CN108731897A - 一种测量车辆乘坐舒适性的装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种测量车辆乘坐舒适性的装置及使用方法，属于汽车振动分析与测试技术领域，该装置包括垂直于地面方向的振动装置和垂直于轮胎侧面方向的振动装置。测试装置的使用方法为：(1)车辆开到测试装置上；(2)通电并确认需要激振的方式以及要模拟路况；(3)对准所要激振的位置；(4)启动激振器和伺服电机(5)采集好传感器上的数据，进行分析。本发明与现有技术相比，提供了一种全新的对车辆乘坐舒适性测试手段，通过全新设计可以在室内模拟多种路况的行驶过程产生的振动对车辆乘坐舒适性的影响，以及可以单独对车辆进行横向或者垂直于地面这两方向产生的振动对车辆乘坐舒适性的影响。

Description

一种测量车辆乘坐舒适性的装置及使用方法

技术领域

本发明属于汽车振动分析与测试技术领域，具体涉及到一种测量车辆乘坐舒适性的装置及使用方法。

背景技术

国外对舒适性评价研究的比较早。1931年Reiher和Meister在振动台架上对10名志愿者进行振动试验，从而完成了对舒适性主观评价的初步探索，1968年，LeeR.A.和Pradko F等人通过对人体传递特性进行研究，提出了一种评价方法——吸收功率法。1972年德国的Mistschke教授提出了用整车纵向加速度的均方根以及驾驶员座椅坐垫垂直方向的加速度均方根来对车辆的舒适性进行评价。60年代，国家标准组织开始制定“人体承受全身振动的评价指南”随后在1974年公布了ISO2631-1974标准，经过多次的修改和完善，在1997年国际标准化组织ISO颁布了最新的标准ISO2631-1:1997(E)这个标准的评价结果能够比较好的和驾驶人员的主观感觉相一致，因此，这个标准ISO2631-1:1997(E)得到了广泛的应用。我国对汽车乘坐舒适性评价的研究相对国外来说起步比较晚，自70年代以来，伴随着概率论、计算机技术、随机振动和声学技术等学科理论被广泛的应用和普及到汽车领域，以及引进和研制一批技术先进的实验仪器设备，国内对车辆乘坐舒适性评价理论方法以及试验研究等方面都有了快速的发展。我国于2010年公布了最新国家标准GB/T4970-2009《汽车平顺性试验方法》用来进行车辆随机输入行驶工况下的平顺性评价，初步构造成了一个比较完善的车辆平顺性评价体系。

2007年，在分析随机路谱的基础上，建立了十一自由度的整车振动模型，再基于烦恼率理论建立了烦恼率评价模型，最后分别采用ISO标准和建立的烦恼率模型对汽车的舒适性进行评价。研究表明，建立的十一自由度振动模型要比其他二自由度单轮模型、七自由度振动模型等都更为合理准确

随着物质生活水平的提高以及汽车工业的迅猛发展,人们在关注车辆的动力性、经济性和安全性等方面的同时,对车辆乘坐舒适性的要求也越来越高,汽车乘坐舒适性评价的研究也成为各高校以及汽车主机厂和零部件企业的重点内容。汽车振动和车内噪声是影响汽车舒适性的两个重要因素。

汽车的乘坐舒适性是汽车的重要性能之一，它不但和汽车自身的固有振动属性相关，同时车内的环境、驾乘人员的心理以及生理状态等都会对乘坐舒适性产生影响。汽车振动对乘坐舒适性有很大的影响,因此研究汽车振动对汽车舒适性的影响是具有非常重要的意义和工程价值。

目前，国内大量的研究都是在车辆行驶的途中，在车内多个位置放置传感器，将传感器获得的数据进行分析，从而来测量车辆的乘坐舒适性。但这种方式成本较高，不容易找到特定的路况，使测量结果的准确率降低。

发明内容

本发明的目的是可以在室内测量车辆乘坐的舒适性，能够在室内真实模拟车辆在路上行驶而产生的振动对乘坐舒适性的影响，还可以模拟特定路况对车辆乘坐舒适性进行测量。

本发明的解决方案是：设计一种模拟车辆在路上行驶而产生振动的实验装置，该装置包括Z方向的振动装置和Y方向的振动装置。

Z方向是指垂直于地面的方向，Y方向是指垂直于车辆轮胎侧面的方向。

Z方向的振动装置包括Z向激振装置、升降装置和缓冲装置，激振装置和升降装置上下相连，缓冲装置分别位于升降装置之中和激振装置之上。

Z向激振装置包括轮胎承载板、上部支撑架、激振器；

升降装置包括中间支撑板、下部支撑弹簧套、上下伸缩装置固定板、核心杆、定位杆、滚轮杆、Z轴小轮、中心杆1、中心杆2、中心杆1挡板、中心杆2挡板、中心杆1套、中心杆2套、丝杠、片1、片2、片3、片4、底板、伺服电机；

