汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法，本发明所述评价方法是基于有限元动力学仿真来实现的。在本发明中，汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙的评价方法前提是建立座椅导轨的有限元模型。在该有限元模型中，用弹簧阻尼单元来表征钢珠与内外轨之间的接触关系。这样一来，在随机路面激励作用下钢珠与导轨内壁之间呈现的时而压紧时而分离的特性将由弹簧阻尼单元两端点间相对位移来表示。通过对弹簧阻尼单元两端点之间的相对位移进行统计学分析，给出合适的间隙预估值，那么在导轨装配过程中预压此预估值可以很大程度上减少间隙的产生，即有效地解决了座椅导轨振动噪声问题。
【专利说明】汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法，尤指一种基于有限元分 析的汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法。
【背景技术】
[0002]汽车座椅导轨是汽车座椅与车身之间的连接件，在车辆行驶或者座椅滑动过程中 导轨若产生明显的噪声将使乘客对整车质量留下不好的印象。乘客体验已经越来越受制造 商重视，因此解决汽车座椅导轨异响问题具有实际意义。汽车座椅导轨主要由内轨、外轨、 钢珠、保持架、卡舌等组成，导轨内部钢珠与内外轨之间结合部的动态特性是振动噪声的主 要来源之一。当前解决这些振动噪声的方法主要是凭工人的经验，遇到问题，再临时寻找解 决的方法，难以彻底有效地解决座椅异响问题。
[0003]在对座椅各主要连接部件分析的基础上，可以确定结合部的动态特性与内外轨和 钢珠之间的装配间隙关系密切，因此合理的装配间隙对减震降噪具有重要意义。在实际装 配中，内外轨和钢珠之间的装配关系为过盈配合，即内外轨和钢珠之间的间隙为负值，但在 外部动态激励下，内外轨和钢珠之间的间隙会发生变化。如果该间隙为负值，则内外轨和钢 珠紧密配合，不会产生噪声；如果间隙为正值，则导轨会在内外轨之间运动，产生异响。因 此合理确定内外轨和钢珠之间的预压量，即"间隙"，对提高导轨的装配精度、降低噪声具有 重要意义。由于导轨工作时，其激励为路面的随机激励，内外轨和钢珠之间的间隙也是随机 值，难以准确及直观的来探究间隙的变化情况，亦不能给出合理装配预压指导值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种汽车座椅导轨直线滚子结合部 间隙评价方法，解决由于路面随机激励导致的内外轨和钢珠之间的间隙为随机值，探究间 隙变化情况的难度大，不能给出合理装配预压指导值，以及无法解决汽车座椅导轨异响等 问题。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：
[0006] 本发明一种汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法，包括：
[0007] 建立汽车座椅导轨有限元模型，以弹簧阻尼单元表征所述汽车座椅导轨内部直线 滚子结合部动态特性；
[0008] 采集汽车行驶过程中所述汽车座椅导轨与车身安装位置的随机响应信号；
[0009] 以所述随机响应信号为激励信号，对所述汽车座椅导轨有限元模型进行动力学分 析，输出所有弹簧阻尼单元两端点之间相对位移随激励时间的变化曲线；
[0010] 对所述变化曲线上的数据点进行数学统计，分析所述弹簧阻尼单元两端点之间相 对位移的分布类型及特征参数；
[0011] 根据统计学数据，得出所述汽车座椅导轨装配预压指导值。
[0012] 采用有限元模型仿真模拟汽车座椅导轨，以弹簧阻尼单元来表征汽车座椅导轨内 钢珠与内外轨之间的接触关系，通过随机路面激励作用下弹簧阻尼单元两端点间相对位移 表示内外轨和钢珠之间的间隙变化，通过统计学分析弹簧阻尼单元两端点之间的相对位 移，可以给出合适间隙的预估值，在汽车座椅导轨装配中预压此预估值，可以很大程度减少 间隙的产生，有效解决了汽车座椅导轨振动噪声的问题。
