮到以下原則： 1)框架應有足夠的強度和剛度 ,確保與座椅連接方便 ； 2)支承運動部件采用錳鋼矩管 ,確保重量輕 ,強度高 ； 3)運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換，然后進行了仿真，來確定各個系數對減振效果的影響，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，然后依次取阻尼系數 50 msN /? ；再取另外一個彈簧剛度系數，再依20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 5 頁 共 64 頁 次取阻尼系數為 50 msN /? 。 在比較不同的模型時，通過大量的 MATLAB 仿真 結果 得出不同模型的衰減時間和達到穩(wěn)態(tài)后的穩(wěn)態(tài)振幅， 根據各種模型總結出的數據表， 可以 看出 幾種 模型的減振效果。 并聯(lián)型減振座椅力學模型 圖 并聯(lián)式減振座椅力學模型 圖中， m 為減振座椅和司機質量和； k 為彈簧剛度系數； c為阻尼器阻尼系數； 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 數學 模型可以寫作： 0)()()( 100 ??????? kssss zzkzzkzzczm ???? ?? ( 8) )()( 011 zzczzk kks ?? ??? ?? ( 9) 20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 9 頁 共 64 頁 3 基于 MATLAB 的 仿真 分析 并聯(lián)系統(tǒng)仿真分析 對并聯(lián)型減振座椅模型進行仿真，首先必須進行方程式的轉換， 令 zs=z1,那么 方程 (1)可以寫成： 0)()( 01011 ????? zzkzzczm ???? ?? ( 10) 運用 MATLAB 仿真時，需要將上式寫成以下的方程組： 21 zz?? ?? ( 11) )]()([1 01022 zzkzzcmz ????? ?? ?? ( 12) 在并聯(lián)型減振座椅模型中，本文進行仿真時，我們先把彈簧剛度系數固定下來，然后變化阻尼器的阻尼系數，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 對 串聯(lián) 聯(lián)型減振座椅模型進行仿真，首先必須進行方程式的轉換， 令 zs=z1, zk=z2, 那么方程 (2)和 (3)可以寫成： 0)( 2111 ??? zzczm ???? ?? ( 13) )()( 021211 zzkzzc ??? ?? ?? ( 14) 運用 MATLAB 仿真時， 令 31 zz?? ,那么方程 (13)和（ 14） 需要 寫成： 31 zz?? ?? ( 15) 20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 19 頁 共 64 頁 )( 021132 zzckzz ???? ?? ( 16) )( 0213 zzmkz ???? ?? ( 17) 在仿真時，我們先取 某個 彈簧剛度系數 k，然后阻尼系數 c 依次取 50 msN /? ，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)進行如下變換： 令 zs=z1, zk=z2, 那么 方程 (4)和 (5)可以寫成： 0)( 2111 ??? zzkzm ?? ?? ( 17) )()( 021211 zzczzk ?? ??? ?? ( 18) 運用 MATLAB 仿真時，需要將上式寫成以下的方程組： 31 zz?? ?? ( 19) 021112 )( zzzckz ?????? ( 20) )( 2113 zzmkz ???? ?? ( 21) 在 此種 串聯(lián)型仿真時，我們 同樣 先取彈簧剛度系數 k一定，然后阻尼系數 c依次取 50 msN /? ，得到一組坐墊位移在時間域上的輸出。當激勵的振幅為 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。 在復合模型 fc 的仿真時，我們先取 主 彈簧剛度系數 k=300 mN/ 和主阻尼系數 c=20 msN /? 一定，然后 固定附加彈簧系數 k1=300 mN/ ，只把附加 阻尼系數c1依次取 為 30 msN /? ， 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 k1=500 mN/ , 把 c1依 次取為 30 msN /? ，得到另外一組坐墊位移在時間域上的輸出。所以 附加彈簧剛度系數對減振效果的影響不大，而附加阻尼系數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。所以為了達到更好的減振效果，主彈簧系數盡可能取較小值，而附加彈簧剛度系數可以適當的變動，其選擇相對寬松。這樣主彈簧剛度系數 k依次取 300、 500n/m，主阻尼系數 c依次取 30ns/m，附加彈簧剛度系數 k1也依次取 300、 500n/m，主阻尼系數 c1也依次取 30ns/m，這樣共有 16 組數據，這樣取值可以 更準確的反映模型的減振性能。 2．其他系數固定地情況下，增加附加彈簧剛度系數，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， 主阻尼系數和附加阻尼系數 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。 20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 58 頁 共 64 頁 4 分析與結論 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 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 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，在剛度系數低于1000 mN/ 時，剛度系數對穩(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，我們取較大的 c，取較小的 k。在同樣給以 ? t 的路面激勵，其他各個參數均相同時， 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 串聯(lián)型彈性棒在上型和復合型中附加阻尼器在上型的比較中，同樣參考前面 中 的仿真結果，比較表 3 和表 4 中數據，可以看出在合適的參數匹配下，兩種模型都可以使振幅衰減到很??；而且阻尼系數在 20 msN /? 或30 msN /? 時，彈簧的剛度系數在 300 mN/ 或 500 mN/ 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。 20xx 級本科生畢業(yè)論文 第 60 頁 共 64 頁 結論 通過前面 4 章的仿真結果分析可以看出，在各種模型中都大致存在這樣的規(guī)律： 當 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。在指導過程中，老師的諄諄教誨，鼓勵與關懷更讓我心存感激，老師學識淵博而平易近人 ，雖然只是跟隨老師短短數月，已經使我的思想更加成