缓冲装置包括下部支撑弹簧和上部支撑弹簧；

升降装置垂直于地面放置，底板下表面与地面相接触，底板上表面固定4个下部支撑弹簧套以及上下伸缩装置固定板，上下伸缩装置固定板上固定滚轮杆、定位杆、Z轴小轮以及片1和片2，在片1和片2上固定核心杆、中心杆1、中心杆1挡板、中心杆2、中心杆2挡板，在中心杆1上固定中心杆1套，在中心杆2上固定中心杆2套，中心杆1套和中心杆2套固定丝杠，中心杆1、中心杆2固定片3和片4，在片3和片4上固定核心杆、定位杆、滚轮杆，在滚轮杆上固定Z轴小轮，根据定位杆滚轮杆固定上下伸缩装置固定板，在上下伸缩装置上固定中间支撑板，中间支撑板固定4个下部支撑弹簧套，将4个下部支撑弹簧固定到4个弹簧支撑套，中间支撑板上表面固定激振器以及上部支撑架，在上部支撑架上固定上部支撑弹簧，在上部支撑弹簧上固定轮胎承载板。

Y方向的振动装置包括Y向激振装置和定位装置，Y向激振装置和定位装置通过Y向激振器固定板相连接。

Y向激振装置包括激振器、Y向激振器固定板；

定位装置包括中间衔接板、纵向支撑板、小挡板、中挡板、大挡板、大螺栓、Y向轮子、电机轴、导轨、导块、横向支撑板、定位套板、Y向移动架、三角支架、自制联轴器、刹车步进电机、固定支架；

Y方向的振动装置固定在固定支架指定位置，固定支架垂直于地面放置，Y向移动架上固定Y向轮子、电机轴、刹车步进电机，然后固定自制联轴器，在Y向移动架上放定位套板，再放上横向支撑板，在横向支撑板上固定纵向支撑板并且用三角支架进行加固，在纵向支撑板上固定导轨、大挡板和小挡板，在中间衔接板上固定导块再与导轨进行固定，在中间衔接板上固定导轨、大挡板、中挡板和小挡板，在Y向激振器固定板上固定导轨再和中间衔接板上的导轨进行固定，将大螺栓固定到中挡板上，电磁激振器固定到Y向激振器固定板。

本发明一种车辆乘坐舒适性的测试装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一:将所要测量车辆乘坐舒适性的车辆开到测试装置上，并且将车轮停在轮胎承载板上；

步骤二:将Z轴的激振器和控制丝杠的伺服电机先进行通电，再对Y轴的激振器进行通电，之后确认需要激振的方式以及要模拟路况，再对Y轴的激振器和Z轴的激振器以及控制丝杠的伺服电机选择要激振的频率以及伺服电机的转速；

步骤三:根据轮胎的位置，以及要从Y轴要进行激振的位置，移动Y轴激振器将激振器对准所要激振的位置，之后拧紧大螺栓，将激振器的位置固定下来，然后控制刹车步进电机将Y轴激振器向轮胎驶去，当Y轴激振器与轮胎接触时，将刹车步进电机断电；

步骤四:在测量车辆乘坐舒适性的位置上贴上所需要的传感器之后，按照之前要模拟的路况或者要激振的形式，启动Y轴激振器和Z轴激振器以及伺服电机。最后Y轴激振器模拟车辆在行驶的道路上所产生的横向振动，伺服电机带动的丝杠引起滑块前后移动从而使上下伸缩装置产生振动和Z轴激振器共同完成车辆在行驶过程中产生的垂直于地面的振动；

步骤五:采集好传感器上的数据，进行分析。

步骤四中，可根据要模拟的路况，选择激振的模式，只对前轮或者后轮激振模拟汽车通过减速带，四轮激振可以模拟通过不平路面。伺服电机可以控制车轮离地面之间的距离，从而可以模拟通过更为复杂的路面情况，以及模拟在某一特定的路况情况下的情况。

步骤四中，可启动伺服电机控制车轮离地面之间的距离，模拟通过更为复杂的路面情况，以及模拟在某一特定的路况下的情况。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，提供了一种全新的对车辆乘坐舒适性测试手段，通过全新设计可以在室内模拟多种路况的行驶过程产生的振动对车辆乘坐舒适性的影响，以及可以单独对车辆进行横向或者垂直于地面这两方向产生的振动对车辆乘坐舒适性的影响。而且适用于多种型号的车辆，而且在测量的过程中不对要测量的车辆产生损伤，Z轴方面的激振不完全依靠激振器，延长激振器的使用寿命。对使用该装置的人的技术要求低，可以短时间内学习如何正确使用本发明。

