汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法，本發(fā)明所述評(píng)價(jià)方法是基于有限元?jiǎng)恿W(xué)仿真來實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明中，汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙的評(píng)價(jià)方法前提是建立座椅導(dǎo)軌的有限元模型。在該有限元模型中，用彈簧阻尼單元來表征鋼珠與內(nèi)外軌之間的接觸關(guān)系。這樣一來，在隨機(jī)路面激勵(lì)作用下鋼珠與導(dǎo)軌內(nèi)壁之間呈現(xiàn)的時(shí)而壓緊時(shí)而分離的特性將由彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)間相對(duì)位移來表示。通過對(duì)彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間的相對(duì)位移進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，給出合適的間隙預(yù)估值，那么在導(dǎo)軌裝配過程中預(yù)壓此預(yù)估值可以很大程度上減少間隙的產(chǎn)生，即有效地解決了座椅導(dǎo)軌振動(dòng)噪聲問題。
【專利說明】汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法，尤指一種基于有限元分 析的汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車座椅導(dǎo)軌是汽車座椅與車身之間的連接件，在車輛行駛或者座椅滑動(dòng)過程中 導(dǎo)軌若產(chǎn)生明顯的噪聲將使乘客對(duì)整車質(zhì)量留下不好的印象。乘客體驗(yàn)已經(jīng)越來越受制造 商重視，因此解決汽車座椅導(dǎo)軌異響問題具有實(shí)際意義。汽車座椅導(dǎo)軌主要由內(nèi)軌、外軌、 鋼珠、保持架、卡舌等組成，導(dǎo)軌內(nèi)部鋼珠與內(nèi)外軌之間結(jié)合部的動(dòng)態(tài)特性是振動(dòng)噪聲的主 要來源之一。當(dāng)前解決這些振動(dòng)噪聲的方法主要是憑工人的經(jīng)驗(yàn)，遇到問題，再臨時(shí)尋找解 決的方法，難以徹底有效地解決座椅異響問題。
[0003]在對(duì)座椅各主要連接部件分析的基礎(chǔ)上，可以確定結(jié)合部的動(dòng)態(tài)特性與內(nèi)外軌和 鋼珠之間的裝配間隙關(guān)系密切，因此合理的裝配間隙對(duì)減震降噪具有重要意義。在實(shí)際裝 配中，內(nèi)外軌和鋼珠之間的裝配關(guān)系為過盈配合，即內(nèi)外軌和鋼珠之間的間隙為負(fù)值，但在 外部動(dòng)態(tài)激勵(lì)下，內(nèi)外軌和鋼珠之間的間隙會(huì)發(fā)生變化。如果該間隙為負(fù)值，則內(nèi)外軌和鋼 珠緊密配合，不會(huì)產(chǎn)生噪聲；如果間隙為正值，則導(dǎo)軌會(huì)在內(nèi)外軌之間運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生異響。因 此合理確定內(nèi)外軌和鋼珠之間的預(yù)壓量，即"間隙"，對(duì)提高導(dǎo)軌的裝配精度、降低噪聲具有 重要意義。由于導(dǎo)軌工作時(shí)，其激勵(lì)為路面的隨機(jī)激勵(lì)，內(nèi)外軌和鋼珠之間的間隙也是隨機(jī) 值，難以準(zhǔn)確及直觀的來探究間隙的變化情況，亦不能給出合理裝配預(yù)壓指導(dǎo)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部 間隙評(píng)價(jià)方法，解決由于路面隨機(jī)激勵(lì)導(dǎo)致的內(nèi)外軌和鋼珠之間的間隙為隨機(jī)值，探究間 隙變化情況的難度大，不能給出合理裝配預(yù)壓指導(dǎo)值，以及無法解決汽車座椅導(dǎo)軌異響等 問題。
[0005] 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：
[0006] 本發(fā)明一種汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法，包括：
[0007] 建立汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型，以彈簧阻尼單元表征所述汽車座椅導(dǎo)軌內(nèi)部直線 滾子結(jié)合部動(dòng)態(tài)特性；
[0008] 采集汽車行駛過程中所述汽車座椅導(dǎo)軌與車身安裝位置的隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)；
[0009] 以所述隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)，對(duì)所述汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分 析，輸出所有彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間相對(duì)位移隨激勵(lì)時(shí)間的變化曲線；
[0010] 對(duì)所述變化曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，分析所述彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間相 對(duì)位移的分布類型及特征參數(shù)；
[0011] 根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，得出所述汽車座椅導(dǎo)軌裝配預(yù)壓指導(dǎo)值。
[0012] 采用有限元模型仿真模擬汽車座椅導(dǎo)軌，以彈簧阻尼單元來表征汽車座椅導(dǎo)軌內(nèi) 鋼珠與內(nèi)外軌之間的接觸關(guān)系，通過隨機(jī)路面激勵(lì)作用下彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)間相對(duì)位移 表示內(nèi)外軌和鋼珠之間的間隙變化，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間的相對(duì)位 移，可以給出合適間隙的預(yù)估值，在汽車座椅導(dǎo)軌裝配中預(yù)壓此預(yù)估值，可以很大程度減少 間隙的產(chǎn)生，有效解決了汽車座椅導(dǎo)軌振動(dòng)噪聲的問題。
[0013] 本發(fā)明汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法，其特征在于，建立汽車座椅 導(dǎo)軌有限元模型包括如下步驟：
