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1、目 录引言31 隔振理论41.1 振动41.2 隔振51.2.1 隔振原理51.2.2 隔振装置性能的影响71.2.3 隔振理论在工程上的运用（在汽车上的运用）81.3 合理选取座椅的固有频率和阻尼比102 设计的任务和目的112.1 设计的目的112.2 设计任务与要求112.3 选取激振信号112.4 激振方案的选择133激振系统的设计163.1 推杆的设计和校核163.2 滑动轴承的设计与校核173.2.1 验算轴承的平均压力p173.2.2 验算轴承的pv值173.2.3 验算轴承的滑动速度173.2.4 润滑方式的选择173.3 滚针轴承、曲轴、滚动183.3.1 第一轴的设计与校核
2、183.3.2 第二轴的设计193.3.3曲轴的校核203.4 曲柄滑块机构的设计213.4.1 画出所用曲柄滑块机构的机构简图213.4.2 具体确定此机构的有关参数213.5箱体的设计254激振系统附件的设计254.1油塞的选择254.2轴承盖254.3视孔盖255激振系统的动力选择265.1选择电动机266激振系统用于汽车部件振动的分析286.1汽车座椅振动分析286.1.1 座椅振动286.1.2 解决座椅振动问题的思路296.1.3 汽车座椅振动的检验296.2 汽车减振器的振动分析306.2.1 减振器的振动306.2.2 解决问题的方法306.2.3 汽车减振器的检验307 结论
3、31参考文献33致谢35汽车座椅隔振试验台的总体设计摘要：本设计通过对隔振理论及隔振原理的分析得出了减振区范围，即谐振频率f的范围。同时根据乘坐舒适性要求和人体对振动的反应的分析得到了人体对振动的敏感频率范围2Hz-8Hz。然后通过查阅资料选取了快速正弦扫描激励信号，设计出的一套激振系统产生一系列稳定的激振响应信号输入给座椅和减振器。在激振系统的设计过程中主要进行了轴的设计和校核、滑块的速度和加速度的计算。用算得的数据来验证所设计的机构是否与现实振动相符，也就是验证设计是否可行。当硬件设计出来后变可通过实验调节相对阻尼和系统固有频率，使减振区控制在人体敏感频率范围内。达到乘坐舒适性的要求，本设
4、计的目的从另一层次上说又是检验座椅和减振器的动态舒适性。本文最后对振动也进行了简单的分析，并根据前面阐述的理论知识给出了一些解决方法。关键词：座椅 隔振 试验台 曲柄滑块引言目前隔振在工程领域内发挥着日益重要的作用，同时隔振装置在汽车上也发挥着重要的作用。轮胎、弹簧、钢板、减振器、座椅、气囊等，这些装置对于人体起着巨大的保护作用1。汽车座椅是汽车中乘员、驾驶员乘座的部件，它的主要作用是支撑乘员、驾驶员的质量，同时上述装置也缓和路面不平传给人体的冲击和衰减由此引起的振动，也给驾驶员和乘员提供舒适、安全的乘座条件或工作条件。它们对汽车舒适性、安全性有很大影响。随着汽车技术的飞速发展，人们对汽车的乘
5、坐舒适性要求越来越高，汽车乘坐舒适性包括静态舒适性和动态舒适性，前者主要与尺寸参数、表面质量、调节特性等有关，后者主要与振动特性有关2。随着高等级公路里程的增加，长途客流已成为我国公路运输的主要特征.在这一背景下，长距离(2000km以上)、长时间(20h以上)的驾驶作业已是平常。在卧铺客车已经广泛使用的情形下，乘客的乘坐舒适性有了较大地改善，检测汽车的座椅和减振器是必要的。本文考虑仅对于汽车座椅和减振器的隔振性能进行检测，通过改变其阻尼或刚度，或同时改变其阻尼和刚度，而使其舒适性得以改善。1 隔振理论1.1 振动人类赖以生存的是一个不断运动着的物质世界，振动是物质运动的一种基本形式，因此物质
