基于某款车的乘坐舒适性研究

基于某款车的乘坐舒适性研究

论文摘要

随着我国汽车产业的高速发展,汽车已经日渐成为每一个家庭的必备品。在消费者选择汽车时,乘坐舒适性已成为一项重要的参考指标。同时,良好的乘坐舒适性也是一款好车必备的竞争力之一。汽车的乘坐舒适性不仅和乘员的舒适和安全有关,还牵扯到汽车作为运输工具时货物的完好性。因此,现在汽车的研发已经将乘坐舒适性的设计作为一个重中之重。本文针对一款车,以汽车的静态舒适性和动态舒适性的评价方法为对象展开了研究。首先,建立了面向人机工程学分析分析的中国成年人人体尺寸三维模型。基于现有国标给出的中国成年人人体尺寸测量数据,并应用回归方程法对一些建立人体模型必须的人体尺寸数据进行了估算,结合对真实情况下驾乘状态对相关尺寸做适当的衣着修正。在上述工作的基础上建立了人体尺寸数据库文件,导入CATIA环境中即可生成响应的人体模型。其次,运用模糊综合评价法对静态舒适性进行了研究。将建立好的人体模型应用循环干涉检查法虚拟乘坐于座椅模型后,应用软件获得不同性别和百分位的乘员乘坐于座椅时的各关节角度值集合。应用综合评价原理,建立性别、百分位、关节角度三级层次模糊评价模型,在Matlab中编制程序实现模糊综合评价。为了全面评价汽车的静态舒适性还对目标车进行了视野和手伸及度等方面的校核。再次,讨论了常用建立人体生物力学振动模型的方法后建立了四自由度人体上体系统。综合各种类型模型优劣,选择集总模型建立了九自由度的“人-车-椅”动力学模型。应用拉格朗日方程法建立各部分运动微分方程,依据方程在Simulink中建立了Simulink“人-车-路”仿真模型。最后,应用Simulink强大的动态仿真功能,以路面不平度随机激励为输入,经过模型仿真得到人体以及车体各部位的振动响应。仿真结果表明:时域分析表明随着路面不平度等级和汽车行驶车速的提高,人体在车内的振动舒适性是越来越差的;频域分析表明人体在振动影响下的共振频率与标准中人体驱动点阻抗相符合;最后根据人体各部位加速度响应的均方根值得到目标车的振动舒适性良好。本文中对静态舒适性和动态舒适性的评价结果表明,文中所使用的评价方法能够快速有效的对目标车的乘坐舒适性做出评价。对乘坐舒适性的快速评价在汽车的开发过程特别是逆向工程中,能够为舒适性设计工作提供良好的反馈,降低设计周期,具有一定的工程实用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1. 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 静态舒适性研究现状
  • 1.2.2 静态舒适性的研究方法
  • 1.2.3 振动舒适性研究现状
  • 1.2.4 振动舒适性评价方法
  • 1.3 目前存在的问题
  • 1.4 课题研究意义
  • 1.5 论文的主要研究内容
  • 2 中国人体尺寸数字模型的建立
  • 2.1 前言
  • 2.2 静态舒适性分析基本方案
  • 2.4 人体CAD模型的建立
  • 2.4.1 我国人体测量数据及其补充估算
  • 2.4.2 人体尺寸数据的选取
  • 2.4.3 人体尺寸数据的修正
  • 2.4.4 建立人体尺寸数据库
  • 2.5 人体模型座椅模型虚拟乘坐
  • 2.6 本章小结
  • 3 静态舒适性模糊综合评价
  • 3.1 模糊综合评价方法
  • 3.1.1 模糊概念的集合表示
  • 3.1.2 一级模糊综合评价模型
  • 3.1.3 多级模糊综合评价
  • 3.2 面向静态舒适性的多级模糊综合评价模型
  • 3.2.1 评价因素集及其层次结构的确定
  • 3.2.2 评价集
  • 3.2.3 隶属函数
  • 3.2.4 权重级
  • 3.2.5 广义模糊算子
  • 3.2.6 静态舒适性评价
  • 3.3 静态舒适性的优化
  • 3.3.1 视野校核
  • 3.3.2 手伸及界面校核
  • 3.4 本章小节
  • 4 汽车振动舒适性建模与分析
  • 4.1 前言
  • 4.2 坐姿人体振动生物力学模型
  • 4.3 整车振动力学模型
  • 4.3.1 模型的简化
  • 4.3.2 系统动力学方程的建立
  • 4.4 路面不平度随机激励
  • 4.4.1 路面不平度序列的生成方法
  • 4.4.2 路面随机激励的时域模型
  • 4.5 人-车-路系统的Simulink建模
  • 4.5.1 MATLAB/Simulink软件介绍
  • 4.5.2 人-车-路系统仿真模型
  • 4.6 本章小结
  • 5 面向振动舒适性评价的仿真与分析
  • 5.1 振动舒适性评价方法
  • 5.2 人体加速度响应时域与频域分析
  • 5.2.1 人体加速度响应时域分析
  • 5.2.2 人体加速度响应频域分析
  • 5.3 人体各部加速度响应加权均方根值(RMS)
  • 5.4 本章小结
  • 6 结论与展望
  • 6.1 主要研究成果
  • 6.2 研究展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
  • 相关论文文献

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