汽车座椅模态试验操作细则及流程

2020-05-20 01:16:11·  来源:座椅检测知多少  
 
随着经济快速发展,乘用车开始走入寻常百姓家。人们在享受乘用车便捷性和驾驶乐趣的同时,对乘坐舒适性的要求也越来越高。汽车座椅是内饰系统和乘员约束系统的重
随着经济快速发展,乘用车开始走入寻常百姓家。人们在享受乘用车便捷性和驾驶乐趣的同时,对乘坐舒适性的要求也越来越高。
 
汽车座椅是内饰系统和乘员约束系统的重要组成,是与乘客和车体直接接触的重要功能部件,对乘客的乘坐舒适性和安全性均有重大影响。

我们在乘车时坐在座椅上,倚靠在靠背上,我们的屁股可以直接感觉到座椅传递过来的振动,我们的耳朵可以直接听到座椅产生的异响,我们的眼睛可以直接看到副驾座椅椅背的晃动抖动……

汽车座椅做模态试验的必要性请查看文章,传送门《座椅为什么要做模态试验?》。

某NVH工程师的段子

某MPV车型试驾时,前面一切顺利,等到第二排的乘客下去之后,坐在第三排的X总发现一个非常严重的问题:第二排座椅靠背抖动的非常厉害。随后众领导体验后纷纷表示这是一个非常严重的NVH问题。此后NVH工程师各种分析测试寻找原因和解决方案,无果。两个月后再次试驾试乘,大老板Y总亲自出马,感觉二排座椅抖还是有点抖的,但是也没那么严重,随之问题关闭。

汽车座椅模态试验操作细则及流程
 
这既是一个段子,也表明座椅模态的重要性。座椅模态试验主要目的就是测量得到座椅整椅模态频率(共振频率)。汽车座椅主要受发动机和不平路面激励作用,若座椅的模态频率偏低,容易和发动机点火频率产生共振现象,造成靠背抖动异常。NVH本身就像是一种玄学,在后期很难修改座椅模态频率,即使成功修改花费的代价也较高,因此在座椅设计初期就必须引以重视。
 
座椅模态试验的分类

模态试验通常可以分为骨架模态试验和整椅模态试验,其中骨架模态试验主要用于座椅骨架设计前期的结构动力学验证工作,整椅模态主要用于满足各OEM的标准要求,我们所说的座椅模态通常指的是整椅模态。

 

座椅模态和汽车类型(电动车、燃油车)、发动机怠速转速、发动机缸数等因素有关,一般OEM要求座椅整椅模态范围在18~21Hz,这些限值通常由OEM公司NVH部门在车型开发的初期给出定义。

座椅模态试验的方法

座椅模态试验根据激励方式不同通常分为两种:锤击法和激振器法,最常用的是锤击法。两种方法区别主要是激励方式不同,激振器法由于激励能量更大,因此更适用于非线性结构的模态分析。

对座椅厂来说,测试时通常把座椅安装在工装上,然后把工装安装在一个质量较大的平台上进行试验(座椅工装必须要有一定的刚度,不容易产生变形)。对于主机厂来说,他们更愿意把座椅安装在实车上进行测试,这个工作通常由NVH工程师完成。

 
激振器法:将座椅固定在一个重量较大的平台上,采用激振器对座椅骨架靠背顶端进行激励,采集力和加速度信号,计算出频响函数,分析得到模态频率、阻尼比和模态振型。

汽车座椅模态试验操作细则及流程1
 
锤击法:将座椅固定在一个重量较大的平台上,采用力锤对座椅骨架靠背顶端进行激励,采集力和加速度信号,计算出频响函数,分析得到模态频率、阻尼比和模态振型。锤击法优点多多:容易安装、布置方便、设备简单等等。

 
整椅模态试验操作流程

(1)试验设备

比较有名的是西门子的LMS振动噪声测试系统,有数采设备和分析计算机组成,他们家还有便携版本的数采设备,只手可握哦。

此外还有一些其他品牌的数采设备,国内国外的都有,根据经济实力选择吧!!

 
(2)人员要求

a.了解信号分析和处理的基础知识;

b.了解结构系统模态识别的基础知识;

c.熟悉数采设备、传感器的基本操作和使用方法;

d.了解座椅结构的基础知识。

(3)测试环境要求

试验室温要求:23±2℃

(4)激励条件

用标准力锤敲击无载荷椅背上部。力锤的力值大小要适宜,过大的力值将使座椅骨架靠背板变形,过小的力值不足以激发座椅的模态频率,一般力锤施力大小在20N左右,方向垂直于测试平面。力锤的敲击需要一定的技巧,尽量只依靠手腕处发力,还需要避免发生“二次连击”等现象。

 
(5)加速度传感器位置

座椅靠背可以看成一个悬臂梁结构,因此加速度传感器可以布置的尽量远离调角器。一般传感器布置在靠背顶部,有时也可以布置在头枕杆上。对于整椅模态测试而言,通常需要得到X和Y向的第一阶模态频率。因此加速度传感器至少要在X和Y向各布置一个。对于骨架模态测试而言,通常需要所有的测点连接起来可以反映出座椅的大致结构轮廓,换句话说,骨架模态测试需要更多数量的测点。

 
对于整椅模态试验而言,需要把蒙皮和泡棉切割掉一部分漏出金属骨架,传感器需要直接黏贴在金属骨架上(模态分析有个假设前提,假设结构是线性的,金属骨架可以近似看成是线性结构,而蒙皮和泡棉是典型的非线性结构)。

 
(6)力锤敲击位置

可以在每个传感器的敲击位置布置一个敲击点,力锤同样需要敲在金属骨架上。

 
(7)座椅状态

试验前需要对样品进行检查,并调节到试验规定的位置,一般为设计位置(滑轨、调角器、调高器等)。
 
(8)测试过程

以整椅模态测试为例:

a.把座椅牢固的安装在测试工装上,把工装固定在一个质量较大的测试平台上。

 
b.在靠背上方合适位置挖去蒙皮和泡棉,挖陷区尺寸不要太大。

c.粘贴加速度传感器,布置数采设备和连线,在PC上设置合适的参数,试敲击一下,根据经验判断参数是否合理。

 
 
d.力锤敲击,采集力和加速度信号,分析得到FRF函数等结果。

 
e.拆除加速度传感器和连线,收纳数采设备等。

(9)试验注意事项

a. 连接加速度传感器和数采设备的导线分布应整齐、合理,便于辨识。

b.加速度传感器的黏结应牢固可靠,推荐使用乐泰454胶水。

c. 不同硬度的力锤锤头,敲击时具有不同频响范围。汽车座椅的结构较轻,一阶模态频率范围在50Hz以内,故力锤使用红色橡胶锤头即可满足要求。

 
附录1:座椅动态乘坐舒适性

座椅模态试验主要用于判断座椅空载工况下是否会因共振现象造成靠背抖动等缺陷。座椅的乘坐舒适性是另一个课题:人-椅系统的共振频率(注意区分模态测试的共振频率)应避开人体垂向敏感的频率范围4-8Hz。

人体垂直方向敏感的频率范围是4~8Hz,在此频率范围内,人体器官将会发生共振现象,引起头晕、恶心、腰椎部位出现老化疼痛等等。

 
 
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