汽车座椅准零刚度隔振器结构设计与分析

作     者：贺波 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梅玉林

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：汽车座椅 隔振器 准零刚度 承载能力 低频隔振 

摘      要：汽车座椅隔振系统的刚度对于乘坐舒适性有重要的影响,可以通过降低汽车座椅隔振系统的刚度来控制人体敏感振动频率范围的振动,以提高乘坐舒适性。然而降低隔振系统刚度和保持汽车座椅的承载能力是矛盾的,因此如何在保证座椅承载能力的前提下,降低隔振系统的刚度,实现低频隔振,已成为一些学者的研究方向。本文以汽车座椅隔振器为研究对象,为了在保证不降低座椅承载能力的同时,降低隔振器的刚度,文中设计了具有高静刚度低动刚度的非线性隔振器。与传统的线性隔振器不同,新型准零刚度隔振器采用具有负刚度的欧拉压杆,充分利用负刚度结构与正刚度弹簧并联所具有的准零刚度的特性,实现低频隔振。首先,建立负刚度理论模型。分析初始位置参数对负刚度系统的载荷-位移和刚度-位移关系的影响,并结合负刚度系统理论,建立准零刚度系统理论模型,将通过理论模型计算的数值分析结果与有限元分析结果进行对比。然后,根据建立的理论模型,设计四种汽车座椅准零刚度隔振器,分别为单层梁单层弹簧系统、平行双层梁单层弹簧系统、对称双层梁单层弹簧系统、平行双层梁双层弹簧系统,并分析这四种系统的承载能力与刚度变化。研究显示,四种系统都具有准零刚度特性,但是平行双层梁单层弹簧是不稳定系统,即当载荷在准零刚度附近出现轻微变化时,系统会瞬间失稳,不满足设计要求。其余三种准零刚度系统的一阶固有频率较低,能够满足低频隔振的需要,且具有较宽的隔振频带。最后,讨论载荷变化时处理方法及其影响。文中将载荷变化分为过载和轻载两种工况,通过载荷调节机构的上下移动来调节系统的预应力,以满足不同载荷的需要。