车辆座椅悬架系统的发展现状与趋势研究
车辆座椅悬架系统的发展现状与趋势研究[20200408213247]
摘 要
随着社会的发展，人们对汽车的要求越来越高，汽车的乘坐舒适性受到了人们的广泛关注，座椅悬架系统的重要性也就不言而喻。
本文阐述了车辆座椅悬架系统的国内外发展现状，通过把国内与国外的座椅悬架系统发展现状进行对比，对比发现，在国内应用的最多的还是被动座椅悬架，国外则是主动与半主动，然后通过对车辆座椅悬架进行分类分析，发现半主动座椅悬架具有结构简单，成本低，隔振效果好的优点，具有非常好的发展前景，然后阐述了车辆座椅悬架研究与发展状况，描述了三种座椅悬架各自的研究方法，讲述了三种座椅悬架的研究的重点和必要性。最后讲诉了座椅悬架控制方法的选择和座椅悬架隔振，描述了汽车座椅悬架的发展，并讲述了座椅悬架系统的控制策略研究现状。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:座椅悬架控制减振
目 录
1. 绪 论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2 国内外发展的现状 1
1.2.1国内发展现状 2
1.2.2国外发展现状 2
1.3本章小结 3
2. 座椅悬架系统的分析 5
2.1座椅悬架的分类 5
2.1.1主动座椅悬架系统 5
2.1.2半主动座椅悬架系统 5
2.1.3被动座椅悬架系统 6
2.2本章小结 8
3. 车辆座椅悬架研究与发展状况 9
3.1被动座椅悬架的研究及发展状况 9
3.2半主动座椅悬架的研究及发展现状 9
3.3主动座椅悬架的研究及发展状况 10
3.3.1主动座椅悬架研究现状 10
3.3.2主动座椅悬架发展状况 11
3.4本章小结 13
4. 座椅悬架控制方法的选择和控制策略研究现状 15
4.1座椅悬架控制方法的选择 15
4.1.1座椅悬架控制方法发展 15
4.2座椅悬架系统的控制策略研究现状 17
4.2.1最优控制方法 18
4.2.2半主动座椅悬架的开关控制方法 18
4.2.3天棚控制 19
4.2.4自适应控制 19
4.2.5智能控制 19
4.3本章小结 19
5.座椅悬架减振器 20
5.1减振器 20
5.1.1液压减振器 20
5.1.2充气式减振器 20
5.1.3阻力可调式减振器 21
5.1.4磁流变液和磁流变减振器 21
5.2本章小结 22
参考文献 24
致 谢 25
1. 绪 论
1.1选题的目的和意义
随着社会飞速的发展，人们的生活质量变得越来越好，汽车成为了家家户户日常使用的交通工具。随着科学技术的快速发展，汽车的性能得到了较好的提高，人们开始对乘坐舒适性也提出了更高的要求和标准。座椅是汽车的重要配件，把汽车和人的身体接触在一起，支撑着人体的重量，目的是缓解由于振动传给人类带来的影响，从而产生缓震的效果，为了让驾驶员有更加良好的工作条件[1]。由于货车、拖拉机、工程机械等车辆对于地面激励输入较大、座椅悬架的性能相对比较不理想, 如果驾驶员长期接受这种振动和冲击, 非常容易因为长期工作，从而产生劳累，最后导致因为操作不当从而引起交通事故。虽然通过对悬架系统改良可以有效升高提高减振的性能, 但是考虑到车辆的行驶的平顺性，操纵的稳定性，参数可以改变的空间比较小，尤其是汽车中的卡车重量和载荷较大，矛盾相当突出。但是经过提高座椅悬架系统的抗振不仅可以改善舒适性，而且成本比较低，比较容易实现，而且效果比较好，如果座椅的参数有所改变的话，它对汽车的别的性能方面的干扰比较小[2]。所以，研究座椅悬架系统的减振的效果，相对于提高驾驶员工作条件、改善工作的效率、保障工作人员的健康和车辆安全具有非常重要意义。为了可以改善乘坐的舒适性也可以通过轮胎、汽车座椅悬架来缓震。研究表明：把轮胎的气压降低，汽车的平顺性就明显的得到改善很多，然而轮胎气压的降低就会增加轮胎变形量，从而它的使用寿命也会大大的缩减；如果稍微减小下座椅悬架的刚度，提高阻尼，汽车的平顺性就可以得到不少的提高，但是操纵的稳定性和制动的稳定性都是随之的改变而改变的；对比之后，座椅动态参数的变化对汽车的其他各方面参数、性能都没有什么大的影响。
