人-椅-驾驶室耦合非线性时变系统的五悬置振动理论研究

The seat and cab suspension system has important influence on the ride comfort, driving fatigue, illness and vehicle traffic accident. The existing research shows that the key problem restricts the improvement of vehicle comfort is the optimization matching of nonlinear parameter of the seat and cab suspension system. However, for the seat and cab suspension having the nonlinear and coupling characteristics, and the human body vibration parameters having the time-varying characteristics, it hasn’t given ideal solutions to solve the problem at present. This project will focus on two issues: the time-varying vibration parameters of human body, and the optimization matching of nonlinear parameter of the seat and cab suspension system. For this project, the time-varying vibration parameters of human body under different driving conditions and its change rule will be studied by the virtual reality experiment technology and the three constitutive model of human body, then the human body vibration comfort evaluation index of three direction will be studied. After that, this project will regard seat suspension as the cab’s "fifth suspension", and establish the five suspension of body-seat-cab coupled nonlinear time-varying vibration model. Based on this, by making optimal ride comfort as the optimized target, the optimization matching of nonlinear parameter and the control law of the five suspension will be done. Finally, the research results will be verified by the simulation model, bench test and test vehicle.

座椅及驾驶室悬置系统对人体乘坐舒适性、驾驶疲劳和疾病及车辆交通事故都具有重要影响,现有研究表明，座椅及驾驶室悬置系统三向非线性参数的优化匹配,是制约整车舒适性提高的关键问题，然而，由于座椅及驾驶室悬置存有耦合和非线性，并且人体振动等效参数具有时变特性，至今国内外尚无给出理想的解决方法。本项目重点研究两个问题：人体振动时变等效参数和座椅及驾驶室悬置系统三向非线性参数优化匹配的研究。项目拟采用虚拟现实试验平台，通过建立人体三向振动本构模型，对不同驾驶环境下的人体振动时变等效参数及其变化规律进行研究，并对人体三向振动舒适性评价体系进行研究；然后，将座椅悬置视为驾驶室“第五悬置”，建立人-椅-驾驶室五悬置振动模型，以人体舒适性最佳为优化目标，对座椅及驾驶室五悬置系统的三向非线性参数优化匹配及协同控制算法进行研究。最后，对上述研究成果，进行建模仿真验证及样机台架试验和实车行驶试验验证。

机动车辆作为社会发展、人类文明和科学技术进步的产物，对社会经济的发展做出了巨大贡献。座椅及驾驶室系统是机动车辆的重要组成部分。座椅及驾驶室悬置系统对人体乘坐舒适性、驾驶疲劳和疾病及车辆交通事故都具有重要影响,现有研究表明，座椅及驾驶室悬置系统三向非线性参数的优化匹配,是制约整车舒适性提高的关键问题，然而，由于座椅及驾驶室悬置存有耦合和非线性，并且人体振动等效参数具有时变特性，至今国内外尚无给出理想的解决方法。本项目重点研究两个问题：人体振动时变等效参数和座椅及驾驶室悬置系统三向非线性参数优化匹配的研究。.项目采用虚拟现实试验平台，通过建立人体三向振动本构模型，对不同驾驶环境下的人体振动时变等效参数及其变化规律进行研究，并对人体三向振动舒适性评价体系进行研究；然后，将座椅悬置视为驾驶室“第五悬置”，建立人-椅-驾驶室五悬置振动模型，以人体舒适性最佳为优化目标，对座椅及驾驶室五悬置系统的三向非线性参数优化匹配及协同控制算法进行研究。最后，对上述研究成果，进行建模仿真验证及样机台架试验和实车行驶试验验证。本项目研究成果在座椅及驾驶室悬置非线性参数优化匹配设计方面具有良好的应用前景，能够显著提高企业的现代化设计水平及车辆整车乘坐舒适性；同时，还可推广应用于动力总成悬置系统三向非线性阻尼优化设计研究领域，促进车辆行业技术进步。