[0014] 對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌的樣件進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，獲取模態(tài)試驗(yàn)中所述汽車座椅導(dǎo)軌的樣件 的固有頻率及振型；
[0015] 建立所述汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型，在所述有限元模型中于所述汽車座椅導(dǎo)軌 中的鋼珠與內(nèi)外軌的結(jié)合部嵌入彈簧阻尼單元用以等效所述鋼珠；
[0016] 通過優(yōu)化算法以模態(tài)試驗(yàn)中所述汽車座椅導(dǎo)軌的樣件的固有頻率及振型為目標(biāo) 值，以所述彈簧阻尼單元的剛度為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行所述彈簧阻尼單元的剛度優(yōu)化，從而獲得 優(yōu)化后的等效剛度；
[0017] 在給定激勵(lì)條件下對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌的樣件進(jìn)行掃頻試驗(yàn)，獲取響應(yīng)點(diǎn)的樣件響應(yīng) 曲線；
[0018] 以相同的激勵(lì)對(duì)所述汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，輸出對(duì)應(yīng)所述 汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型的響應(yīng)點(diǎn)的有限元模型響應(yīng)曲線；
[0019] 通過優(yōu)化軟件對(duì)所述樣件響應(yīng)曲線和所述有限元模型響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，在擬合 過程中所述彈簧阻尼單元的阻尼作為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行所述彈簧阻尼單元的阻尼優(yōu)化，從而 獲得優(yōu)化后的等效阻尼；
[0020] 以優(yōu)化所得等效剛度及阻尼重新建立汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌樣件力錘激勵(lì)模態(tài)試驗(yàn)穩(wěn)定圖；
[0022] 圖2為對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌樣件力錘激勵(lì)的第一階振型；
[0023] 圖3為對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌樣件力錘激勵(lì)的第二階振型；
[0024] 圖4為汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型內(nèi)設(shè)置彈簧阻尼單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖6為優(yōu)化后第一階的模態(tài)振型和試驗(yàn)?zāi)B(tài)振型的對(duì)比圖；
[0027] 圖7為優(yōu)化后第二階的模態(tài)振型和試驗(yàn)?zāi)B(tài)振型的對(duì)比圖；
[0028] 圖8為對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌樣件給定激勵(lì)的激勵(lì)、響應(yīng)信號(hào)圖；
[0029] 圖9為優(yōu)化前的響應(yīng)信號(hào)圖；
[0030] 圖1〇為優(yōu)化后的響應(yīng)信號(hào)圖；
[0031] 圖11為本發(fā)明汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法中的汽車座椅導(dǎo)軌有 限元模型；
[0032] 圖12為汽車在60Km/h路況下時(shí)間-加速度路譜；
[0033] 圖13為60Km/h路譜激勵(lì)下彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)相對(duì)位移；
[0034] 圖14為彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)相對(duì)位移分布柱狀圖；以及
[0035] 圖I5為汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙區(qū)間分布柱狀圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0037] 本發(fā)明所述評(píng)價(jià)方法是基于有限元?jiǎng)恿W(xué)仿真來實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明中，汽車座椅 導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙的評(píng)價(jià)方法前提是建立汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型。在該有限元 模型中，用彈簧阻尼單元來表征鋼珠與內(nèi)外軌之間的接觸關(guān)系。這樣一來，在隨機(jī)路面激勵(lì) 作用下鋼珠與導(dǎo)軌內(nèi)壁之間呈現(xiàn)的時(shí)而壓緊時(shí)而分離的特性將由彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)間 相對(duì)位移來表示。通過對(duì)彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間的相對(duì)位移進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，給出合適 的間隙預(yù)估值，那么在導(dǎo)軌裝配過程中預(yù)壓此預(yù)估值可以很大程度上減少間隙的產(chǎn)生，即 有效地解決了座椅導(dǎo)軌振動(dòng)噪聲問題。本發(fā)明中汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙是指汽 車座椅導(dǎo)軌內(nèi)外軌之間的距離與鋼珠直徑的差值。當(dāng)差值為正值，表示結(jié)合部有間隙；當(dāng)差 值為負(fù)值，表示結(jié)合部的鋼珠被壓緊。
