汽车座椅舒适性试验解读之频响特性

2022-09-13 08:28:08· 来源：汽车座椅验证

1. 试验目的将座椅安装在垂向振动台上，扫频振动后获取座椅的传递率曲线，计算最大传递率、固有频率、动刚度和阻尼比等参数，以此来评估座椅的动态舒适性能。2.

1. 试验目的将座椅安装在垂向振动台上，扫频振动后获取座椅的传递率曲线，计算最大传递率、固有频率、动刚度和阻尼比等参数，以此来评估座椅的动态舒适性能。

2. 振动设备

该试验需要有一台垂直振动的、电液反馈控制的振动台。其动态响应能够进行补偿，确保座椅的振动输入满足实际振动的要求，振动台最大推力建议为1.5倍测试对象重量（平台运动部分、座椅、模块），运动行程至少175mm。

另外振动平台还需要满足激振信号的波形要求。

3. 配重模块

不同标准推荐的配重块有所不同，SAE J2896推荐采用AM假臀，QC/T 55-1993推荐采用JM 假臀作为配重块，有些企标则推荐采用真人、HIII假人或水假人。重量45kg-80kg之间。模块不同，放置位置的要求也不同，QC/T 55-1993规定的模块摆放位置如图1所示。

4. 试验准备

将座椅固定到与车身环境一致的夹具上，调整到设计位置。

加速度传感器安装在一个半刚性的垫盘中间，垫盘的结构尺寸参考图2，垫盘平放于座椅表面，放在人体坐骨连接线的中点，保证传感器的灵敏轴平行于振动方向（＜15°），垫盘的固有频率要高于试验的最高频率。

另外要在座椅的减振元件之下安装一个加速度传感器，传感器要在座椅的垂直投影面之内，距通过座垫中心的垂直纵向平面的距离不大于100mm。5. 激振信号

不同标准推荐的振动波形均有所区别。QC/T 55-93激振信号扫频范围0.5Hz-20Hz，振动平台台面加速度的峰-峰值取2、4、6m/s2任一数值。

6. 数据分析

对振动平台和座椅上的加速度传感器输出数据进行处理后，可以得到座椅的振动传递率函数曲线，该曲线一般是先上升，在固有频率处达到峰值后，开始下降。

基于传递率曲线，可以得出固有频率f，最大传递率A，10Hz处的传递率B，并由如下公式计算动刚度K和阻尼比ξ。

该试验要重复三次，最终的结果取三次试验的平均值。

那么如何评估试验结果的好坏呢？航天英雄杨利伟在一次采访中讲到，在神舟五号飞船上升到三四十公里的高度后，出现了比预想要严重得多的箭体振动，当时身体已经完全用不上力了，甚至感觉所有内脏都要被震碎了。长达26s的强烈振动让他有濒临死亡的感觉，甚至感慨道“以为自己要牺牲了”。

上面所描述的其实是一种共振现象。简单说，就是当一个外力的振动频率与这个物体的固有频率相等时，会使这个物体的振动放大的现象。

10Hz以下的低频振动容易导致人体器官共振，由于当时火箭发动机造成的脉冲与火箭结构的振动频率接近和重合，造成了意外的共振，频率大概就是8Hz，因此进一步导致宇航员身体器官的共振，在如此大的振幅和加速度下，也许只有航天员的身体素质才能扛得住26s。

同样，汽车在运行过程中会发生振动，如果振动频率和人体及器官的固有频率接近、振幅较大且持续时间长的话，很容易增加成员的不适感和疲劳感。因此座椅的固有频率需要尽量避开人的固有频率，另外座椅的传递率尤其是10Hz附件的传递率也应尽量低，从而尽可能地衰减传递到人体的振幅。这是评价该试验结果好坏的底层逻辑。

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