土方机械座椅振动舒适性研究现状

土方机械座椅振动舒适性研究现状

辉相男王博张峰王卫星

天津移山工程机械有限公司天津300462

摘要：汽车座椅是汽车中将乘员与车身联系在一起的重要的功能件，它直接影响到整车的舒适性和安全性。座椅舒适性是座椅设计的关键性能指标。其中土方机械产品如挖掘机、推土机等系统复杂、作业工况多，本文中对土方机械的静态舒适性、动态舒适性的设计原则及评价指标进行了系统研究及分析。

关键词：土方机械；静态舒适性；动态舒适性；评价指标

1前言

在土方机械操作和驱动过程中，由于路面不平整、加减速运行、工作装置运动、传动系统运行等原因导致整机产生振动。不同的振动频率和振幅会传递给驾驶员，直接影响驾驶员的舒适性，使其工作效率降低，即使在振动环境下长时间也会导致严重疾病，损害驾驶员的健康。[1]

2静态舒适性

2.1座椅尺寸应与人体测量尺寸相适宜

目前使用较多的人体模型是SAE简化的人体模型，土方机械汽车座椅设计需满足第95百分位男性、第50百分位男性、第5百分位女性人体模型尺寸要求。座椅尺寸要与三种人体模型的尺寸相适宜。

2.2座椅可适当调节，使各类人体保持舒适的乘坐姿势

人体驾驶的舒适和疲劳程度与设计中选择的人体各关节角度所确定的驾驶姿势有关。由坐姿生物力学分析，最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前，使上体与大腿间角在90°~115°。同时，小腿向前伸，大腿与小腿、小腿与脚掌之间也应达到一定的角度。座椅设计要保证三种人体模型都处于舒适的乘坐姿态。

3动态舒适性

汽车振动主要来源于地面不平度的随机激励。乘坐振动通过乘员的臀部、腰部传给乘员，激起人的全身振动，当振动激励频率接近于人体主要器官的固有频率时，将引起相应器官的振动面产生相对位移，从而使人感到不舒适，严重时将危害人的身体健康。

座椅减振系统由弹性元件和阻尼元件组成。座椅上乘员的垂直振动可简化为简单的单体有阻尼运动。座椅的振动参数主要有2个：刚度K和阻尼系数c。座椅的固有频率：

图1坐垫垂向振动时域数据

座椅在轻载状态下振动传递率最大值位于10.40Hz，坐垫和靠背的传递率分别为3.27和2.95。使用相同的方法得到重载状态下，坐垫和靠背的垂向振动传递率，在7.32Hz振动传递率最大，分别为3.20和2.93。

图3坐垫和靠背轻载垂向振动传递率

5座椅水平方向振动传递率测试

在水平方向，从驾驶员的角度来看，座椅存在前后和左右两个方向的振动，本文利用振动台从这两个方向分别进行试验。以前后方向振动为例，轻载时的振动传递率曲线如图4所示，在8.17Hz坐垫和靠背的振动传递率最大，分别为3.04和5.78。[3]

图4坐垫和靠背轻载前后向振动传递率

6结束语

座椅是汽车的重要组成部分，人们对汽车舒适性，尤其是座椅的乘坐舒适性越来越关注。土方施工机械中，座椅需要考虑到动态以及静态两种模式下的舒适性，以更好的满足驾驶人员驾驶使用。

参考文献

[1]习可.土方机械随车性能测试系统的开发与应用[J].建设机械技术与管理，2017(09).

[2]李祥松.掘进机座椅振动舒适性分析与试验研究[J].煤炭技术，2016(01).

[3]苏丽达,桑涛,任云鹏.土方机械座椅振动舒适性研究现状[J].建筑机械，2012(10).