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调角器侧向间隙试验及数据处理程序
2019-05-20 22:49:20· 来源：座椅检测知多少
调角器是一种安装在汽车座椅上以实现座椅靠背角度调节的装置，一般由椅背连接板、座椅连接板、核心件、调节手柄等组成。一些低成本的座椅常把椅背连接板和座椅连
调角器是一种安装在汽车座椅上以实现座椅靠背角度调节的装置，一般由椅背连接板、座椅连接板、核心件、调节手柄等组成。一些低成本的座椅常把椅背连接板和座椅连接板整合到座椅骨架上。
01、调角器的结构和分类
调角器的分类
按调角器内部结构分：扇形调角器和圆盘调角器。
按座椅结构分：单边调角器和双边调角器。
按操作形式分：电动调角器和手动调角器。
按智能程度分：普通调角器和记忆功能调角器。
图1 常见调角器结构
02、调角器的性能要求
《QC/T844-2011乘用车座椅用调角器技术条件》规定了调角器行程、手动调角器回位力矩、调角器间隙、手动调角器滑齿速度、手动调角器操作力、调角器前后向静载荷强度、调角器交变载荷耐久性等多项性能要求。本文主要涉及标准对调角器侧向间隙的性能要求，按照标准规定的试验方法进行试验，调角器侧向间隙应不大于1.5mm。
03、调角器侧向间隙的试验方法
将调角器总成固定在刚性夹具上，在上联接板上加焊刚性钢板。按下图将调角器总成固定在刚性夹具上，在上联接板上加焊刚性钢板，距离旋转中心150mm处均匀施加一垂直于靠背向左的力F1＝100N,再均匀释放；然后均匀施加一水平向右的力F2＝100N,再均匀释放，得到T-F-S曲线。
图2 试验方法示意
按下图沿右向加载曲线上部画切线，与S轴交点到右向加载起始点间距离为调角器侧向间隙。
图3 侧向间隙图
04、原始数据
本文使用电缸完成对调角器的加载，原始数据用Excel表格打开之后如下图所示：第一列为时间列，单位为s；第二列为电缸位移列，单位为mm；第三列为电缸力值列，单位为N。
图4 原始数据
05、数据处理及软件编制
为了方便快捷的完成对原始数据的处理，方便批量化得到试验结果，决定编写一个可独立执行的小程序。小程序的主界面如下图所示，分为参数输入面板、F-S曲线拟合面板、控制面板和结果显示面板。
参数输入面板——输入参数，选择时间、位移和力值在Excel表格中所在列，这个主要是考虑到软件使用的通用性。
F-S曲线拟合面板——本程序的难点和关键，主要是拟合F-S曲线并求出侧向间隙的值。
控制面板——完成软件的各项操作并显示各种结果及中间过程图像。
结果显示面板——显示侧向间隙的数值。
图5 软件界面
下面重点讲解一下F-S曲线拟合面板的原理。F-S曲线如图6所示，曲线由离散的数据点构成，既不连续，也不单调，并且F和S值不是一一对应的关系，这给处理这条曲线带来了很大的挑战！我最开始的时候是想通过手动选择两个点来确定一段F-S曲线的范围，并通过这段范围内的数据拟合得到一条曲线，后来发现行不通。后来想了1天多的时间想到了引入另一个变量“时间T”来使数据变得一一对应进而方便处理。
图6 F-S曲线
T-S曲线及T-F曲线如图7所示，为一条连续的曲线，可以满足对数据处理的需求。于是可以通过设定时间范围来“截取”一段F-S曲线用于曲线拟合并求出该段曲线的拐点。
图7 T-S曲线及T-F曲线
通过拐点及拐点附近的一点进而获取曲线的切线，通过求出这条切线与S轴的交点求出R点坐标（右侧的点）。L点的坐标（左侧的点）比较好求，只要在设定的时间范围内找到F=0N对应的S值即可。最后通过R点及L点两点的坐标即可求出侧向间隙的值。如图8所示，红色虚线为拟合后的曲线，R点和L点在图上也可以直观的看到位置。曲线拟合的阶数可以根据曲线自行进行定义，阶数越高，曲线越光滑越接近原始数值，计算量也越大！
图8 侧向间隙结果示意图
06、软件使用说明及参数设置
软件使用非常简单，为了方便用户使用，我决定做一个GIF动画来说明问题。
图9 软件使用说明
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