[发明专利]空气弹簧座椅悬置非线性刚度特性参数及曲线的反求法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆座椅，特别是空气弹簧座椅悬置非线性刚度特性参数及曲线的反求法。

背景技术

空气弹簧具有理想的非线性刚度特性，近年来在座椅悬置系统中得到了广泛应用。座椅系统舒适性是评价汽车性能的重要指标之一。为了提高汽车座椅系统的舒适性，必须建立车辆座椅人体振动模型，从而对座椅悬置系统进行分析和优化设计。车辆座椅人体振动模型的空气弹簧座椅悬置的刚度特性曲线的精确性，直接决定车辆座椅人体振动模型的精确性，从而决定座椅悬置系统的优化设计结果和舒适性提高程度。目前，在汽车座椅系统舒适性研究中，对空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度曲线的获取，主要有两种方法：第一种方法是根据大量空气弹簧测试的试验数据，通过曲线拟合折算成空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度曲线，该方法试验费用高、周期长；第二种方法是根据空气弹簧座椅悬置系统，建立刚度曲线的多项奇次幂数学模型，通过系统辨识技术直接获取空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度特性曲线。采用第二种方法式，虽然多项奇次幂表达式，在单纯进行座椅悬置刚度特性设计的时候，能够较好的拟合试验曲线，然而，该方法在进行复杂的座椅悬置模型系统辨识时，各个刚度系数的范围较难给出，如果给的范围小，导致目标搜索值在给定范围之外，如果给的范围过大，导致辨识算法计算耗用大量时间，且有可能不能搜索到理想值。因此，目前对空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度特性曲线，尚无费用低、快速且准确的获取方法，必须建立空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度特性参数及曲线的反求法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所解决的技术问题是提供空气弹簧座椅悬置非线性刚度特性参数及曲线的反求法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的空气弹簧座椅悬置非线性刚度特性参数及曲线的反求法，其流程框图如图1所示，其技术方案实施的具体步骤如下：

(1)利用振动测试设备，测量并采集得到在某行驶工况下的座椅在驾驶室地板安装位置中心处的垂直振动信号和座椅面的垂向振动信号，采集振动信号的时间长度为{0，T}＝{[0，t₁]+[t₁，T]}，其中，前一时间段[0,t₁]的振动信号用于空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度特性参数的反求，后一时间段[t₁，T]的振动信号用于对空气弹簧座椅悬置系统非线性刚度特性参数的反求结果进行仿真验证；

(2)构建悬置“非线性刚度特性-分段线性函数F_k”的座椅人体垂向振动仿真模型，其步骤如下：

A步骤：根据座椅系统舒适性分析的要求，及座椅与驾驶室地板之间的垂向相对最大位移a₅和垂向相对线性位移量a₁，利用等比数列，得空气弹簧悬置“非线性刚度特性-分段线性函数F_k”的其它分段点依次为a₂、a₃、a₄，从而建立空气弹簧悬置“非线性刚度特性-分段线性函数F_k”，即：

其中，F_k为以分段线性函数所表示的空气弹簧的非线性弹性力，待反求参数θ₁，θ₂，θ₂，θ₄和θ₅为各分段直线与横坐标轴z轴的夹角；

B步骤：根据座垫的等效刚度K_h和等效阻尼C_h，座椅悬置的等效阻尼C_s，人体的等效刚度K_b和等效阻尼C_b，人体上部的等效质量m_b和人体臀部的等效质量m_h，座椅与座垫质量之和m_s，利用A步骤中所建立的空气弹簧悬置“非线性刚度特性-分段线性函数F_k”，构建空气弹簧悬置“非线性刚度特性-分段线性函数F_k”的座椅人体垂向振动模型；

C步骤：根据B步骤中建立的空气弹簧悬置“非线性刚度特性-分段线性函数F_k”的座椅人体垂向振动模型，利用Matlab/Simulink仿真软件，建立振动仿真模型；以前一时间段[0，t₁]所测得的座椅在驾驶室地板安装位置中心处的垂直振动加速度信号为输入信号，对座椅面的垂直振动加权加速度均方根值进行仿真，其中，在不同频率下的加权值为