CN107391874B - 主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，属于车辆座椅技术领域。先前对于主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度一直没有可靠的设计方法，大都采用“经验+反复试验”的设计方法，不能满足车辆座椅现代化CAD设计及快速开发的要求。本发明提供的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，可根据主簧压缩式低频隔振车辆座椅的结构参数及座椅的乘员质量，对座椅悬架副簧刚度进行快速、准确、可靠地设计，避免了传统设计方法反复试验的缺陷。利用该方法可提高主簧压缩式低频隔振车辆座椅的设计水平、质量和隔振性能，降低座椅的设计及试验费用，缩短设计周期，加快座椅开发速度。

Description

主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法

技术领域

本发明涉及车辆座椅，特别是主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法。

背景技术

座椅作为衰减车辆振动的最后一个环节，对整车舒适性能起着至关重要的作用。近年来，由于低频振动造成的颈椎病及消化系统疾病等，已成为车辆驾乘人员常患的驾驶疾病。因此，提高车辆座椅的低频隔振性能，对避免人体内脏器官遭受冲击损伤及驾驶疾病的发生等具有重要意义。主簧压缩式低频隔振车辆座椅可用于衰减车辆的低频振动，逐渐得到人们重视。此种座椅悬架副簧刚度对座椅的隔振性能起关键作用，然而，由于受座椅悬架系统最佳刚度匹配理论的制约，目前国内外对主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度仍然没有可靠的设计方法。目前，大都采用“经验+反复试验”的设计方法，根据主观和客观加以综合判断，最后确定出座椅悬架副簧刚度。虽然这种方法是可行的，但由于其设计成本高、周期长，不能满足现代车辆行业快速发展的要求。为了更好地通过座椅衰减车辆振动，进而提高驾乘人员的舒适性，必须建立一种准确、可靠的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，从而降低座椅设计及试验费用，缩短设计周期，加快座椅开发速度，增强我国车辆的国际市场竞争力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种准确、可靠的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，其设计流程图如图1所示。主簧压缩式低频隔振车辆座椅的结构示意图，如图2所示，座椅面板1可相对座椅底板4产生相对运动，剪杆2、连杆3、主簧3及副簧6，影响着座椅的隔振性能；。

为解决上述技术问题，本发明所提供的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，其具体设计步骤如下：

(1)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的主簧刚度K₁：

根据乘员质量m_b，座椅承担乘员质量比例系数η＝0.73，座椅面板质量m₀，重力加速度g＝9.8m/s²及静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的主簧刚度K₁，即

(2)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的剪杆初始位置因子p₂：

根据静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e，剪杆与座椅底板的夹角θ及剪杆长度L，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的剪杆初始位置因子p₂，即

(3)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的连杆初始位置因子p₁：

根据静平衡位置时剪杆与座椅底板的夹角θ，剪杆长度L，连杆长度r及步骤(2)中确定的剪杆初始位置因子p₂，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的连杆初始位置因子p₁，即

(4)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的副簧刚度因子ρ：

根据静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e，剪杆与座椅底板的夹角θ，剪杆长度L，连杆长度r，步骤(2)中确定的剪杆初始位置因子p₂，及步骤(3)中确定的连杆初始位置因子p₁，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的副簧刚度因子ρ，即

式中，ρ₁，ρ₂，ρ₃和ρ₄为所定义中间计算参数，分别为

其中，

(5)主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度K₂的设计：

根据步骤(1)中确定的主簧刚度K₁，及步骤(4)中确定的副簧刚度因子ρ，对主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度K₂进行设计，即

本发明比现有技术具有的优点：

对于主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度，大都采用“经验+反复试验”的设计方法。虽然该方法可行，但设计成本高、周期长，不能满足现代车辆行业快速发展的要求。

本发明提供的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，可根据主簧压缩式低频隔振车辆座椅的结构参数及座椅的乘员质量，对座椅悬架副簧刚度进行快速、准确、可靠地设计，从而避免了传统设计方法反复试验的缺陷。利用该方法可提高主簧压缩式低频隔振车辆座椅的设计水平、质量和隔振性能，降低座椅的设计及试验费用，缩短设计周期，加快座椅开发速度，增强我国车辆的国际市场竞争力。

