【正文】 取決于 4 方面： 1)振動(dòng)的振幅值； 2)組成振動(dòng)的各種頻率； 3)處于振動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短； 4)振動(dòng)方向。 關(guān)鍵詞 ：減振座椅 并聯(lián)式減振模型 串聯(lián)式減振模型 復(fù)合式減振模型 MATLAB 仿真 2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 3 頁(yè) 共 64 頁(yè) 1 緒論 汽車座椅動(dòng)力學(xué)及其研究?jī)?nèi)容 隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車在世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(duì)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(shí)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(dòng)會(huì)對(duì)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(dòng)對(duì)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(dòng)對(duì)人是有好處的。2)要爭(zhēng)取更短時(shí)間內(nèi)把坐墊振動(dòng)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(dòng)是由不同的路面激勵(lì)引起的 ,在車輛座椅的研究中振源來自車輛的底2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 共 64 頁(yè) 板。 有關(guān)文獻(xiàn) [12]指出，在減振座椅設(shè)計(jì)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(dòng)部件采用錳鋼矩管 ,確保重量輕 ,強(qiáng)度高 ； 3)運(yùn)動(dòng)部件全部采用滾動(dòng)軸承 ,最大限度減少阻尼 ,有利于整個(gè)減振架固有頻率地降低 ； 4)對(duì)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(dòng)。 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(gè)系數(shù)對(duì)減振效果的影響，在串聯(lián)和并聯(lián)模型仿真時(shí)，先取某個(gè)確定的彈簧剛度系數(shù)，然后依次取阻尼系數(shù) 50 msN /? ；再取另外一個(gè)彈簧剛度系數(shù)，再依2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 64 頁(yè) 次取阻尼系數(shù)為 50 msN /? 。 在比較不同的模型時(shí)，通過大量的 MATLAB 仿真 結(jié)果 得出不同模型的衰減時(shí)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 圖 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(jiǎn)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： 0)()()( 100 ??????? kssss zzkzzkzzczm ???? ?? ( 8) )()( 011 zzczzk kks ?? ??? ?? ( 9) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 64 頁(yè) 3 基于 MATLAB的 仿真 分析 并聯(lián)系統(tǒng)仿真分析 對(duì)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： 0)()( 01011 ????? zzkzzczm ???? ?? ( 10) 運(yùn)用 MATLAB 仿真時(shí)，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(jìn)行仿真時(shí)，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(shí)間域上的輸出。 串聯(lián)系統(tǒng)仿真分析 對(duì) 串聯(lián) 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, zk=z2, 那么方程 (2)和 (3)可以寫成： 0)( 2111 ??? zzczm ???? ?? ( 13) )()( 021211 zzkzzc ??? ?? ?? ( 14) 運(yùn)用 MATLAB 仿真時(shí)， 令 31 zz?? ,那么方程 (13)和（ 14） 需要 寫成： 31 zz?? ?? ( 15) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 19 頁(yè) 共 64 頁(yè) )( 021132 zzckzz ???? ?? ( 16) )( 0213 zzmkz ???? ?? ( 17) 在仿真時(shí)，我們先取 某個(gè) 彈簧剛度系數(shù) k，然后阻尼系數(shù) c 依次取 50 msN /? ，得到一組坐墊位移在時(shí)間域上的輸出。 串 聯(lián)型減振座椅模型 仿真時(shí)，首先對(duì)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： 0)( 2111 ??? zzkzm ?? ?? ( 17) )()( 021211 zzczzk ?? ??? ?? ( 18) 運(yùn)用 MATLAB 仿真時(shí)，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(shí)，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 msN /? ，得到一組坐墊位移在時(shí)間域上的輸出。當(dāng)激勵(lì)的振幅為 20cm 時(shí)，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(shí)，我們先取 主 彈簧剛度系數(shù) k=300 mN/ 和主阻尼系數(shù) c=20 msN /? 一定，然后 固定附加彈簧系數(shù) k1=300 mN/ ，只把附加 阻尼系數(shù)c1依次取 為 30 msN /? ， 得到一組坐墊位移在時(shí)間域上的輸出 ；改變附加彈簧剛度系數(shù) k1=500 mN/ , 把 c1依 次取為 30 msN /? ，得到另外一組坐墊位移在時(shí)間域上的輸出。所以 附加彈簧剛度系數(shù)對(duì)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(dòng)衰減到穩(wěn)態(tài)的時(shí)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?dòng)，其選擇相對(duì)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(shí)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(duì)衰減到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間和穩(wěn)態(tài)幅值的影響大致相同。 2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 58 頁(yè) 共 64 頁(yè) 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(shí)， c越大衰減時(shí)間越短， 穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加； c 一定時(shí)， k 值越大，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加，衰減時(shí)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(shí)， c越大衰減時(shí)間越短， 穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加； c 一定時(shí)， k 值越大，穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加，在剛度系數(shù)低于1000 mN/ 時(shí)，剛度系數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)振幅基本沒有影響，衰減時(shí)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。在同樣給以 ? t 的路面激勵(lì)，其他各個(gè)參數(shù)均相同時(shí)， 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(dòng)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(dòng)。 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，同樣參考前面 的仿真結(jié)果，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小；而且阻尼系數(shù)在 20 msN /? 或30 msN /? 時(shí)，彈簧的剛度系數(shù)在 300 mN/ 或 500 mN/ 左右時(shí)，兩種模型使振動(dòng)衰減到穩(wěn)態(tài)所用的時(shí)間也相差無(wú)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(dòng)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(dòng)。 2020 級(jí)本科生畢業(yè)論文 第 60 頁(yè) 共 64 頁(yè) 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(shí)， c 越大衰減時(shí)間越短， 穩(wěn)態(tài)振幅稍有增加； c 一定時(shí)， k 值越大，穩(wěn)態(tài)振幅越大，衰減時(shí)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(lì)與關(guān)懷更讓我心存感激，老師學(xué)識(shí)淵博而平易近人 ，雖然只是跟隨老師短短數(shù)月，已經(jīng)使我的思想更加成熟