【《汽车座椅舒适性的建模仿真分析案例》3300字】

汽车座椅舒适性的建模仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u27816汽车座椅舒适性的建模仿真分析案例 1229951座椅建模与仿真 1123291.1座椅传递特性理论分析 192811.3座椅的动力学模型 4118741.4动力学仿真分析 4216841.5座椅传递特性试验及结论分析 5135162改进后座椅舒适性仿真分析及试验 6306692.1座椅改进方案仿真分析结果 6121852.2座椅改进方案试验结果 7178483.空气悬浮座椅传递特性和衰减特性试验 9192062.4座椅传递特性试验数据与仿真数据对照 1091042.5座椅改进方案与原方案的比较 111座椅建模与仿真仿真技术是在计算机系统和与应用相关的物理效应设备和模拟器的推动下，利用模型来研究一种设备的多学科、系统性技术，它的重点是相似理论、设备技术、信息技术以及仿真应用领域的相关发展。仿真技术融合了许多应用科学和技术的前沿方法，在工业界迅速普及。因为的大量的设计涉及到很多细节的改善，如果直接加工生产后续出现问题就会很难补救，比较不同的设计方案，提高商用车驾驶员座椅的舒适性能。本研究论文的重点是座椅振动传递特性，利用ADAMS系统动力学分析软件建立三种不同类型座椅的数学模型，依次进行横向对比仿真。1.1座椅传递特性理论分析1、建立数学模型：按照座椅的结构特点建立如下的振动模型，其传动特点如下所示。图4-1传感系统物理模型对应的数学模型：（4-1）按照公式的要求给定一个固定频率值能够获得对应的输出信号，这样就能获得最终的频率振幅值由：由公式可知座椅的最大振动频率与振动台的频率是相等的，所以只需要求出振动台的频率。对上述的方程进行求解可得：TR=φ=tg−12该表达式的分析如下：带入数值求解出振动台的频率为1，也就是说当φ趋近于0时，可以得出振幅-频率特性曲线。当ω→1时，TR→∞，此时座椅和振动台的振动状态基本相同。当满足下列条件之一时。当ω=21/2时，TR=1表明此时座椅答案最高；当=21/2时，表状态，来减少振动特性以及传递效率，主要的措施是减小受力法向的固定频率以此来增大相对阻尼系数，达到减弱振动的效果。1.2座椅仿真模型动态图形界面ADAMS/View和仿真求解器ADAMS/Solver是ADAMS主仿真软件包的一部分。通过扩展模块，可以进行仿真、集成和显示。ADAMS是世界上最常用的机械系统仿真分析(MSS)程序，在构建真正的原型之前，将构建一个机械装置的“模拟原型”，并预测其性能。ADAMS应用程序的任何一个功能都在下面列出。主要可以对动力学进行分析，能够建立二维和三维模型。它可以研究所有的固体和流体体。在这个库中有50多个耦合对、力和运动生成器。它具有将各种模型或同一模型的变化进行组合、评估和自动查看的方法。它带有一个大型功能库，用用户定义的参数构建力和运动发生器。其架构是开源的，允许人们贡献自己的想法。得益于复杂的数值分析技术和可靠的求解器，求解速度快，精度高。它具有CAD、FEA、渲染和控制系统仿真的编程接口。Adams/View是一个用户友好的图形软件。您可以通过快速拾取ICONS和按键(对于初学者)等方式，利用ADAMS工具克服非常困难的问题。1.几何模型建立对三种不同的座椅在ADAMS中进行建模，数字信息的内容主要包括各个机构的参数以及技术中心提供的座椅模型，图4-2为数字化座椅模型。图4-2座椅的三维实体模型（a）普通座椅（b）空气悬挂（c）机械减震建立三维的动力学模型需要将相关参数输入进ADAMS软件中，然后经过相关软件的处理以一定的格式进行保存，这样获得的三维模型符合设计要求接近真实的数据。1.3座椅的动力学模型表4-1各类型座椅的力学特征参数通过比较不同的减震系统对座椅的振动频率曲线可以看出，空气悬架的座椅具有明显的缓冲减震作用，同时能过过滤掉更多的振动。1.4动力学仿真分析建立动力学模型后。计算出座椅位移曲线上的权重，经过数学公式变换后得出振动函数曲线以及仿真曲线：普通座椅：机械座椅：空气悬浮座椅：结论。由于座椅模拟研究中忽略了动对之间的内摩擦力，通过不同加载版的载荷在测试过程中的振动曲线与理论振动频率达到相等。