1.2 国内外发展的现状
由于我国和外国的科学技术发展的进度不同，国内外的研究人员对驾驶员座椅悬架系统的研究重点是有所不同的。在国内，对被动座椅悬架系统的研究比较多一些，而西方发达国家的人员则更多地关注在主动和半主动驾驶员座椅悬架系统方面的研究。
1.2.1国内发展现状
前期的驾驶员的座椅悬架是不具备弹性悬架的，座椅的悬架与汽车是经过刚性联接。为了更好地提高弹性阀座，通常纵横交错的弹簧钩为座垫支架。不过这种结构的座椅隔振抗震的效果还是有待提高的，有时还会放大振动的强度。在中国，很多工程车辆仍然在使用五十或六十年代所生产的座椅悬架。这种座椅悬架结构是很常见的被动座椅悬架，由弹簧和阻尼元件构成，结构非常简单，制造成本差和乘坐舒适差[3]。国内的座椅上的加权加速度值比国外的大二到三倍。座椅悬架如果是刚性结构的，不仅会减弱隔振的效果，而且有副作用，放大了振动强度。
我国在对空气座椅悬架方面的研究起步比较晚，距离现在还不到60年的历史。1957年,郭孔辉院士是我国早期的一批针对空气座椅悬架这方面进行专门研究的专家。在他们的带领下，我国才开始针对空气座椅悬架进行了初步的探索和研究，当时的所研究的范围比较小。长春的汽车公司从五七年就开始致力于钻研新的空气座椅悬架，针对重型汽车、火车和公共汽车等大型的车辆从而设计了相应的空气座椅悬架[4]。在上个世纪80年代初长春汽车研究所坚持研究，从而对空气弹簧座椅悬架又有了深入的研究和设计开发，并为武汉客车制造、四平客车等国内几家车辆设计了相应的空气弹簧座椅悬架。由于空气弹簧座椅悬架能够很好的有效的改善车辆的乘坐舒适性方面的问题。
1.2.2国外发展现状
为了能够更好的解决被动座椅悬架的所存在的问题，使座椅悬架的性能能够得到有效的提高，在上世纪六十年代许多欧美国家就提出半主动座椅悬架这样的想法，有简单的可调阻尼器的半主动座椅悬架，还有复杂的液压作动系统的主动座椅悬架，它是一个封闭的控制系统，并且由有源可以控制的元件来相互组成，通过检测汽车的运动状态和路面状况，同时作出相应的反应，来改变车体的运动状态，让座椅悬架达到最好的减振效果。
一九七三年，美国加州大学戴维斯分校的研究人员首先提出的半主动座椅悬架的概念。它的工作的原理是：座椅悬架由可以调节的刚度弹簧来组成的，利用反馈的信号，根据相关的标准调节弹簧的刚度或减振器的阻尼，以达到较好的减振效果[5]。
一九七五年，以“开关”为控制的半主动座椅悬架由Margolis等人提了出来，1983年日本汽车公司通过研究，开发了新的“开关”式的半主动座椅悬架，它具有3种减振工况，并且应用于新的轿车[6]。
一九八八年日本日产公司第一次将“声纳”式半主动座椅悬架系统在Maximas轿车上实现了应用，可以提前检测出路面的信息状况，座椅悬架减振器具备了“柔和”、“适中”和“稳定”3种不同的选择状态[6]。
一九九四年，Prinkos等人开发研究出了另一种半主动座椅悬架系统。2002年，在Cadillac Seville STS高档车上应用了流变减振器的MagneRide半主动座椅悬架系统，这个座椅悬架系统可以随行驶状况的改变而改变减振阻尼[6]。
关于座椅悬架系统的不断推广和应用方面，就目前状况而言，国外的很多发达的国家在个别的车型上已经配备了主动座椅悬架系统。1982年初，莲花公司通过研究，对主动座椅悬架系统进行开发，并且成功在瑞典沃尔沃公司的实验车上实现了应用。空气座椅悬架在1986被丰田公司的所应用，它能够对阻尼和刚度检测，和进行三阶段的调整。1989，丰田最后把主动油气座椅悬架系统在塞利卡模型实现真正的应用。1990，日产尼桑公司安装了液压无限Q45主动座椅悬架。早在第二十世纪五十年，在雪铁龙雪铁龙15的车辆配备了电子液压主动座椅悬架的，但终于实现了批量生产，应用在DS模型上。在1989年，开发出了XM车型后，雪铁龙把液压座椅悬架定义为第一代主动液压座椅悬架系统。1993年，雪铁龙在XANTIA上装备了第二代主动液压座椅悬架，新的的座椅悬架系统让ECU控制单元的计算速度得到了明显的提高，而且还提供两种模式，分别是舒适和运动。到目前为止，雪铁龙的电控主动液压座椅悬架已经开发到了第三代，并且在C5和C6上得到了应用[7]。
