水平振动下人-椅界面压力分布与振动特性研究

针对水平振动下坐姿人体舒适性问题,对其人-椅系统界面的动态压力分布与人-椅系统的振动特性的相关性进行研究,开展水平振动下坐姿人体舒适性研究。利用电动振动台产生正弦白噪声信号,Tekscan压力采集设备采集动态压力,采用ENS(靠背不支撑后背)与EBS(靠背支撑后背)两种坐姿,对汽车座椅进行水平振动实验,得到坐姿人体纵向压力分布图与坐姿人体响应传递函数曲线。通过计算平均压强、标准化平均压力与坐姿人体响应传递率,最终得出水平振动下坐姿人体背部动态压力对5Hz最为敏感,背部响应传递率在4Hz时达到峰值,7Hz时趋于平缓;臀部与大腿动态压力分别对3Hz与9Hz最为敏感;头部响应传递率在3Hz时达到峰值,6Hz时趋于平缓。为汽车座椅设计提供一定理论基础。

人体卧姿舒适性评价与分析

自行设计了新的床架支撑结构零件,旨在进一步提高床的舒适性。为分析床架设计的合理性,进行主观体验评测和客观实验分析。利用多体系统动力学原理构建了人体卧姿垂直振动模型,进行了人体低频振动实验,借鉴机械加速度阻抗等值的方式进行仿真,将人体卧姿状态近似为由质量块、弹簧和阻尼等机械元件组成的机械系统,在模拟环境下构建五质量块人体卧姿垂直振动模型并且针对人体局部敏感部位进行低频振动仿真分析。通过人体低频振动实验得出人体卧姿的传递函数曲线,通过仿真分析验证垂直振动模型,并结合人体卧姿舒适性问卷调查分析,综合实验结果表明,这种虚拟环境和实测环境相结合的评价方法为床的舒适性设计提供了帮助。

一种分裂式汽车座椅设计及其舒适性评价分析

针对目前坐姿人体全身水平振动研究不够深入的问题,对自己设计的分裂式汽车座椅与普通汽车座椅进行研究,开展汽车座椅舒适性研究。利用电动振动台产生正弦白噪声信号对两种汽车座椅进行水平和垂向振动试验,得到人体坐姿头部传递函数曲线。利用虚拟样机仿真软件Adams/LifeMOD进行坐姿人体水平全身振动仿真实验,最终得出水平方向振动人体头部传递函数曲线在3Hz达到峰值,5Hz时趋于平缓;垂直方向在4Hz达到峰值,7Hz时趋于平缓,验证了分裂式汽车座椅人体头部传递函数曲线的有效性。

人-椅系统的人体水平振动特性研究

为提高汽车座椅设计水平,针对目前汽车座椅在水平振动激励下人体的振动特性研究不深入和水平振动仿真实验方法不新颖等问题,以自行设计改装的分裂式汽车座椅与普通汽车座椅为研究对象,开展人-椅系统的人体水平振动特性研究。通过开展人-椅系统水平振动实验,研究汽车座椅在水平激励下人体的振动特性,实验计算得到振动信号的功率密度谱、加速度加权均方根(AW)以及振动剂量值(VDV),最终计算出水平振动信号的传递率曲线。研究表明:在水平振动实验条件下,相对于普通汽车座椅,通过改进的分裂式汽车座椅传递率峰值更小,具有更好的减震效果,能有效提高汽车座椅的舒适性;人-椅系统的水平振动传递率在2-4 Hz之间达到峰值,在5 Hz左右逐渐趋于平缓,人体头部的传递率峰值略大于肩部的传递率峰值。此外,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS/Life MOD进行了汽车座椅水平振动仿真实验,与水平振动实验对比分析,发现其结果具有一致性。研究结果对于汽车座椅的设计有着参考价值,对客观分析汽车座椅水平振特性具有重要意义。