6、世界始终处于振动之中, 生活在这个世界里的人类每时每刻也都离不开振动,从人类的生活及周围工作环境来说，振动也是无处不有，例如汽车、火车、飞机及机械设备的振动，家用电器、钟表的振动、地震以及声、电、磁、光的波动等等。它是自然界以及工程技术中普遍存在的自然现象。一方面，振动常常破坏机器的正常工作，加速机器的损坏，造成事故，也危害人体健康；另一方面我们可以利用隔振的原理，使消极的振动一面转变为积极的，有利于人身健康的一面3。引起振动的原因有很多。在长期的生活实践中，人们积累了丰富的宝贵经验，掌握了不少行之有效的减少和控制振动的方法。如减少扰动、采取有效的隔振措施等。本文将从隔振的角度出发，设计一种激
7、振器，从而检验汽车驾驶座椅和减振器的隔振效果。振动存在于各个领域,无论是有害的振动 ,还是有用的振动,按其特性可分为线性振动和非线性振动两类严格地说, 绝大多数振动系统都是非线性的, 在非线性因素较弱的情况下,非线性振动系统可按线性振动系统来近似处理。但是,工程中的不少非线性振动问题在忽略非线性因素的情况下进行分析与计算, 所得结果与实际相比会有很大的误差, 甚至会得出错误的结论, 这是因为在非线性振动与线性振动之间有着许多本质的区别国内外的许多科学技术工作者曾致力于非线性振动理论的研究, 力图提出较完善的方法来处理这些非线性振动问题。振动既然有危害，在很多时候当然要采取减振措施。通常把产生激
8、振力的物体叫振源，降低振动的物体叫减振体。振动控制的措施一般可分为三种：抑制振源强度、振动隔离、减振。关于振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动。全身振动可根据振动能量的大小，分为不同的指标。按照ISO2631的规定，可以有舒适性降低界限，疲劳减效限和承受极限（也是安全极限）。我国已经把这个国际标准转化为国标了。如果长期暴露在振动环境中，可能会引起人的胃下垂，腰椎盘疾病，以及消化系统疾病等。局部振动问题有手持振动机械的问题，也有此类国际标准。局部振动引起的疾病有：白指病和关节炎等。长期处于振动环境中，还可能引起人的精神疾病。机械振动对人体的影响，既取决于振动频率与强度、振动作用方向和暴露时间
9、，也取决于人的心理、生理状态、而且心理品质和身体素质不同的人，对振动敏感程度有很大差异：因此人体对振动作用的反应是一个十分复杂的过程4。1.2 隔振1.2.1 隔振原理隔振是在振源和被隔振的物体之间的传递途径中插入适当量值的弹簧和阻尼，切断或阻止振动由振源向隔振物体传递。车辆振动是影响车辆性能的重要因素，这种振动不仅大大降低了车辆行驶平顺性，也影响其操作稳定性。车辆振动严重时，还影响其行驶速度；同时车辆振动也是车内噪声的主要来源。研究隔振的原理将大大的提高汽车的舒适性和平顺性。隔振就是在振源和减振体之间安装隔振装置，以隔绝或减弱振动能量的传递。隔振分为主动隔振和被动隔振。设备本身是振源，为了降
10、低它对周围其它设备的影响而采取隔振措施的称主动隔振；对于需要防震的设备，为了降低周围振源对它的影响而采取的隔振措施，叫被动隔振。对于单自由度的隔振系统，主动隔振和被动隔振的力学模型5见图1、2图1主振动隔振系统 图2被动隔振系统隔振系统的隔振效果以隔振系数来表示。主动隔振的隔振系数是通过隔振器传到支承上的力幅与激振力之比；被动隔振的隔振系数则是振动体的振幅与支承的振幅之比。其表达式均为:式中：为隔振系统的隔振系数；为隔振器阻尼比，为实际阻尼C与临界阻尼Cc之比；为隔振系统频率比，为激振频率f与隔振器固有频率之比。 隔振器的隔振效率以下式表示：=（1-）100%对于二阶次阻尼隔振系统,其幅频特性