附图说明

为了更好地理解本发明下面结合附图做进一步的说明。

图1是主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计流程图；

图2是主簧压缩式低频隔振车辆座椅的结构示意图；

图3是主簧压缩式低频隔振车辆座椅垂向受力与位移关系曲线图。

具体实施方案

下面通过一实施例对本发明作进一步详细说明。

某车辆安装了主簧压缩式低频隔振车辆座椅，该座椅的结构示意图如图2所示，其乘员质量m_b＝75kg，座椅承担乘员质量比例系数η＝0.73，座椅面板质量m₀＝8kg，静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e＝30mm，剪杆与座椅底板的夹角θ＝45°，剪杆长度L＝600mm，连杆长度r＝40mm，重力加速度g＝9.8m/s²。为了有效隔振，需要对该座椅悬架副簧刚度进行设计。

本发明实例所提供的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，其设计流程图如图1所示，具体步骤如下：

(1)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的主簧刚度K₁：

根据乘员质量m_b＝75kg，座椅承担乘员质量比例系数η＝0.73，座椅面板质量m₀＝8kg，重力加速度g＝9.8m/s²及静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e＝30mm，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的主簧刚度K₁，即

(2)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的剪杆初始位置因子p₂：

根据静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e＝30mm，剪杆与座椅底板的夹角θ＝45°及剪杆长度L＝600mm，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的剪杆初始位置因子p₂，即

(3)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的连杆初始位置因子p₁：

根据静平衡位置时剪杆与座椅底板的夹角θ＝45°，剪杆长度L＝600mm，连杆长度r＝40mm及步骤(2)中确定的剪杆初始位置因子p₂＝0.76，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的连杆初始位置因子p₁，即

(4)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的副簧刚度因子ρ：

根据静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e＝30mm，剪杆与座椅底板的夹角θ＝45°，剪杆长度L＝600mm，连杆长度r＝40mm，步骤(2)中确定的剪杆初始位置因子p₂＝0.76，及步骤(3)中确定的连杆初始位置因子p₁＝0.59，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的副簧刚度因子ρ，即

式中，ρ₁，ρ₂，ρ₃和ρ₄为所定义中间计算参数，分别为

其中，

(5)主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度K₂的设计：

根据步骤(1)中确定的主簧刚度K₁＝20.5N/mm，及步骤(4)中确定的副簧刚度因子ρ＝0.41，对主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度K₂进行设计，即

根据本发明确定的副簧刚度K₂＝50.0N/mm，对副簧进行设计，并对该座椅进行静力学仿真，可得主簧压缩式低频隔振车辆座椅垂向受力与位移关系曲线，如图3所示。对该座椅进行道路试验，结果表明，与该座椅在传统方法确定副簧刚度的情况下相比，舒适性提升18％，说明所建立的主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法是正确的，为主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计，提供了快速、准确、可靠的设计方法。

Claims (1)

1.一种主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度的设计方法，其具体设计步骤如下：

(1)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的主簧刚度K₁：

根据乘员质量m_b，座椅承担乘员质量比例系数η＝0.73，座椅面板质量m₀，重力加速度g＝9.8m/s²及静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的主簧刚度K₁，即

(2)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的剪杆初始位置因子p₂：

根据静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e，剪杆与座椅底板的夹角θ及剪杆长度L，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的剪杆初始位置因子p₂，即

(3)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的连杆初始位置因子p₁：

根据静平衡位置时剪杆与座椅底板的夹角θ，剪杆长度L，连杆长度r及步骤(2)中确定的剪杆初始位置因子p₂，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的连杆初始位置因子p₁，即

(4)确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的副簧刚度因子ρ：

根据静平衡位置时座椅悬架的垂向变形量u_e，剪杆与座椅底板的夹角θ，剪杆长度L，连杆长度r，步骤(2)中确定的剪杆初始位置因子p₂，及步骤(3)中确定的连杆初始位置因子p₁，确定主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架的副簧刚度因子ρ，即

式中，ρ₁，ρ₂，ρ₃和ρ₄为所定义中间计算参数，分别为

其中，

(5)主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度K₂的设计：

根据步骤(1)中确定的主簧刚度K₁，及步骤(4)中确定的副簧刚度因子ρ，对主簧压缩式低频隔振车辆座椅悬架副簧刚度K₂进行设计，即

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