轿车准零刚度座椅设计与分析毕业设计开题报告.doc

毕业设计开题报告论文题目： 轿车准零刚度座椅设计与分析 学生姓名： 刘少锋 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 指导教师： 张敬 2015年 01月 08日一、综述国内外对本课题的研究动态，说明选题的依据和意义：近年来随着我国经济水平的飞速发展，人民的生活水平显著提高，越来越多的家庭都有能力购买轿车。而现代轿车已不再是一个单纯的交通工具，在选购的时候人们同时提出了更高的要求，对轿车的安全舒适性和智能性等方面的要求日益提高。与此同时，国外的轿车大举进入国内市场，而国产品牌面对国外起步较早和成熟的制造工艺显得势单力薄，市场份额也大多数是合资轿车，核心技术仍然由外资把持。“工业4.0”的提出更是将未来工业发展提升到了一个新的高度。最为工业发展的大头之一轿车行业当然也是发展的重中之重。作为轿车的基础部件之一的座位。从德国人最开始用棉花等软填料作为减振材料，靠背是木板材质。经过了一百多年的发展座位已经不单单是当初那个只要能坐下人即可的轿车配件而且也起着装饰的作用更是集机械振动，人机工程学等工程学科的一体化系统产品。轿车座椅也朝着安全舒适性与多功能性轻量化人性化和节能环保的设计理念设计。轿车的座椅也是评价轿车的价值的重要标准之一。轿车座椅振动会引起驾驶员的身体疲劳，从而导致注意力不集中引发安全隐患。提高减震性能解决汽车座椅的振动问题，对提高车辆的舒适安全性极为重要.而车辆的的主要振动为低频振动，特别是人体感应最强烈的振动频率。解决小汽车振动的方法打给分为主动隔振和被动隔振。而小汽车座椅的准零刚度的设计主要采用金属弹簧隔振器，具有性能稳定、价格便宜、耐腐蚀、寿命长等优点。虽然高频减振效果差，但是对于低频振动的隔振效果较好。准零刚度隔振技术准零刚度隔振技术是一项新兴的非常有代表性的低频隔振技术。它的基本思想是：利用正负刚度的组合，得到高的静刚度和低的动刚度。准零刚度隔振器在平衡位置处的组合刚度趋于零，而系统的静刚度又未降低，所以在小幅振动下，系统同时具有高静刚度和低动刚度的特性，属于非线性隔振器的范畴。高静刚度使得系统的静变形量很小；低动刚度可以减小系统的固有频率，从而可以扩大隔振区间；这样就保证了系统既具有软弹簧的隔振优点，又具有较小的固有频率，权衡了静位移与隔振效果之间的矛盾。目前，在现实中负刚度结构装置已经大量存在，通过此装置能够保证系统动刚度远远小于其静刚度。比较典型的代表有，南安普顿大学的学者Carrella、Kovacic、Brennan、Gatti等将三个线性或非线性的弹簧进行组合，通过参数优化设计，提出了一种准零刚度隔振系统，并进行了一系列的静态和动态分析获得系统的共振频率。当静力从零开始慢慢增加时可发现非线性系统由刚度完全硬的系统逐渐变成了刚度完全软的系统Thanh等人研究了水平弹簧通过连杆并联垂直弹簧来获得静力平衡位置的准零刚度，并实验验证了其用于汽车座椅隔振的优异表现。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：目前，低频隔振仍是振动工程界的一大难题。路面传递至乘驾人员的振动主要是低频振动，严重影响乘驾的舒适性。因此，设计性能出色的座椅隔振器对提高乘驾的舒适性具有重要作用。拟解决的主要问题有:对比轿车座椅不同的减振方式，具体理解准零刚度的减振设计原理；初步设计建立轿车座椅的三维模型；运用ANSYS等软件进行受力振动分析；查看结果优化设计结构。三、研究的步骤、方法、措施及进度安排：1. 研究步骤及方法措施:1）查阅相关资料，了解机械振动控制的工作原理。2）熟悉准零刚度系统设计的概念，找到适合于轿车座椅安装使用的减振器结构，推导轿车座椅减振器实现准零刚度隔振的条件。3）利用前面确定的系统准零刚度条件关系进行系统设计，确定各系统参数，包括水平弹簧和垂直弹簧刚度、弹簧初始长度、初始水平倾斜角度等，画出对应的三维结构设计图。4）利用ANSYS等软件对系统的静力学特性和动力学特性进行仿真分析。5）对上述轿车座椅准零刚度系统进行相应的静力学和动力学仿真分析。2. 进度安排：1）12.61.10： 查阅相关资料，了解当今准零刚度隔振器设计方面国内外研究的发展动态，形成对毕业设计课题设计工作的整体构思，并撰写出开题报告；2）1.112.10：设计基于轿车座椅的准零刚度减振器，查找与课题相关英文资料并进行翻译；3）2.113.20：推导系统实现准零刚度的条件，绘制系统的三维结构图；4）3.214.18：对上述系统进行静力学和动力学仿真分析；5）4.194.30：严格按学院论文格式撰写论文，提交初稿；6）5.15.15：论文评阅及修改；7）5.165.20：制作PPT准备论文答辩。四、主要参考文献：1 孟令帅、孙景工、牛福.新型准零刚度隔振系统的设计与研究J.2 张月英. 准零刚度隔振器的特性分析及实验研究D.湖南:湖南大学，2013.3 彭献、黎大志、陈树年.准零刚度隔震器及其弹性特性设计D.湖南:湖南大学，1997. 4 钟柳华、孟正华等编著.轿车座椅设计与制造M.国防工业出版社，20155 刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社，20126 勒晓雄、张立军、江浩编著.轿车振动分析M.同济大学出版社