【摘要】：隨著我國汽車工業(yè)的高速發(fā)展,國民對汽車的乘坐舒適性要求越來越高。在競爭激烈的汽車產(chǎn)品市場上,不同品牌汽車的使用性能和安全性能的差別已經(jīng)很小,相比之下,汽車的乘坐舒適性就常常成為區(qū)分汽車品牌好壞的重要因素之一。座椅是影響汽車乘坐舒適性的主要零部件之一,研究座椅的舒適性對提升汽車的乘坐舒適性具有重要意義。本文以某商用車駕駛員座椅為研究對象,分析了座椅的模態(tài)并對其進行了輕量化設(shè)計,然后根據(jù)路試實驗反饋對座椅的動態(tài)舒適性問題進行了分析和優(yōu)化并對優(yōu)化方案進行驗證。首先,用HyperMesh軟件完成了駕駛員座椅的有限元建模,然后用MSC.Nastran軟件對座椅的模態(tài)進行分析,整車模型中座椅的一階前后俯仰模態(tài)為18.51Hz,一階左右擺動模態(tài)為21.13Hz,一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)為47.48Hz,然后用實驗驗證仿真結(jié)果,實驗結(jié)果表明:模態(tài)分析和模態(tài)實驗結(jié)果的最大偏差僅為6.99%,這說明建立的有限元模型可信;最后,計算駕駛員座椅主要零件的模態(tài)相對靈敏度并對相對靈敏度較小的座椅零件的厚度進行優(yōu)化,實現(xiàn)座椅的骨架的輕量化,減重0.604kg(占座椅總質(zhì)量的3.63%),用MSC.Nastran對優(yōu)化后的模型進行模態(tài)驗算,計算結(jié)果表明座椅的質(zhì)量減輕的同時,模態(tài)性能降低很少。其次,針對路試實驗中駕駛員座椅的動態(tài)舒適性較差的問題,用隨機振動信號激勵振動平臺進行“人體-座椅”系統(tǒng)的舒適性實驗,實驗結(jié)果表明座椅的動態(tài)舒適性性能滿足設(shè)計要求;然后用MSC.Nastran軟件計算了懸架連接點和座椅安裝點之間的Z向加速度傳遞函數(shù),分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)在前懸架連接點的Z向激勵力作用下,座椅安裝點的加速度傳遞函數(shù)的最大值達到了0.006g,不滿足小于0.005g的設(shè)計要求;最后,針對座椅安裝點進行優(yōu)化并對優(yōu)化方案進行驗算,計算結(jié)果表明優(yōu)化方案有效。最后,用道路載荷譜模擬路試環(huán)境并進行座椅舒適性實驗驗證座椅安裝點優(yōu)化方案對座椅動態(tài)舒適性的優(yōu)化有效,首先采集了柏油路和起伏路道路載荷譜并利用采集的柏油路載荷譜和起伏路載荷譜在實驗室內(nèi)激勵振動臺,評價座椅的動態(tài)舒適性。綜合分析兩種載荷譜激勵下的座椅舒適性實驗的結(jié)果得出結(jié)論,該商用車駕駛員座椅的舒適性性能較好,因此優(yōu)化方案有效。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.836
【圖文】：

1.1 研究背景隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車作為一個便利的交通工具走入了千家萬戶。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2017 年中國汽車銷量高達 2888 萬輛，連續(xù) 9 年位居全球第一。汽車已經(jīng)成為了中國最為常見的交通工具，汽車的普及使得人們對汽車的乘坐舒適性提出了更高的要求，而汽車的乘坐舒適性主要由汽車座椅來體現(xiàn)，因此，汽車座椅的舒適性已經(jīng)成為評價汽車乘坐舒適性的重要指標。汽車廠商和國內(nèi)高校也越來越重視汽車的乘坐舒適性研究并取得了一定成果[1-3]。汽車在行駛時，路面不平度、發(fā)動機、車輪和傳動系等引起的振動是整個汽車振動系統(tǒng)中的主要振源，而路面不平度是汽車振動的基本輸入。一般情況下，路面不平和車速引起的振動通過輪胎、懸架系統(tǒng)傳遞至車身和座椅系統(tǒng)，最終振動通過座墊傳遞給人體[4]。振動源通過汽車各類零件傳遞給人的過程如圖 1.1 所示。

圖 1.2 座椅設(shè)計流程框圖汽車座椅從開始設(shè)計到批量生產(chǎn)的周期較長，一般需要 24 到 36 個月，汽椅設(shè)計開發(fā)的一般流程如圖 1.2 所示[6]。座椅是一個由眾多零件組成的復雜，同時在乘員艙中，座椅又與很多其他的內(nèi)外飾零部件相互配合。因此，座計除了必須滿足法規(guī)要求外，一般在配合、運動干涉、舒適性等方面無法都最佳狀態(tài)，座椅的最終設(shè)計數(shù)據(jù)通常是汽車各系統(tǒng)的工程師相互協(xié)調(diào)、匹配舍和權(quán)衡利弊的結(jié)果。.3 座椅舒適性的定義及重要性座椅舒適性主要包括靜態(tài)舒適性和動態(tài)舒適性，座椅的靜態(tài)舒適性是指在靜止時乘員感受到的由座椅的各種參數(shù)提供的主觀舒適程度，座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù)料特性、表面質(zhì)量、尺寸參數(shù)、坐姿變化、體壓分布等對座椅的靜態(tài)舒適度很大[7-9]；座椅的動態(tài)舒適性（又稱振動舒適性），是指汽車運動時乘員感受座椅的主觀舒適程度，它主要與汽車座椅的振動特性相關(guān)[10-11]。

【參考文獻】

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本文編號：2739766