[0013] 本发明汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法，其特征在于，建立汽车座椅 导轨有限元模型包括如下步骤：
[0014] 对汽车座椅导轨的样件进行模态试验，获取模态试验中所述汽车座椅导轨的样件 的固有频率及振型；
[0015] 建立所述汽车座椅导轨的有限元模型，在所述有限元模型中于所述汽车座椅导轨 中的钢珠与内外轨的结合部嵌入弹簧阻尼单元用以等效所述钢珠；
[0016] 通过优化算法以模态试验中所述汽车座椅导轨的样件的固有频率及振型为目标 值，以所述弹簧阻尼单元的刚度为设计变量，进行所述弹簧阻尼单元的刚度优化，从而获得 优化后的等效刚度；
[0017] 在给定激励条件下对汽车座椅导轨的样件进行扫频试验，获取响应点的样件响应 曲线；
[0018] 以相同的激励对所述汽车座椅导轨的有限元模型进行动力学分析，输出对应所述 汽车座椅导轨的有限元模型的响应点的有限元模型响应曲线；
[0019] 通过优化软件对所述样件响应曲线和所述有限元模型响应曲线进行拟合，在拟合 过程中所述弹簧阻尼单元的阻尼作为设计变量，进行所述弹簧阻尼单元的阻尼优化，从而 获得优化后的等效阻尼；
[0020] 以优化所得等效刚度及阻尼重新建立汽车座椅导轨的有限元模型。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为对汽车座椅导轨样件力锤激励模态试验稳定图；
[0022] 图2为对汽车座椅导轨样件力锤激励的第一阶振型；
[0023] 图3为对汽车座椅导轨样件力锤激励的第二阶振型；
[0024] 图4为汽车座椅导轨的有限元模型结构示意图；
[0025] 图5为汽车座椅导轨有限元模型内设置弹簧阻尼单元的结构示意图；
[0026] 图6为优化后第一阶的模态振型和试验模态振型的对比图；
[0027] 图7为优化后第二阶的模态振型和试验模态振型的对比图；
[0028] 图8为对汽车座椅导轨样件给定激励的激励、响应信号图；
[0029] 图9为优化前的响应信号图；
[0030] 图1〇为优化后的响应信号图；
[0031] 图11为本发明汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法中的汽车座椅导轨有 限元模型；
[0032] 图12为汽车在60Km/h路况下时间-加速度路谱；
[0033] 图13为60Km/h路谱激励下弹簧阻尼单元两端点相对位移；
[0034] 图14为弹簧阻尼单元两端点相对位移分布柱状图；以及
[0035] 图I5为汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙区间分布柱状图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0037] 本发明所述评价方法是基于有限元动力学仿真来实现的。在本发明中，汽车座椅 导轨直线滚子结合部间隙的评价方法前提是建立汽车座椅导轨的有限元模型。在该有限元 模型中，用弹簧阻尼单元来表征钢珠与内外轨之间的接触关系。这样一来，在随机路面激励 作用下钢珠与导轨内壁之间呈现的时而压紧时而分离的特性将由弹簧阻尼单元两端点间 相对位移来表示。通过对弹簧阻尼单元两端点之间的相对位移进行统计学分析，给出合适 的间隙预估值，那么在导轨装配过程中预压此预估值可以很大程度上减少间隙的产生，即 有效地解决了座椅导轨振动噪声问题。本发明中汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙是指汽 车座椅导轨内外轨之间的距离与钢珠直径的差值。当差值为正值，表示结合部有间隙；当差 值为负值，表示结合部的钢珠被压紧。
