本文關(guān)鍵詞：坐姿人體垂向振動模型研究及應用

  更多相關(guān)文章： 坐姿人體模型 視在質(zhì)量 驅(qū)動點機械阻抗 座椅-頭部傳遞函數(shù) 優(yōu)化設計

【摘要】：車輛的平順性已成為評價汽車性能的一項重要指標。然而,在汽車前期開發(fā)中,一般沒有考慮人體振動模型,或者只是把人體等效為剛體,這就導致汽車減振元件設計不合理,使得乘員的舒適性降低。在汽車平順性試驗中,當用真人作為汽車座椅載荷時,由于被試者的年齡、體型、職業(yè)等的差異,導致試驗結(jié)果差異較大,對于同一名被試者,由于乘坐姿勢和身體狀態(tài)的不同,試驗的重復誤差也較大;當用沙袋或水人作為載荷時,由于其不能模擬人體的振動特性,故不能客觀地測量汽車的平順性評價指標。國外學者對歐美坐姿人體垂向振動特性進行了大量的研究,制定了ISO5982-2001標準,建立了完善的坐姿人體垂向振動模型。而國內(nèi)只是單獨研究了中國坐姿人體的視在質(zhì)量(AM)、驅(qū)動點機械阻抗(DPM)或者座椅-頭部傳遞函數(shù)(STH)特性,這并不能全面地反映坐姿人體的垂向振動特性。同時,國內(nèi)外坐姿人體模型實物只是在早期有過少量研究,目前沒有廣泛地應用于汽車的平順性試驗。所以,應該全面研究中國坐姿人體垂向振動特性,應用于汽車平順性的前期開發(fā),能夠更好地匹配減振元件;開發(fā)出中國坐姿人體模型實物,應用于汽車的平順性試驗,能夠準確客觀地測量平順性評價指標。鑒于以上分析,本文開展了以下研究工作。首先,進行了標準試驗條件下坐姿人體垂向振動特性研究。利用搭建的人體振動試驗臺,對30名志愿者進行了標準條件下的人體振動試驗,獲取了坐姿人體垂向振動特性的三個指標,分別為視在質(zhì)量、驅(qū)動點機械阻抗和座椅-頭部傳遞函數(shù);通過對比發(fā)現(xiàn),本次試驗的中國坐姿人體垂向振動特性與ISO5982-2001標準差別較大。其次,進行了不同條件下坐姿人體垂向振動特性研究。進行了不同試驗條件下的人體振動試驗,獲取了坐姿人體垂向振動特性數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明,相比于標準試驗,振動強度增大、手放在扶手上和腳墊高度由低變高后,坐姿人體垂向振動特性呈一定的變化規(guī)律;坐姿人體垂向振動特性與體重、身高和身體質(zhì)量指數(shù)有一定的線性關(guān)系。然后,進行坐姿人體垂向振動模型及實物研究。根據(jù)坐姿人體振動特性,建立兩自由度、三自由度和四自由度坐姿人體模型,均可以近似表達中國坐姿人體的視在質(zhì)量和驅(qū)動點機械阻抗特性,同時,四自由度坐姿人體模型還可以近似表達中國坐姿人體座椅-頭部傳遞函數(shù)特性,能夠更全面地表達坐姿人體的振動特性;根據(jù)兩自由度坐姿人體模型參數(shù),開發(fā)出了坐姿人體模型實物,能近似模擬中國坐姿人體的視在質(zhì)量和驅(qū)動點機械阻抗特性,可以作為汽車平順性試驗時的座椅載荷。最后,將坐姿人體模型及實物應用于車輛的平順性設計中。建立人-車-路系統(tǒng)動力學模型,仿真結(jié)果表明,中國兩自由度坐姿人體模型座墊處加權(quán)加速度均方根值相對于沙袋模型小17%左右,相對于ISO5982-2001坐姿人體模型大9%左右。將坐姿人體模型實物和沙袋分別進行硬件在環(huán)試驗,試驗結(jié)果表明,坐姿人體模型實物座墊處的加權(quán)加速度均方根值比沙袋小10%左右。應用不同的坐姿人體模型對車輛減振器阻尼進行優(yōu)化,結(jié)果表明,應用中國兩自由度坐姿人體模型優(yōu)化出的減振器阻尼相對于沙袋模型大27%左右,相對于ISO5982-2001坐姿人體模型小7%左右。而中國兩自由坐姿人體模型和實物可以近似模擬中國坐姿人體的垂向振動特性,故能更好地應用于中國車輛的設計與開發(fā)。
【關(guān)鍵詞】：坐姿人體模型 視在質(zhì)量 驅(qū)動點機械阻抗 座椅-頭部傳遞函數(shù) 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U461.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究的背景和意義12-13
• 1.2 相關(guān)研究的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 坐姿人體垂向振動模型13-15
• 1.2.2 不同條件下坐姿人體垂向振動特性15-17
• 1.3 論文技術(shù)路線及主要研究內(nèi)容17-20
• 1.3.1 技術(shù)路線17
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容17-20
• 第2章 標準試驗條件下坐姿人體垂向振動特性研究20-32
• 2.1 試驗臺架搭建20-24
• 2.1.1 試驗臺總體方案20-21
• 2.1.2 直線電機及伺服控制器21
• 2.1.3 測力座椅21-22
• 2.1.4 測試傳感器22-23
• 2.1.5 數(shù)據(jù)采集卡23-24
• 2.2 標準條件下坐姿人體垂向振動試驗24-29
• 2.2.1 試驗對象24
• 2.2.2 試驗過程24-26
• 2.2.3 試驗數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析26-29
• 2.3 中國坐姿人體垂向振動特性與ISO5982-2001比較29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 不同條件下坐姿人體垂向振動特性研究32-46
• 3.1 PASW Statistics軟件簡介32
• 3.2 試驗條件對坐姿人體垂向振動特性的影響32-40
• 3.2.1 大振動強度32-34
• 3.2.2 手放在扶手上34-37
• 3.2.3 不同腳墊高度37-40
• 3.3 人體身體特性對坐姿人體垂向振動特性的影響40-45
• 3.3.1 體重40-42
• 3.3.2 身高42-44
• 3.3.3 身體質(zhì)量指數(shù)44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 坐姿人體垂向振動模型及實物研究46-60
• 4.1 坐姿人體垂向振動模型建立46-54
• 4.1.1 兩自由度坐姿人體模型46-49
• 4.1.2 三自由度坐姿人體模型49-51
• 4.1.3 四自由度坐姿人體模型51-54
• 4.2 兩自由度坐姿人體模型實物開發(fā)54-59
• 4.2.1 兩自由度坐姿人體模型實物方案設計及試制54-57
• 4.2.2 兩自由度坐姿人體模型實物調(diào)試57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 坐姿人體模型及實物在車輛平順性設計中的應用60-74
• 5.1 坐姿人體模型對車輛平順性評價的影響60-66
• 5.1.1 路面輸入模型60-62
• 5.1.2 人車路系統(tǒng)動力學模型62-64
• 5.1.3 平順性評價方法64
• 5.1.4 仿真結(jié)果分析64-66
• 5.2 坐姿人體模型實物對車輛平順性評價的影響66-69
• 5.2.1 硬件在環(huán)試驗原理介紹66-67
• 5.2.2 硬件在環(huán)系統(tǒng)動力學模型67-68
• 5.2.3 硬件在環(huán)試驗及結(jié)果分析68-69
• 5.3 坐姿人體模型對車輛減振器阻尼優(yōu)化的影響69-71
• 5.3.1 約束條件70
• 5.3.2 目標函數(shù)70-71
• 5.3.3 優(yōu)化結(jié)果71
• 5.4 本章小結(jié)71-74
• 第6章 全文總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀學位期間取得的科研成果80-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 高江華;侯之超;何樂;夏群生;;坐姿人體垂向振動特性及其兩自由度模型[J];中國科學:技術(shù)科學;2011年12期

