工程機械座椅系統多維非線性隔振技術研究

《工程機械座椅系統多維非線性隔振技術研究》是依託吉林大學，由閆振華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：工程機械座椅系統多維非線性隔振技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：閆振華
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

工程機械工作時產生的多維、低頻振動會導致駕駛員腰疼、胃部不適等職業病。座椅系統可有效隔離振動向人體的傳遞，進而減少由振動引起的職業病，保障駕駛員身心健康，降低社會醫療成本，提高工作效率。但是目前工程機械的座椅系統隔離低頻振動和多維振動的能力均不足。為了解決上述問題，本項目擬開展工程機械座椅系統多維非線性隔振技術的研究。重點解決兩個科學問題：一是座椅懸架的構型對其非線性力-位移特性的影響規律，座椅懸架的非線性力-位移特性對其多維、低頻隔振性能的影響規律，創新設計具有高的空間利用率的座椅非線性懸架；二是多維非線性隔振座椅-人系統的多維動態特性，及座椅非線性懸架的多維動態特性、坐墊和靠背的非線性剛度阻尼特性、人體動力學特性三者之間的匹配規律問題。通過本項目的研究，可望得到具有多維、低頻隔振能力的工程機械座椅系統隔振新技術，解決目前的工程機械座椅系統存在的問題。因此，具有重要的科學意義和套用價值。

結題摘要

工程機械工作於礦山、工地等惡劣環境，導致整機呈現多維、低頻振動，這種振動傳至駕駛室，再通過座椅系統傳遞至駕駛員。駕駛員長期處於這種全身振動的環境中，將導致腰疼、背疼、胃部不適等。因此，工程機械的振動控制問題一直是工程機械領域的研究熱點。座椅系統由於與人體大面積接觸且改變其參數對整機性能影響甚微，因而成為了改進整機振動舒適性的關鍵研究對象。而工程機械的座椅懸架低頻隔振能力不足，且較少的研究從懸架座椅-人系統的角度進行研究。因此本項目提出了工程機械座椅系統多維非線性隔振技術研究的課題。基於滾動隔振原理設計了座椅水平隔振懸架新構型，並分析了水平懸架-人體系統的固有頻率特性；基於拉格朗日方程建立了前後方向座椅-人系統的動力學模型，並研究了懸架關鍵設計參數對該系統水平隔振特性的影響規律；針對套用較多的拉簧式的線性座椅懸架，引入凸凹圓弧結構將其線性特性改進為非線性，既使其具有高靜態-低動態剛度特性，從而提高其低頻隔振性能和承載能力；設計了一種集身高、體重參數變化調整功能於一體的座椅非線性懸架，從而降低當前座椅懸架的複雜程度，減少零件的數量，降低成本；設計了一種盤式非線性低頻隔振器的新構型，並研究了該非線性隔振器的靜態特性和動態特性；設計、製造和裝配了三個物理樣機，並進行了特性試驗。本項目的研究表明，基於非線性隔振原理設計的座椅非線性懸架較市場上懸架具有更好的低頻隔振特性，中國目前工程機械保有量超過七百萬輛，因此本項目研究的座椅非線性懸架具有廣闊的套用前景。該類型懸架如果能夠得到推廣，將有助於提高工程機械的振動舒適性，降低駕駛員職業病症狀的發生率，因此具有重要的科學與實際意義。