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汽車座椅模態(tài)試驗操作細(xì)則及流程
2020-05-20 01:16:11· 來源：座椅檢測知多少
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，乘用車開始走入尋常百姓家。人們在享受乘用車便捷性和駕駛樂趣的同時，對乘坐舒適性的要求也越來越高。汽車座椅是內(nèi)飾系統(tǒng)和乘員約束系統(tǒng)的重
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，乘用車開始走入尋常百姓家。人們在享受乘用車便捷性和駕駛樂趣的同時，對乘坐舒適性的要求也越來越高。
汽車座椅是內(nèi)飾系統(tǒng)和乘員約束系統(tǒng)的重要組成，是與乘客和車體直接接觸的重要功能部件，對乘客的乘坐舒適性和安全性均有重大影響。
我們在乘車時坐在座椅上，倚靠在靠背上，我們的屁股可以直接感覺到座椅傳遞過來的振動，我們的耳朵可以直接聽到座椅產(chǎn)生的異響，我們的眼睛可以直接看到副駕座椅椅背的晃動抖動……
汽車座椅做模態(tài)試驗的必要性請查看文章，傳送門《座椅為什么要做模態(tài)試驗？》。
某NVH工程師的段子
某MPV車型試駕時，前面一切順利，等到第二排的乘客下去之后，坐在第三排的X總發(fā)現(xiàn)一個非常嚴(yán)重的問題：第二排座椅靠背抖動的非常厲害。隨后眾領(lǐng)導(dǎo)體驗后紛紛表示這是一個非常嚴(yán)重的NVH問題。此后NVH工程師各種分析測試尋找原因和解決方案，無果。兩個月后再次試駕試乘，大老板Y總親自出馬，感覺二排座椅抖還是有點抖的，但是也沒那么嚴(yán)重，隨之問題關(guān)閉。
這既是一個段子，也表明座椅模態(tài)的重要性。座椅模態(tài)試驗主要目的就是測量得到座椅整椅模態(tài)頻率（共振頻率）。汽車座椅主要受發(fā)動機(jī)和不平路面激勵作用，若座椅的模態(tài)頻率偏低，容易和發(fā)動機(jī)點火頻率產(chǎn)生共振現(xiàn)象，造成靠背抖動異常。NVH本身就像是一種玄學(xué)，在后期很難修改座椅模態(tài)頻率，即使成功修改花費的代價也較高，因此在座椅設(shè)計初期就必須引以重視。
座椅模態(tài)試驗的分類
模態(tài)試驗通?？梢苑譃楣羌苣B(tài)試驗和整椅模態(tài)試驗，其中骨架模態(tài)試驗主要用于座椅骨架設(shè)計前期的結(jié)構(gòu)動力學(xué)驗證工作，整椅模態(tài)主要用于滿足各OEM的標(biāo)準(zhǔn)要求，我們所說的座椅模態(tài)通常指的是整椅模態(tài)。
座椅模態(tài)和汽車類型（電動車、燃油車）、發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)缸數(shù)等因素有關(guān)，一般OEM要求座椅整椅模態(tài)范圍在18~21Hz，這些限值通常由OEM公司NVH部門在車型開發(fā)的初期給出定義。
座椅模態(tài)試驗的方法
座椅模態(tài)試驗根據(jù)激勵方式不同通常分為兩種：錘擊法和激振器法，最常用的是錘擊法。兩種方法區(qū)別主要是激勵方式不同，激振器法由于激勵能量更大，因此更適用于非線性結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。
對座椅廠來說，測試時通常把座椅安裝在工裝上，然后把工裝安裝在一個質(zhì)量較大的平臺上進(jìn)行試驗（座椅工裝必須要有一定的剛度，不容易產(chǎn)生變形）。對于主機(jī)廠來說，他們更愿意把座椅安裝在實車上進(jìn)行測試，這個工作通常由NVH工程師完成。
激振器法：將座椅固定在一個重量較大的平臺上，采用激振器對座椅骨架靠背頂端進(jìn)行激勵，采集力和加速度信號，計算出頻響函數(shù)，分析得到模態(tài)頻率、阻尼比和模態(tài)振型。
錘擊法：將座椅固定在一個重量較大的平臺上，采用力錘對座椅骨架靠背頂端進(jìn)行激勵，采集力和加速度信號，計算出頻響函數(shù)，分析得到模態(tài)頻率、阻尼比和模態(tài)振型。錘擊法優(yōu)點多多：容易安裝、布置方便、設(shè)備簡單等等。