附图说明

图1为本发明Y方向振动装置立体图；

图2为本发明Y方向振动装置俯视图；

图3为本发明Z方向振动装置侧视图；

图4为本发明Z方向振动装置立体图；

图5为本发明Z方向振动装置俯视图；

图6为车辆乘坐舒适性的测试的总体结构俯视图；

图7为车辆乘坐舒适性的测试的总体结构侧视图；

图1、2中：1固定支架，2Y向轮子，3自制联轴器，4Y向移动架，5Y向激振器固定板，6中挡板，7大螺栓，8小挡板，9大挡板，10中间衔接板，11纵向支撑板，12横向支撑板，13定位套板，14电机轴，15导块，16导轨，17三角支架；

图3、4、5中：18底板，19下部支撑弹簧套，20下部支撑弹簧，21片1,22片2,23片3,24片4,25中间支撑板，26上部支撑架，27上部支撑弹簧，28轮胎承载板，29核心杆，30滚轮杆，31Z轴小轮，32定位杆，33丝杠，34上下伸缩装置固定板，35中心杆1套，36中心杆1，37中心杆1挡板，38中心杆2挡板，39中心杆2，40中心杆2套。

具体实施方式

下面结合附图和本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，对Y轴方面的振动装置各部分进行详细说明：对于Y向移动架4下部自制联轴器3、Y向轮子2和刹车步进电机的安装进行详细说明，先将Y向轮子2和自制联轴器3的上半部分放到图中位置，再将电机轴14***，把自制联轴器3的下半部分连接上。最后将刹车步进电机的轴***图中规定位置，用螺栓连接将刹车步进电机与Y向移动架4相固定。4处Y向轮子安装方式相同。这一部分的功能主要是将激振器向车辆轮胎移动，当激振器与轮胎接触时该装置起到固定作用。

定位套板13放置到Y向移动架4上端，横向支撑板12按照定位套板13的位置放置。纵向支撑板11与横向支撑板12采用螺纹连接，在纵向支撑板11下端打螺纹孔。在纵向支撑板11后用4个三角支架17进行固定，确保装置的稳定性。

在纵向支撑板11上安装两个导轨15，在一个导轨15侧面安装小挡板8，小挡板8与纵向支撑板11采用螺栓连接，小挡板8起限制作用，防止导块15划出导轨16。在中间衔接板10安装四个导块15，导块15与中间衔接板10采用螺栓连接。中间衔接板10上安装两个导轨，两个导轨垂直于纵向支撑板11上的导轨15。这两处导轨的作用是可以让激振器可以在两个方向上进行移动，这样可以更好的移动激振器，可以让激振器更为准确地激振所需要激振的位置。中间衔接板10上的一条导轨两端安装小挡板，小挡板与中间衔接板采用螺栓连接。也是为了防止导块划出导轨。Y向激振器固定板5底端固定4个导块，导块与Y向激振器固定板采用螺栓连接。将整个装置安装在固定支架1上。

在纵向支撑板11和中间衔接板10的一边安装大挡板9，中间衔接板10和Y向激振器固定板5在挡板的方向安装中挡板6，中挡板6和大挡板9都采用螺栓连接，之后把大螺栓7安装到中档板6的相应位置，通过拧紧螺栓可以起到将Y向激振器固定到导轨相应的位置，可以通过拧松螺栓来将Y向激振器移动位置。

如图3、4、5所示，对Z轴方面的振动装置各部分进行详细说明：在底板18的四个角采用螺纹连接将下部支撑弹簧套19固定到指定位置，在中间支撑板25的下部相对应于底板的弹簧套的位置进行安装下部支撑弹簧套。按照支撑弹簧套安装四个下部支撑弹簧20，这样可以起到辅助支撑作用，减轻上下伸缩装置的承重,从而使***更为可靠，还可以延长上下伸缩装置的装置的使用寿命。

在中间支撑板25上表面安装JZ型激振器，JZ型激振器和中间支撑板25采用螺栓连接，在上表面安装上部支撑架26，上部支撑架26也采用螺栓连接，支撑架和支撑弹簧起到支撑作用，减少激振器的负担，可以延长激振器的使用寿命。在上部支撑架26上固定上部支撑弹簧27。在上部支撑弹簧27上固定轮胎承载板28。

上下伸缩装置是依靠伺服电机带动丝杠33，使丝杠33进行旋转。中心杆36和中心杆套35、中心杆39和中心杆套40采取轴与孔的配合方式连接，再依靠中心杆36和中心杆套35、中心杆39和中心杆套40中间的丝杆螺纹孔进行定位，从而使中心杆36和中心杆39之间的距离进行变化，带动片21、片22、片23、片24产生运动，从而使伺服电机可以控制上下伸缩装置起到上下收缩的作用。