[0038] 為了使得彈簧阻尼單元較準(zhǔn)確的模擬鋼珠與內(nèi)外軌之間的接觸關(guān)系，通過試驗(yàn)與 有限元優(yōu)化相結(jié)合的方法，對(duì)彈簧阻尼單元的剛度和阻尼進(jìn)行優(yōu)化，提高彈簧阻尼單元的 高仿真效果，使得彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)相對(duì)位移，更接近實(shí)際工況中鋼珠與內(nèi)外軌的間隙， 有效保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過分析該彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)相對(duì)位移得出的汽車座椅導(dǎo) 軌裝配預(yù)壓指導(dǎo)值具有實(shí)際指導(dǎo)意義。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合 部間隙評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說明。
[0039] 本發(fā)明汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法包括如下：
[0040]在有限元前處理軟件中建立汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型，其內(nèi)部直線滾子結(jié)合部需 要嵌入彈簧阻尼單元（RBE2_CBUSH-RBE2)進(jìn)行的建模。用彈簧阻尼單元表征汽車座椅導(dǎo)軌 內(nèi)部直線滾子結(jié)合部動(dòng)態(tài)特性，在建立汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型之前，為提高有限元模型 的仿真效果，需要對(duì)彈簧阻尼單元的剛度和阻尼進(jìn)行優(yōu)化，提高彈簧阻尼單元的仿真結(jié)果 的準(zhǔn)確性。對(duì)彈簧阻尼單元的剛度和阻尼參數(shù)優(yōu)化，通過試驗(yàn)和有限元優(yōu)化相結(jié)合的方法 進(jìn)行，具體包括如下步驟：
[0041]步驟1:根據(jù)剛度顯著影響系統(tǒng)固有頻率及其振型的特點(diǎn)，對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌樣件 進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，以獲取試驗(yàn)?zāi)B(tài)中汽車座椅導(dǎo)軌樣件的固有頻率及其振型。
[0042]通過模態(tài)試驗(yàn)獲得了汽車座椅導(dǎo)軌樣件的模態(tài)參數(shù)，如圖i所示，模態(tài)試驗(yàn)為對(duì) 汽車座椅導(dǎo)軌樣件進(jìn)行力錘激勵(lì)，圖1顯示了力錘激勵(lì)模態(tài)試驗(yàn)穩(wěn)定圖。汽車座椅導(dǎo)軌樣 件對(duì)路面激勵(lì)敏感頻率為40Hz以下的低頻段，在此頻段內(nèi)我們找到前兩階固有頻率及振 型，為后續(xù)剛度優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即如表1所示的第一階頻率和第二階頻率，圖2和圖3 所示的第一階振型和第二階振型。
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括： 建立汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型，以彈簧阻尼單元表征所述汽車座椅導(dǎo)軌內(nèi)部直線滾子 結(jié)合部動(dòng)態(tài)特性； 采集汽車行駛過程中所述汽車座椅導(dǎo)軌與車身安裝位置的隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)； 以所述隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)，對(duì)所述汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析， 輸出所有彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間相對(duì)位移隨激勵(lì)時(shí)間的變化曲線； 對(duì)所述變化曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，分析所述彈簧阻尼單元兩端點(diǎn)之間相對(duì)位 移的分布類型及特征參數(shù)； 根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，得出所述汽車座椅導(dǎo)軌裝配預(yù)壓指導(dǎo)值。
2. 如權(quán)利要求1所述的汽車座椅導(dǎo)軌直線滾子結(jié)合部間隙評(píng)價(jià)方法，其特征在于，建 立汽車座椅導(dǎo)軌有限元模型包括如下步驟： 對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌的樣件進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，獲取模態(tài)試驗(yàn)中所述汽車座椅導(dǎo)軌的樣件的固 有頻率及振型； 建立所述汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型，在所述有限元模型中于所述汽車座椅導(dǎo)軌中的 鋼珠與內(nèi)外軌的結(jié)合部嵌入彈簧阻尼單元用以等效所述鋼珠； 通過優(yōu)化算法以模態(tài)試驗(yàn)中所述汽車座椅導(dǎo)軌的樣件的固有頻率及振型為目標(biāo)值，以 所述彈簧阻尼單元的剛度為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行所述彈簧阻尼單元的剛度優(yōu)化，從而獲得優(yōu)化 后的等效剛度； 在給定激勵(lì)條件下對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌的樣件進(jìn)行掃頻試驗(yàn)，獲取響應(yīng)點(diǎn)的樣件響應(yīng)曲 線. 以相同的激勵(lì)對(duì)所述汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，輸出對(duì)應(yīng)所述汽車 座椅導(dǎo)軌的有限元模型的響應(yīng)點(diǎn)的有限元模型響應(yīng)曲線； 通過優(yōu)化軟件對(duì)所述樣件響應(yīng)曲線和所述有限元模型響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，在擬合過程 中所述彈簧阻尼單元的阻尼作為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行所述彈簧阻尼單元的阻尼優(yōu)化，從而獲得 優(yōu)化后的等效阻尼； 以優(yōu)化所得等效剛度及阻尼重新建立汽車座椅導(dǎo)軌的有限元模型。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104268311SQ201410451964
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】韓佳慧, 王海華, 余慧杰, 丁曉紅 申請(qǐng)人:上海延鋒江森座椅有限公司, 上海理工大學(xué)