[0038] 为了使得弹簧阻尼单元较准确的模拟钢珠与内外轨之间的接触关系，通过试验与 有限元优化相结合的方法，对弹簧阻尼单元的刚度和阻尼进行优化，提高弹簧阻尼单元的 高仿真效果，使得弹簧阻尼单元两端点相对位移，更接近实际工况中钢珠与内外轨的间隙， 有效保证仿真结果的准确性。通过分析该弹簧阻尼单元两端点相对位移得出的汽车座椅导 轨装配预压指导值具有实际指导意义。下面结合附图对本发明汽车座椅导轨直线滚子结合 部间隙评价方法进行说明。
[0039] 本发明汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法包括如下：
[0040]在有限元前处理软件中建立汽车座椅导轨有限元模型，其内部直线滚子结合部需 要嵌入弹簧阻尼单元（RBE2_CBUSH-RBE2)进行的建模。用弹簧阻尼单元表征汽车座椅导轨 内部直线滚子结合部动态特性，在建立汽车座椅导轨有限元模型之前，为提高有限元模型 的仿真效果，需要对弹簧阻尼单元的刚度和阻尼进行优化，提高弹簧阻尼单元的仿真结果 的准确性。对弹簧阻尼单元的刚度和阻尼参数优化，通过试验和有限元优化相结合的方法 进行，具体包括如下步骤：
[0041]步骤1:根据刚度显著影响系统固有频率及其振型的特点，对汽车座椅导轨样件 进行模态试验，以获取试验模态中汽车座椅导轨样件的固有频率及其振型。
[0042]通过模态试验获得了汽车座椅导轨样件的模态参数，如图i所示，模态试验为对 汽车座椅导轨样件进行力锤激励，图1显示了力锤激励模态试验稳定图。汽车座椅导轨样 件对路面激励敏感频率为40Hz以下的低频段，在此频段内我们找到前两阶固有频率及振 型，为后续刚度优化提供实验数据，即如表1所示的第一阶频率和第二阶频率，图2和图3 所示的第一阶振型和第二阶振型。
[0043]
【权利要求】
1. 一种汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法，其特征在于，包括： 建立汽车座椅导轨有限元模型，以弹簧阻尼单元表征所述汽车座椅导轨内部直线滚子 结合部动态特性； 采集汽车行驶过程中所述汽车座椅导轨与车身安装位置的随机响应信号； 以所述随机响应信号为激励信号，对所述汽车座椅导轨有限元模型进行动力学分析， 输出所有弹簧阻尼单元两端点之间相对位移随激励时间的变化曲线； 对所述变化曲线上的数据点进行数学统计，分析所述弹簧阻尼单元两端点之间相对位 移的分布类型及特征参数； 根据统计学数据，得出所述汽车座椅导轨装配预压指导值。
2. 如权利要求1所述的汽车座椅导轨直线滚子结合部间隙评价方法，其特征在于，建 立汽车座椅导轨有限元模型包括如下步骤： 对汽车座椅导轨的样件进行模态试验，获取模态试验中所述汽车座椅导轨的样件的固 有频率及振型； 建立所述汽车座椅导轨的有限元模型，在所述有限元模型中于所述汽车座椅导轨中的 钢珠与内外轨的结合部嵌入弹簧阻尼单元用以等效所述钢珠； 通过优化算法以模态试验中所述汽车座椅导轨的样件的固有频率及振型为目标值，以 所述弹簧阻尼单元的刚度为设计变量，进行所述弹簧阻尼单元的刚度优化，从而获得优化 后的等效刚度； 在给定激励条件下对汽车座椅导轨的样件进行扫频试验，获取响应点的样件响应曲 线. 以相同的激励对所述汽车座椅导轨的有限元模型进行动力学分析，输出对应所述汽车 座椅导轨的有限元模型的响应点的有限元模型响应曲线； 通过优化软件对所述样件响应曲线和所述有限元模型响应曲线进行拟合，在拟合过程 中所述弹簧阻尼单元的阻尼作为设计变量，进行所述弹簧阻尼单元的阻尼优化，从而获得 优化后的等效阻尼； 以优化所得等效刚度及阻尼重新建立汽车座椅导轨的有限元模型。
【文档编号】G06F17/50GK104268311SQ201410451964
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】韩佳慧, 王海华, 余慧杰, 丁晓红 申请人:上海延锋江森座椅有限公司, 上海理工大学