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卡车驾驶室座椅减震装置的设计及研究

摘要:本篇论文旨在设计一种货车驾驶室座椅的减震器，在传统弹簧减震的基础

上增加滚轮滑轨等增强减震性能。减震器是货车悬架系统上的一个重要组成部分，

尤其是座椅减震，良好的座椅减震系统可以给驾驶员提供一个更为舒适的驾驶环

境，缓解驾驶员驾驶疲劳降低货车交通事故发生率。此减震器通过滚轮等约束控

制系统的自由度且使系统更为稳定，并且使用滑轨与弹簧、空气弹簧和剪式悬架

滚轮机构的组合和减震座杆和弹簧的组合来缓冲货车行驶中所带来的震动，使座

椅的减震功能更强。

关键词：减震器；滚轮；弹簧；滑轨；减震杆

1、引言

汽车座椅决定了一辆汽车的舒适性，毕竟对于我们来说汽车座椅的舒适度有

更为直观的体现。不过，看似没有什么技术含量的汽车座椅也有将近一百多年的

历史了。1921年，美国人本杰明愠茨就发明了头枕，一个完整的汽车座椅也就

诞生了，汽车座椅更为安全。但在追随安全性的同时，人们也在不断的完善座椅

的舒适性。早期的老爷车通常是沙发式座椅，虽然舒适，但经过长途行车后，会

极大增加人的疲劳感。伴随着现代汽车的普及，人员对汽车的性能和乘坐的舒适

要求大大增加，减震座椅也成为了人们追求的目标，车辆行驶在颠簸的路面上，

不可避免的就会有震动传递到驾驶员身上。人体各器官的固有频率为3到17Hz，

头部的固有频率为8到12Hz，腹部内脏的固有频率为4到6Hz。如果车辆行驶时

的震动频率与人体的固有频率相近，就容易和人体器官产生共振，长时间的共振

对人体有很大的伤害性，严重的时能够导致人的死亡。为提高乘员舒适性、减少

乘员因共振而产生的伤害，各汽车厂家为此开发出了减震座椅。早些年，受限于

成本因数，国产商用车上的减震座椅应用较少。随着国内经济的快速发展，人们

对舒适性和安全性的要求越来越高，近些年减震座椅在国内的商用车上应用越来

越多。其中减震座椅的减震器尤为重要和复杂，直接决定着座椅的减震效果。但

目前现有的减震座椅其减震结构大多是在座椅底部增加弹性弹簧配合座椅上的

弹性软垫来进行减震，但是这种减震结构过于简单，两者缓冲间缺乏联动性，对

车辆颠簸的缓冲性较差，而且弹簧在压缩和形变回复中，人员的颠簸感明显，舒

适度较差，随着货车的型号越来越多载货量越来越大，普通减震系统已经满足不

了大多数大型货车的需求。为了响应国家对大学生创新设计的号召且为了改善一

些老式货车座椅减震器的性能和利用率，故设计一种组合型的座椅减震系统。本

论文设计的座椅减震器经过各种弹簧、阻尼器、气压杆包括滚轮和滑轨等组成一

种多级减震器，极大提高了座椅的减震功能和舒适感，减少货车驾驶员因长期驾

驶因座椅颠簸所带来的疲劳感和不适，增强驾驶体验和在一定程度上减小了交通

事故的发生率。

2、命题要求

设计一种具有高减震性的座椅减震器，根据理论力学静力学分析，对各出的

力和力产生的力矩进行受力平衡。由人体重量和颠簸所产生的重力和各种惯性力，

以弹簧和阻尼器产生的作用力和反作用力所组成的汇交力系进行平衡，设计一种

对人体产生冲击力最小的一种减震装置，以减少在颠簸路段中给人体所带来的冲

击力和不适，增强货车座椅的稳定性。

3、座椅减震器的结构设计

普通座椅的减震结构大多数只有一些弹簧与特殊减震材料座垫配合减震，减

震效果不太理想且结构单一，所以设计的重点就在于提高减震器强度和性能和增

加其系统结构，使工厂安装与装配更加简便，由此来设计该座椅减震器以使其满

足要求。所以由此可以将该减震器分为以下几个部分：座垫联结平台、基础减震

平台、剪式悬架机构、弹簧滚轮滑轨。各部分的尺寸及其比例由具体安装车辆而

定。

3.1、座垫联结平台

与传统的座垫下的座凳相比，去掉了中间的隔层，该座垫联结平台直接与座

垫相联，节省了隔层的空间和生产经济。该平台上平面大小与座垫大小相符，下

平面大小与基础减震平台的大小尺寸相同。该平台中间镂空设计使座垫能更好的

与该平台进行联结，并由两侧的矩形护栏加固对座垫的固定。座垫联结平台如图

1所示。因为该平台是直接与座垫相联接，所以对减震材料具有较高要求。综合

考虑应选用锰铜合金，该材料多用于汽车、航空航天、船舶等交通工具上，是一

种良好的减震材料。且锰铜合金强度高，可以承受很大的应力保证该平台不会破

坏且能提供良好的抗震性能。

图1座垫联结平台平面图

3.2、基础减震平台

图2汽车座椅减震系统简图

老式的货车座椅减震为弹簧减震，缺少各种减震机构的配合使用，大大限制

了减震系统的性能上限，该座椅减震系统的基础减震平台由若干个空气弹簧