11、，即振动传递率为： 上式中，为系统的固有频率，为阻尼比，m为被隔振物体的质量、k为隔振结构的刚度、c为隔振结构的粘性阻尼系数。振动传递率的变化曲线如图3所示:图3振动传递率的变化曲线由图3知只有当1时才有减振效果，值越小，减振效果越好。振动传递率的大小是随信号频率的变化而变化的，以为分界线。谐振频率在0之间为振动传递特性曲线的增幅区；谐振频率大于为减振区，只有在这个频率区域内才具有减振效果6。隔振系统的效果主要取决于两个特征参数：隔振系统的固有频率和阻尼比。这两个参数都需要通过计算和实验来调整。以某种激振方式给被测对象作用力，使之产生受迫振动，测量输入和输出，从而确定被测件的频率响应，然后进行
12、模态分析，求得隔振系统的动态参数。1.2.2 隔振装置性能的影响根据对于二阶系统的振动传递率特性图3的分析可知，隔振系统的隔振效能与隔振系统的弹簧刚度和阻尼系数密切相关。一般地，相对阻尼比越大，隔振效果越好，但当时阻尼大的系统比阻尼小的振幅反而要小一些。因此在实际工作中要通盘考虑。系统固有频率的平方与刚度成正比，与质量成反比。可见对隔振系统的分析要综合考虑激励、阻尼、刚度、质量这四个因素，以期获得最理想的隔振效果。然而这四个因素之间具有何种关系时隔振效果最佳呢?这可以通过隔振实验固定四个因素中的三个因素，改变另外一个因素考察隔振效果的改变来达到目的。根据前人总结的上述四因素对隔振效果的影响，可
13、的以下几条规律：(1)激励频率，增幅区，H1，不阻振；，减幅区，H1，可以阻振。阻尼比增大可有效地抑制增幅区的共振现象，但同时却是减幅区的阻振效果下降（图3中的阻尼比1大于阻尼比2）。这一规律要求对于激励频率充分了解的同时，要根据隔振的需要设计隔振系统。如满足人体舒适性需要，则应避开人体敏感性频率的振动；如要满足货物的完整性，则应考虑各频率堆砌的损坏程度。对于要求有特殊隔振频率范围的装置，例如像汽车悬挂系统或载运工具仪表减振系统,它们的固有频率要求很低,隔振区域要求较宽。(2)隔振系统固有频率的平方与刚度成正比,与质量成反比。因此要得到理想的隔振系统频率就必须设计好它们之间的关系。(3)线性隔
14、振系统隔振作用域及其效果几乎依赖于系统的固有频率,与系统的阻尼比关系不显著。(4)一般地,相对阻尼比越大,隔振效果越好,但当是阻尼大的系统比阻尼小的系统的振幅反而要小些。通过控制和改变振动传递系统(阻尼器)的固有频率和阻尼比,可以设计减幅区域。(5)线性隔振系统的缺陷是：隔振作用域及其效果几乎依赖于系统的固有频率,小阻尼情况下与与系统的阻尼比关系不显著；对于要求有特殊隔振频率范围的装置例如像汽车悬挂系统或载运工具仪表减振系统,它们的固有频率要求很低,隔振区域要求较宽, 线性隔振系统机理给制造工艺带来困难,切隔振域内不同振动频率的隔振效果不均匀。(6)系统出现共振时的频率，共振频率取决于所测的变
15、量，例如速度共振频率不同于位移共振频率。具体情况参阅表1：表1：共振关系表特征量激振频率引起位移共振激振频率引起速度共振激振频率引起阻尼固有频率频率位移幅值速度幅值位移与力之间的相角差1.2.3 隔振理论在工程上的运用（在汽车上的运用）现代汽车尽管有各种各样的结构,但由于汽车行驶路面不可能绝对平坦,加上汽车本身的机械振动,它们产生一种冲击力, 冲击力传到车架及车身,可能引起的车身机件的早期损坏,传递给乘员给货物时,将使乘员感到极不舒服,货物也可能引起损伤。因此为了缓冲冲击,除了在行驶系中采用弹性的冲气轮胎,在悬架中安装使振动迅速衰减的弹性元件和减振器,还给乘员提供减振座椅。减振器主要包括单向作用式减振器,双向作用筒式减振器,冲气式减振器,阻力可调式减振器。它们的作用主要是加速车身和车架振动的衰减,以提高汽车行驶的平稳性。车架的弹性元件主要包括钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,囊式空气弹簧,模式空气弹簧,油气弹簧等。而座椅是人与车相联系的重要部件,随着人类生