由于试验参数设定时，对三款座椅的靠背，坐垫进行统一，在仿真实验时，能够看出普通座椅的振动特性最差，最好的是空气弹簧座椅。由此可见，该模型是合理的，将振动模拟结果与交流结果进行比较也很简单。1.5座椅传递特性试验及结论分析表4-4座椅传递特性试验数据与仿真数据对照表通过表4-4的数据结果可知，实体座椅的试验数据与仿真数据基本保持一致，符合仿真预期，三款不同类型的座椅都表现出一定的振动传递特性。在三类不同的座椅中，实验数据与仿真数据的差距小于15%。因此，座椅过渡特性的舒适性仿真计算结果仿真数据与试验数据之间的差距在合适的范围内。这进一步验证了座椅仿真模型的一致性，因为仿真曲线和评价曲线几乎相似。普通座椅内衬的密度高，刚度值也高，因此传递值高；机械阻尼座椅的轨道动量和滑动距离也高。传递曲线不强，根据仿真曲线结果。空气悬架座椅的悬架弹簧刚度值小，传递值大。5改进后座椅舒适性仿真分析及试验传递特性和衰减特性是决定座椅舒适度的两个主要因素。当座椅的传递率接近于1，且座椅的衰减特性较高时，座椅的舒适度较高（但不是无限高）。根据以上标准，我们可以得出结论，初始的三种座椅配置形式需要改变。本章主要是利用仿真分析来提高上述三种座椅的结构和效率。通过仿真分析，收集最佳的仿真结果，并将分析中使用的结构和性能参数推广到实际商品中。实验和仿真结果基本一致。2.1座椅改进方案仿真分析结果为了在多种方案最大化原则下（普通座椅、机械减震座椅、空气悬浮座椅）成功提高座椅舒适度，我们对三种座椅做了计算机模拟工作。通过对仿真结果的对比，实施了以下增强步骤：衬垫的密度由普通座椅的52kg/m3调整为50kg/m3，由于振动率过高，主要说明是衬垫密度的影响；同时主体结构不能改动，将滑轨距离减小到5mm，靠背的转动角度设置为2度，同时宽度降低到0.5mm左右，弹簧刚度上升到50N,进行振动曲线分析如下。图5-1普通座椅传递特性仿真曲线图5-2机械减振座椅传递特性仿真曲线图5-3空气悬浮座椅传递特性仿真曲线图2.1、2.2和2.3分别为座椅传递特性仿真曲线，可以看出，不同的座椅传递率和固定频率有较大的差异。最舒适的为空气座椅。2.2座椅改进方案试验结果采用改进后的方案进行重新仿真设计，分别从振动频率和传递效率对三款座椅进行比较分析。普通座椅传递特性和衰减特性试验：表5-1改进后普通座椅固有频率及传递率试验项目座椅固有频率（Hz）传递率试验结果2.23.9表5-2相对阻尼系数试验项目相对阻尼系数试验结果0.35—0.70图5-4普通座椅的传递特性试验曲线对数衰减率：2.387图5-5普通座椅衰减特性试验曲线机械减振座椅传递特性和衰减特性试验：表5-3改进后机械减振后座椅固有频率及传递率试验项目座椅固有频率（Hz）传递率试验结果3.72.3表5-4相对阻尼系数试验项目相对阻尼系数试验结果0.24—0.55图5-6机械减振座椅的传递特性试验曲线对数衰减率：2.019图5-7机械减振座椅衰减特性试验曲线空气悬浮座椅传递特性和衰减特性试验表5-5改进后空气悬浮座椅座椅固有频率及传递率试验项目座椅固有频率（Hz）传递率试验结果3.02.0表5-6相对阻尼系数试验项目相对阻尼系数试验结果0.14—0.23图5-8空气悬浮座椅的传递特性试验曲线对数衰减率：1.59图5-9空气悬浮座椅的衰减特性试验曲线2.4座椅传递特性试验数据与仿真数据对照仿真与试验结果的比较。经过研究模块模拟，三种类型的座椅传递特性试验曲线与三种类型的座椅传递特性模拟曲线基本一致。三种不同类型座椅的实验数据与仿真数据的差异小于12%。仿真数据与测试数据的差异在可接受范围内。说明仿真结果与实验结果一致。表5-7座椅传递特性试验数据与仿真数据对照表名称试验数据仿真数据误差备注普通座椅f=2.2Hz传递率=3.9f=1.0Hz传递率=1.06%3%其中试验数据为两组样品测试的平均值机械减振式座椅f=3.7Hz传递率=2.3f=3.5Hz传递率=2.65%12%空气悬浮式座椅f=3.0Hz传递率=2.0f=2.9Hz传递率=2.13%5%2.5座椅改进方案与原方案的比较以下几项内容的研究结论可以根据增强型座椅测试和仿真数据与前期测试的初始座椅和仿真测试结果对比。改动后，座椅舒适度明显提高，使驾驶员在颠簸路面上的摩擦力减少，避开了车身共振频率区。驾