摘 要
随着社会的发展，人们对汽车的要求越来越高，汽车的乘坐舒适性受到了人们的广泛关注，座椅悬架系统的重要性也就不言而喻。
本文阐述了车辆座椅悬架系统的国内外发展现状，通过把国内与国外的座椅悬架系统发展现状进行对比，对比发现，在国内应用的最多的还是被动座椅悬架，国外则是主动与半主动，然后通过对车辆座椅悬架进行分类分析，发现半主动座椅悬架具有结构简单，成本低，隔振效果好的优点，具有非常好的发展前景，然后阐述了车辆座椅悬架研究与发展状况，描述了三种座椅悬架各自的研究方法，讲述了三种座椅悬架的研究的重点和必要性。最后讲诉了座椅悬架控制方法的选择和座椅悬架隔振，描述了汽车座椅悬架的发展，并讲述了座椅悬架系统的控制策略研究现状。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:座椅悬架控制减振
目 录
1. 绪 论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2 国内外发展的现状 1
1.2.1国内发展现状 2
1.2.2国外发展现状 2
1.3本章小结 3
2. 座椅悬架系统的分析 5
2.1座椅悬架的分类 5
2.1.1主动座椅悬架系统 5
2.1.2半主动座椅悬架系统 5
2.1.3被动座椅悬架系统 6
2.2本章小结 8
3. 车辆座椅悬架研究与发展状况 9
3.1被动座椅悬架的研究及发展状况 9
3.2半主动座椅悬架的研究及发展现状 9
3.3主动座椅悬架的研究及发展状况 10
3.3.1主动座椅悬架研究现状 10
3.3.2主动座椅悬架发展状况 11
3.4本章小结 13
4. 座椅悬架控制方法的选择和控制策略研究现状 15
4.1座椅悬架控制方法的选择 15
4.1.1座椅悬架控制方法发展 15
4.2座椅悬架系统的控制策略研究现状 17
4.2.1最优控制方法 18
4.2.2半主动座椅悬架的开关控制方法 18
4.2.3天棚控制 19
4.2.4自适应控制 19
4.2.5智能控制 19
4.3本章小结 19
5.座椅悬架减振器 20
5.1减振器 20
5.1.1液压减振器 20
5.1.2充气式减振器 20
5.1.3阻力可调式减振器 21
5.1.4磁流变液和磁流变减振器 21
5.2本章小结 22
参考文献 24
致 谢 25
1. 绪 论
1.1选题的目的和意义
随着社会飞速的发展，人们的生活质量变得越来越好，汽车成为了家家户户日常使用的交通工具。随着科学技术的快速发展，汽车的性能得到了较好的提高，人们开始对乘坐舒适性也提出了更高的要求和标准。座椅是汽车的重要配件，把汽车和人的身体接触在一起，支撑着人体的重量，目的是缓解由于振动传给人类带来的影响，从而产生缓震的效果，为了让驾驶员有更加良好的工作条件[1]。由于货车、拖拉机、工程机械等车辆对于地面激励输入较大、座椅悬架的性能相对比较不理想, 如果驾驶员长期接受这种振动和冲击, 非常容易因为长期工作，从而产生劳累，最后导致因为操作不当从而引起交通事故。虽然通过对悬架系统改良可以有效升高提高减振的性能, 但是考虑到车辆的行驶的平顺性，操纵的稳定性，参数可以改变的空间比较小，尤其是汽车中的卡车重量和载荷较大，矛盾相当突出。但是经过提高座椅悬架系统的抗振不仅可以改善舒适性，而且成本比较低，比较容易实现，而且效果比较好，如果座椅的参数有所改变的话，它对汽车的别的性能方面的干扰比较小[2]。所以，研究座椅悬架系统的减振的效果，相对于提高驾驶员工作条件、改善工作的效率、保障工作人员的健康和车辆安全具有非常重要意义。为了可以改善乘坐的舒适性也可以通过轮胎、汽车座椅悬架来缓震。研究表明：把轮胎的气压降低，汽车的平顺性就明显的得到改善很多，然而轮胎气压的降低就会增加轮胎变形量，从而它的使用寿命也会大大的缩减；如果稍微减小下座椅悬架的刚度，提高阻尼，汽车的平顺性就可以得到不少的提高，但是操纵的稳定性和制动的稳定性都是随之的改变而改变的；对比之后，座椅动态参数的变化对汽车的其他各方面参数、性能都没有什么大的影响。
1.2 国内外发展的现状
