一種用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺的製作方法

2023-07-24 00:20:47

本發明涉及機械減振裝置領域，特指一種利用並聯結構加彈性元件、阻尼元件等組成的用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺。

背景技術：

隨著科技的發展，人們對車輛舒適程度的追求日益增加。多數非道路車輛，特別是農業拖拉機、挖溝機、推土機，在路況較差條件下行駛產生的多維振動問題已對駕駛員的健康產生愈加嚴重的影響。車輛座椅作為直接與人體接觸的裝置，是減少振動對人體影響的重要部件。由於實際的車輛座椅系統的主要振動的自由度是多種多樣的，設計一種懸掛性能優良、結構簡單，能滿足不同類型車輛需要的多自由度減振座椅系統變得尤為重要。例如：專利號為CN 101695908 A，名稱為汽車多自由度並聯減振座椅的專利，該機構的座椅結構簡單，但只能實現垂直向的主直線振動和沿水平兩軸的轉動振動的減振，無法滿足車輛座椅在不同路況工作環境下對不同自由度減振的需要。

現在大多數減振座椅被動不可控，只能用於被動減振。研究證明磁流變阻尼器具有結構簡單、響應迅速、阻尼力可調等優點，本發明利用磁流變阻尼器提高車輛座椅的減振效果。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題提供一種用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺，在車輛座椅與車底板之間採用六自由度並聯減振機構，六自由度並聯減振機構的動平臺與靜平臺通過三條相同的支鏈並聯連接，每條支鏈由P球副、R轉動副、R轉動副、P移動副依次組成；用單筒雙杆磁流變阻尼器代替每條支鏈上的移動副，並且在轉動副處設置單筒單杆磁流變阻尼器，增強該座椅的自適應特性，本發明可滿足車輛座椅在不同路況工作環境下對不同自由度減振的需要，實現六自由度減振，快速減小或消除振動，使座椅儘快達到穩定狀態。

本發明的技術方案是：一種用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺，其特徵在於，包括車輛座椅和設置在座椅底部的六自由度並聯減振結構；

所述六自由度並聯減振結構為三支鏈空間並聯結構，包括動平臺、靜平臺和安裝在動平臺、靜平臺之間結構相同且並聯的三條支鏈；所述座椅與動平臺固接，靜平臺固接在車輛底板上；

每條所述支鏈包括連杆A、單筒單杆磁流變阻尼器、連杆B和單筒雙杆磁流變阻尼器；所述連杆A的一端與動平臺的底部球副連接，另一端與連杆B的一端轉動副連接，所述連杆B的另一端與單筒雙杆磁流變阻尼器移動副連接；所述單筒單杆磁流變阻尼器的活塞杆通過球副與連杆A相連，單筒單杆磁流變阻尼器的缸筒通過球副與連杆B相連，彈簧A安裝在單筒單杆磁流變阻尼器的缸筒外。

上述方案中，所述連杆B的另一端與單筒雙杆磁流變阻尼器的中部移動副連接，所述單筒雙杆磁流變阻尼器的兩端分別套有彈簧B。

上述方案中，三個完全相同的單筒雙杆磁流變阻尼器的兩端活塞杆兩兩鉸接成三角形形狀固定在靜平臺上。

上述方案中，所述連杆A的一端與動平臺的底部通過球鉸接連接，三個球鉸接呈三角形狀均勻分布在動平臺的底部。

上述方案中，所述單筒雙杆磁流變阻尼器包括端蓋、擋圈、線圈、活塞和活塞杆；

所述線圈纏繞在活塞上，端蓋分別固定在兩端，密封圈分別安裝在端蓋與活塞杆之間；所述擋圈分別固定活塞的兩端，單筒雙杆磁流變阻尼器缸筒內裝有磁流變液體，所述活塞與單筒雙杆磁流變阻尼器缸筒內壁之間間隙配合。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.本發明動平臺與連杆A採用球副連接，可以使動平臺只受軸向力而不受彎矩和扭矩；

2.本發明選用了三桿四副支鏈，減少了運動副的數目，使動平臺受力簡單，改善了機構的工作空間；

3.本發明使用六自由度並聯減振結構可以滿足車輛座椅對不同自由度減振的需要；

4.本發明使用磁流變阻尼器可以滿足車輛座椅對不同路況工作環境下減振的需要。

附圖說明

圖1是本發明一實施方式的一種用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺示意圖。

圖2是本發明一實施方式的六自由度並聯減振結構示意圖。

圖3是本發明一實施方式的支鏈形式圖。

圖4是本發明一實施方式的單筒雙杆磁流變阻尼器。

圖中：1.座椅；2.六自由度並聯減振結構；3.彈簧A；4.單筒單杆磁流變阻尼器；5.彈簧B；6.動平臺；7.球鉸接；8.連杆A；9.連杆B；10.單筒雙杆磁流變阻尼器；11.靜平臺；12.端蓋；13.擋圈；14.線圈；15.活塞；16.活塞杆；17.密封圈；S為球副；R為轉動副；P為移動副。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護範圍並不限於此。

