苗博，王凯，仪德涛，张砚博
东风商用车技术中心, 武汉 430056
摘 要：本文主要是对振动舒适性影响因素阻尼比进行分析，通过试验验证阻尼比与座椅固有频率的关系，提出降低座椅固有频率的一种方法，应用到新产品开发中，达到最终设定目标。为以后座椅舒适性开发提供参考。 关键词：.阻尼器；动态舒适性
Study on The Influence of Damping Parameters on
Seat Comfort
MIAO Bo, WANG Kai, YI De-tao, ZHANG Yan-bo
Dongfeng commercial vehicle technology center, Wuhan 430056, China
Abstract: This paper mainly analyzes the damping ratio, the influencing factor of vibration comfort, verifi
es the relationship between damping ratio and seat natural frequency through experiments, and puts forward a method to reduce seat natural frequency, which is applied to new product development to achieve the final goal. It provides a reference for the development of seat comfort in the future.
Key Words: Damper; Dynamic Comfort
doi:10.16648/jki.1005-2917.2022.3.013
1 前言
商用车由于运行环境多变、路况条件复杂及使用频率较高，座椅动态隔振的优劣直接影响乘员的驾乘舒适性。
根据ISO.2631-1982提出以振动加速度有效值，振动方向，振动频率和受振持续时间这四个最基本的振动参数之间的关系来评价振动对人体产生的影响。
人体是由各器官组成的有机体，可视为一个多自由度的振动系统。由于每个人的肌肉、肌腱和关节处的弹性各不相同，吸收振动的能力不同，因而使得将人作为振动系统研究时，出现十分复杂的情况。即使是同一个人，在不同的状态下，其振动特性也是不一样的。
二维傅里叶变换对于坐着的人体承受垂直振动时的振动特性，许多测量和研究结果基本一致。总的可将人体视为线性振动系统。用传递函数描述其振动特性。如图1所示，在正常重力环境中，人体对4~9Hz频率的振动能量传递率最大，其生理效应也最大，.称为第一共振峰；在10~12Hz的振动频率
时出现第二共振峰，其生理效应仅次于第一共振峰；在20~25Hz的频率时出现第三共振峰，其生理效应较第二共振峰稍低。以后随着频率的增高，振动在人体内的传递逐步衰减，其生理效应也相应减弱。
综上所述，人-座椅系统的频响特性除与人体参数有关外，主要与座椅固有频率和相对阻尼比有关，所以把固有频率和相对阻尼比作为评价舒适性重要的指标。
2 座椅动态舒适性影响因素光谱范围
为了分析座椅减振系统内影响座椅固有频率及相对阻尼比的因子，对固有频率及阻尼比进行参数定义。
1）座椅固有频率
将座椅简化为单自由度系统（图2）。汽车座椅的振动参数主要有两个，一个是刚度k，它决定了座椅的固有频率ω，由振动理论可知：...........
摩门教
(1)
式中.k.为座椅刚度；m.为人与座椅的质量。
图2
因为质量m变化范围不大，所以固有频率ω的平方与刚度k成正比。
2）阻尼比
阻尼系数c，它决定了座椅的振动衰减特性，对阻尼的评价常用相对阻尼系数ξ也称阻尼比表示。由振动理论知
(2)
式中.c为座椅阻尼器的阻尼系数；k为座椅刚度；m为人与座椅的质量。.
因此变更阻尼系数，即变更座椅阻尼比可以改变固有频率。
综上所述，对于气囊座椅来说，改变阻尼系数及调整气囊刚度可有效调整座椅固有频率，提高乘坐舒适性。
3 台架试验对比分析
本次座椅动态舒适性试验共对两台座椅（以下分别简称为座椅1与座椅2）按QC/T.55(汽车座椅动态舒适性试验方法)进行了试验分析，根据影响座椅动态舒适性的两项功能：高度调节（即调节气囊高度）与阻尼可变调节；分别将高度调节设置于最低、中间、最高三种状态；将阻尼调节设置于最大阻尼、中间、最小阻尼三种状态；将两项功能排列组合，共进行了9种状态（其中每种状态进行了3组试验，取其平均值）。
1）.整体测试结果
图1 人体不同部位固有频率示意图
m
套管针灸刀c
=
ω
座椅1座椅阻尼比变化范围：0.47~0.51；固有频率：3.6~4.0Hz，动刚度变化：31.4~38.7KN/m；
座椅2座椅阻尼比变化：0.50~0.58；固有频率：3.4~4.0Hz，动刚度变化：30.2~38.7KN/m。
从试验结果来看，座椅1（如图3）与座椅2（如图4）固有频率通过调整阻尼比均达到了4.0Hz，而4.0Hz~9.0Hz为人体的敏感区域，设计上应尽量避免接近4.0Hz，因此两种座椅阻尼比范围不理想。
振动试验台如图所示。
......... 图4 座椅2
2）当高度调节相同时，改变阻尼大小对座椅阻尼比、固有频率及动刚度的影响。
根据表1内容对比结果：当高度处于同一位置时，阻尼调节由最大调至最小，阻尼比呈下降趋势，座椅动刚度及固有频率增大。即：当高度调节不变时，通过适当增大阻尼，可以增大阻尼系数，减小座椅动刚度和固有频率，提高座椅舒适性。
3）当阻尼调节处于同一位置，改变座椅高度
.图3 座椅1
表1 高度相同时动态测试结果对比表
布朗粒子
表2 阻尼相同时动态测试结果对比表
对座椅阻尼比、固有频率及动刚度的影响。
根据表2内容对比结果：当阻尼调节处于同一位置时，座椅高度升高，阻尼比变化总体看呈增大趋势，动刚度和固有频率增大。即：当阻尼调节不变时，可通过适当降低座椅高度来降低座椅动刚度和固有频率，以提高座椅舒适性。
4 改善措施及效果
在新车型驾驶室开发过程中，座椅用阻尼器为双筒式减震器HH型，在此基础上增加调节拨叉，通过调节活塞杆进油孔与密封阀片上油孔啮合大小程度实现阻尼力变化，如图5当活塞杆向下运动时油体通过压缩阀由内筒流向外筒，此时上部的空气容积大于下部油体容积，此时表现为阻尼器压缩运动；如图6当外筒油体通过补偿阀流向内筒时，下部油体容积大于上部空气体积时此时表现为复原运动。.盐湖城丑闻
................
经过设计优化表3阻尼力参数，然后将固有频
率下降至4Hz以内。
图5 压缩运动油路示意图 表3 阻尼参数表
表4 座椅动态测试结果
图6 复原运动油路示意图
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