2 侯之超;高江華;何樂;;坐姿人體垂向振動特性及其三自由度模型參數(shù)[J];哈爾濱工程大學學報;2011年09期

3 陳杰平;陳無畏;祝輝;朱茂飛;;基于Matlab/Simulink的隨機路面建模與不平度仿真[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2010年03期

4 張鄂;劉明利;邵曉春;單軍勇;王東生;;動態(tài)環(huán)境人-車系統(tǒng)的人體振動特性研究與仿真[J];工程設計學報;2009年03期

5 張鄂;許林安;劉中華;李曉玲;;多自由度坐姿人體上體系統(tǒng)動力學建模與振動特性研究[J];工程設計學報;2008年04期

6 潘雙夏;陳助碧;馮培恩;;M-File S-函數(shù)在時域路面不平度建模中的應用[J];中國工程機械學報;2006年04期

7 董爾珠,黃恩麗,王亞夫,施光濤,林茂成;汽車試驗用人體振動模擬儀[J];汽車技術(shù);1993年02期

8 馮煥玉;;兩自由度人體振動模型及其在汽車平順性試驗中的應用[J];汽車技術(shù);1986年05期

9 郭孔輝;汽車振動與載荷的統(tǒng)計分析及懸掛系統(tǒng)參數(shù)的選擇[J];汽車技術(shù);1976年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 高江華;乘員—坐墊系統(tǒng)垂向動力學建模與分析[D];清華大學;2014年

2 郭耀華;減振器實物在環(huán)系統(tǒng)開發(fā)及其應用技術(shù)研究[D];吉林大學;2013年

，

本文編號：536487