由于我国和外国的科学技术发展的进度不同，国内外的研究人员对驾驶员座椅悬架系统的研究重点是有所不同的。在国内，对被动座椅悬架系统的研究比较多一些，而西方发达国家的人员则更多地关注在主动和半主动驾驶员座椅悬架系统方面的研究。
1.2.1国内发展现状
前期的驾驶员的座椅悬架是不具备弹性悬架的，座椅的悬架与汽车是经过刚性联接。为了更好地提高弹性阀座，通常纵横交错的弹簧钩为座垫支架。不过这种结构的座椅隔振抗震的效果还是有待提高的，有时还会放大振动的强度。在中国，很多工程车辆仍然在使用五十或六十年代所生产的座椅悬架。这种座椅悬架结构是很常见的被动座椅悬架，由弹簧和阻尼元件构成，结构非常简单，制造成本差和乘坐舒适差[3]。国内的座椅上的加权加速度值比国外的大二到三倍。座椅悬架如果是刚性结构的，不仅会减弱隔振的效果，而且有副作用，放大了振动强度。
我国在对空气座椅悬架方面的研究起步比较晚，距离现在还不到60年的历史。1957年,郭孔辉院士是我国早期的一批针对空气座椅悬架这方面进行专门研究的专家。在他们的带领下，我国才开始针对空气座椅悬架进行了初步的探索和研究，当时的所研究的范围比较小。长春的汽车公司从五七年就开始致力于钻研新的空气座椅悬架，针对重型汽车、火车和公共汽车等大型的车辆从而设计了相应的空气座椅悬架[4]。在上个世纪80年代初长春汽车研究所坚持研究，从而对空气弹簧座椅悬架又有了深入的研究和设计开发，并为武汉客车制造、四平客车等国内几家车辆设计了相应的空气弹簧座椅悬架。由于空气弹簧座椅悬架能够很好的有效的改善车辆的乘坐舒适性方面的问题。
1.2.2国外发展现状
为了能够更好的解决被动座椅悬架的所存在的问题，使座椅悬架的性能能够得到有效的提高，在上世纪六十年代许多欧美国家就提出半主动座椅悬架这样的想法，有简单的可调阻尼器的半主动座椅悬架，还有复杂的液压作动系统的主动座椅悬架，它是一个封闭的控制系统，并且由有源可以控制的元件来相互组成，通过检测汽车的运动状态和路面状况，同时作出相应的反应，来改变车体的运动状态，让座椅悬架达到最好的减振效果。
一九七三年，美国加州大学戴维斯分校的研究人员首先提出的半主动座椅悬架的概念。它的工作的原理是：座椅悬架由可以调节的刚度弹簧来组成的，利用反馈的信号，根据相关的标准调节弹簧的刚度或减振器的阻尼，以达到较好的减振效果[5]。
一九七五年，以“开关”为控制的半主动座椅悬架由Margolis等人提了出来，1983年日本汽车公司通过研究，开发了新的“开关”式的半主动座椅悬架，它具有3种减振工况，并且应用于新的轿车[6]。
一九八八年日本日产公司第一次将“声纳”式半主动座椅悬架系统在Maximas轿车上实现了应用，可以提前检测出路面的信息状况，座椅悬架减振器具备了“柔和”、“适中”和“稳定”3种不同的选择状态[6]。
一九九四年，Prinkos等人开发研究出了另一种半主动座椅悬架系统。2002年，在Cadillac Seville STS高档车上应用了流变减振器的MagneRide半主动座椅悬架系统，这个座椅悬架系统可以随行驶状况的改变而改变减振阻尼[6]。
关于座椅悬架系统的不断推广和应用方面，就目前状况而言，国外的很多发达的国家在个别的车型上已经配备了主动座椅悬架系统。1982年初，莲花公司通过研究，对主动座椅悬架系统进行开发，并且成功在瑞典沃尔沃公司的实验车上实现了应用。空气座椅悬架在1986被丰田公司的所应用，它能够对阻尼和刚度检测，和进行三阶段的调整。1989，丰田最后把主动油气座椅悬架系统在塞利卡模型实现真正的应用。1990，日产尼桑公司安装了液压无限Q45主动座椅悬架。早在第二十世纪五十年，在雪铁龙雪铁龙15的车辆配备了电子液压主动座椅悬架的，但终于实现了批量生产，应用在DS模型上。在1989年，开发出了XM车型后，雪铁龙把液压座椅悬架定义为第一代主动液压座椅悬架系统。1993年，雪铁龙在XANTIA上装备了第二代主动液压座椅悬架，新的的座椅悬架系统让ECU控制单元的计算速度得到了明显的提高，而且还提供两种模式，分别是舒适和运动。到目前为止，雪铁龙的电控主动液压座椅悬架已经开发到了第三代，并且在C5和C6上得到了应用[7]。
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