整椅模態(tài)試驗操作流程
（1）試驗設(shè)備
比較有名的是西門子的LMS振動噪聲測試系統(tǒng)，有數(shù)采設(shè)備和分析計算機(jī)組成，他們家還有便攜版本的數(shù)采設(shè)備，只手可握哦。
此外還有一些其他品牌的數(shù)采設(shè)備，國內(nèi)國外的都有，根據(jù)經(jīng)濟(jì)實力選擇吧?。?/div>
（2）人員要求
a.了解信號分析和處理的基礎(chǔ)知識；
b.了解結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模態(tài)識別的基礎(chǔ)知識；
c.熟悉數(shù)采設(shè)備、傳感器的基本操作和使用方法；
d.了解座椅結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識。
（3）測試環(huán)境要求
試驗室溫要求：23±2℃
（4）激勵條件
用標(biāo)準(zhǔn)力錘敲擊無載荷椅背上部。力錘的力值大小要適宜，過大的力值將使座椅骨架靠背板變形，過小的力值不足以激發(fā)座椅的模態(tài)頻率，一般力錘施力大小在20N左右，方向垂直于測試平面。力錘的敲擊需要一定的技巧，盡量只依靠手腕處發(fā)力，還需要避免發(fā)生“二次連擊”等現(xiàn)象。
（5）加速度傳感器位置
座椅靠背可以看成一個懸臂梁結(jié)構(gòu)，因此加速度傳感器可以布置的盡量遠(yuǎn)離調(diào)角器。一般傳感器布置在靠背頂部，有時也可以布置在頭枕桿上。對于整椅模態(tài)測試而言，通常需要得到X和Y向的第一階模態(tài)頻率。因此加速度傳感器至少要在X和Y向各布置一個。對于骨架模態(tài)測試而言，通常需要所有的測點連接起來可以反映出座椅的大致結(jié)構(gòu)輪廓，換句話說，骨架模態(tài)測試需要更多數(shù)量的測點。
對于整椅模態(tài)試驗而言，需要把蒙皮和泡棉切割掉一部分漏出金屬骨架，傳感器需要直接黏貼在金屬骨架上（模態(tài)分析有個假設(shè)前提，假設(shè)結(jié)構(gòu)是線性的，金屬骨架可以近似看成是線性結(jié)構(gòu)，而蒙皮和泡棉是典型的非線性結(jié)構(gòu)）。
（6）力錘敲擊位置
可以在每個傳感器的敲擊位置布置一個敲擊點，力錘同樣需要敲在金屬骨架上。
（7）座椅狀態(tài)
試驗前需要對樣品進(jìn)行檢查，并調(diào)節(jié)到試驗規(guī)定的位置，一般為設(shè)計位置（滑軌、調(diào)角器、調(diào)高器等）。
（8）測試過程
以整椅模態(tài)測試為例：
a.把座椅牢固的安裝在測試工裝上，把工裝固定在一個質(zhì)量較大的測試平臺上。
b.在靠背上方合適位置挖去蒙皮和泡棉，挖陷區(qū)尺寸不要太大。
c.粘貼加速度傳感器，布置數(shù)采設(shè)備和連線，在PC上設(shè)置合適的參數(shù)，試敲擊一下，根據(jù)經(jīng)驗判斷參數(shù)是否合理。
d.力錘敲擊，采集力和加速度信號，分析得到FRF函數(shù)等結(jié)果。
e.拆除加速度傳感器和連線，收納數(shù)采設(shè)備等。
（9）試驗注意事項
a. 連接加速度傳感器和數(shù)采設(shè)備的導(dǎo)線分布應(yīng)整齊、合理，便于辨識。
b.加速度傳感器的黏結(jié)應(yīng)牢固可靠，推薦使用樂泰454膠水。
c. 不同硬度的力錘錘頭，敲擊時具有不同頻響范圍。汽車座椅的結(jié)構(gòu)較輕，一階模態(tài)頻率范圍在50Hz以內(nèi)，故力錘使用紅色橡膠錘頭即可滿足要求。
附錄1：座椅動態(tài)乘坐舒適性
座椅模態(tài)試驗主要用于判斷座椅空載工況下是否會因共振現(xiàn)象造成靠背抖動等缺陷。座椅的乘坐舒適性是另一個課題：人-椅系統(tǒng)的共振頻率（注意區(qū)分模態(tài)測試的共振頻率）應(yīng)避開人體垂向敏感的頻率范圍4-8Hz。
人體垂直方向敏感的頻率范圍是4~8Hz，在此頻率范圍內(nèi)，人體器官將會發(fā)生共振現(xiàn)象，引起頭暈、惡心、腰椎部位出現(xiàn)老化疼痛等等。
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