圖1所示為本發明所述用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺的一種實施方式，所述用於車輛座椅的磁流變六自由度並聯減振平臺包括車輛座椅1和設置在座椅1底部的六自由度並聯減振結構2。

如圖2所示，所述六自由度並聯減振結構2為三支鏈空間並聯結構，包括動平臺6、靜平臺11和安裝在動平臺6、靜平臺11之間結構相同且並聯的三條支鏈；所述座椅1與動平臺6固接，靜平臺11固接在車輛底板上。

如圖3所示，每條支鏈由P球副、R轉動副、R轉動副、P移動副依次組成，設置於動平臺6與靜平臺11之間。其中，球副具有X、Y、Z軸三個轉動自由度，移動副與轉動副為單自由度。每條所述支鏈包括連杆A8、單筒單杆磁流變阻尼器4、連杆B9和單筒雙杆磁流變阻尼器10；所述連杆A8的一端與動平臺6的底部通過球鉸接7連接，球鉸接7與連杆A8相連接組成球副，球副使得動平臺只受軸向力而不受彎矩和扭矩等；連杆A8另一端與連杆B9的一端轉動副連接，所述連杆B9的另一端與單筒雙杆磁流變阻尼器10的中部移動副連接，所述單筒雙杆磁流變阻尼器10的兩端分別套有彈簧B5。所述單筒單杆磁流變阻尼器4的活塞杆通過球副與連杆A8相連，單筒單杆磁流變阻尼器4的缸筒通過球副與連杆B9相連，彈簧A3安裝在單筒單杆磁流變阻尼器4的缸筒外。在振動過程中，彈簧A3起恢復單筒單杆磁流變阻尼器4活塞杆位置的作用。三個所述球鉸接7呈等邊三角形形狀均勻分布在動平臺6的底部。三個完全相同的單筒雙杆磁流變阻尼器10的兩端活塞杆兩兩鉸接成三角形形狀固定在靜平臺上。

如圖4所示，所述單筒雙杆磁流變阻尼器10包括端蓋12、擋圈13、線圈14、活塞15和活塞杆16；所述線圈14纏繞在活塞15上，端蓋12分別固定在兩端，密封圈17分別安裝在端蓋12與活塞杆16之間；所述擋圈13分別固定活塞15的兩端，單筒雙杆磁流變阻尼器10缸筒內裝有磁流變液體，所述活塞15與單筒雙杆磁流變阻尼器10缸筒內壁之間間隙配合。線圈14通電形成的磁場將影響通過間隙的磁流變液體的粘度。

當動平臺6振動時，單筒雙杆磁流變阻尼器10開始工作。單筒雙杆磁流變阻尼器10的缸筒沿活塞杆16軸向運動，一側彈簧B5被壓縮，另一側彈簧B5被拉伸。同時由於單筒雙杆磁流變阻尼器10與活塞15相對運動，一側磁流變液體通過間隙流向另一側，間隙起阻尼作用，將流經間隙液體的動能消耗。在彈簧力和阻尼力的作用下，單筒雙杆磁流變阻尼器10的缸筒的運動速度變小直至停止。停止的單筒雙杆磁流變阻尼器10的缸筒在兩側彈簧B5的作用下向反方向運動，單筒雙杆磁流變阻尼器10與活塞15產生相對運動，一側磁流變液體通過間隙流向另一側，繼續消耗單筒單杆磁流變阻尼器10的動能。在彈簧力與阻尼力的作用下單筒雙杆磁流變阻尼器10的缸筒一直往復運動直到全部動能被消耗。

設車輛正常行駛過程中，由於車輛座椅振動導致磁流變阻尼器初始振動的加速度為a0。當路面顛簸時，座椅振動加劇導致磁流變阻尼器初始振動加速度大於a0。為了使座椅快速減小、消除振動，增加線圈14通過的電流，使得線圈14形成的磁場變強。由於線圈14所形成的磁場增強，導致通過間隙的磁流變液體的粘度變大，流經間隙液體的動能消耗增加。單杆雙筒磁流變阻尼器10往復振動次數和幅度減少，達到快速減小、消除振動的目的。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但並非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。