上下伸缩装置固定板34靠螺栓连接到底板18上，上下伸缩装置固定板侧方的槽是Z轴小轮31可移动的范围，可以防止片与定位杆32以及滚轮杆30发生碰撞，定位杆32起到定位作用，让片固定到指定位置，片21、片22、片23、片24和核心杆29采取轴间定位，片21、片22相互紧贴，片23、片24相互紧贴，从而确保相互的几何关系，确保上下对称，使振动更加稳定，片21、片22与片23、片24之间和中心杆36、中心杆39相连接，为了防止在运动的过程中产生的振动破坏零部件之间的相互位置关系，用中心杆挡板37和中心杆挡板38挡住中间的套子和片，确保***的稳定性。核心杆29两端为螺纹，在两端固定螺母和垫片，确保片的相互位置关系。

测量车辆乘坐舒适性装置的使用方法是采用上述装置，按以下步骤进行：

步骤一：将所要测量车辆乘坐舒适性的小型轿车开到如图6、图7所示的测试装置上，并且停在轮胎承载板28上；

步骤二：将Z轴的激振器和控制丝杠33的伺服电机先进行通电，再对Y轴的激振器进行通电，之后确认需要激振的方式以及要模拟路况，再对Y轴的激振器和Z轴的激振器以及控制丝杠33的伺服电机选择要激振的频率以及伺服电机的转速。

步骤三：根据轮胎的位置，以及要从Y轴要进行激振的位置，移动Y轴激振器将激振器对准所要激振的位置，之后拧紧大螺栓7，将激振器的位置固定下来，然后控制刹车步进电机将Y轴激振器向轮胎驶去，当Y轴激振器与轮胎接触时，将刹车步进电机断电。

步骤四：在测量车辆乘坐舒适性的位置上贴上所需要的传感器之后，按照之前要模拟的路况或者要激振的形式，启动Y轴激振器和Z轴激振器以及伺服电机。最后Y轴激振器模拟车辆在行驶的道路上所产生的横向振动，伺服电机带动的丝杠33引起滑块前后移动从而使上下伸缩装置产生振动和Z轴激振器共同完成车辆在行驶过程中产生的垂直于地面的振动。

步骤五：根据要模拟的路况，选择激振的模式，只对前轮或者后轮激振模拟汽车通过减速带，四轮激振可以模拟通过不平路面。伺服电机控制车轮离地面之间的距离，从而模拟通过更为复杂的路面情况，以及模拟在某一特定的路况情况下的情况。

步骤六：采集好传感器上的数据，进行分析。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种测量车辆乘坐舒适性的装置，其特征在于：包括Z方向的振动装置和Y方向的振动装置。

2.根据权利要求1所述的测量车辆乘坐舒适性的装置，其特征在于：Z方向的振动装置包括Z向激振装置、升降装置和缓冲装置，激振装置和升降装置上下相连，缓冲装置分别位于升降装置之中和激振装置之上。

3.根据权利要求2所述的测量车辆乘坐舒适性的装置，其特征在于：

Z向激振装置包括轮胎承载板、上部支撑架、激振器；

升降装置包括中间支撑板、下部支撑弹簧套、上下伸缩装置固定板、核心杆、定位杆、滚轮杆、Z轴小轮、中心杆1、中心杆2、中心杆1挡板、中心杆2挡板、中心杆1套、中心杆2套、丝杠、片1、片2、片3、片4、底板、伺服电机；

缓冲装置包括下部支撑弹簧和上部支撑弹簧；

升降装置垂直于地面放置，底板下表面与地面相接触，底板上表面固定4个下部支撑弹簧套以及上下伸缩装置固定板，上下伸缩装置固定板上固定滚轮杆、定位杆、Z轴小轮以及片1和片2，在片1和片2上固定核心杆、中心杆1、中心杆1挡板、中心杆2、中心杆2挡板，在中心杆1上固定中心杆1套，在中心杆2上固定中心杆2套，中心杆1套和中心杆2套固定丝杠，中心杆1、中心杆2固定片3和片4，在片3和片4上固定核心杆、定位杆、滚轮杆，在滚轮杆上固定Z轴小轮，根据定位杆滚轮杆固定上下伸缩装置固定板，在上下伸缩装置上固定中间支撑板，中间支撑板固定4个下部支撑弹簧套，将4个下部支撑弹簧固定到4个弹簧支撑套，中间支撑板上表面固定激振器以及上部支撑架，在上部支撑架上固定上部支撑弹簧，在上部支撑弹簧上固定轮胎承载板。

4.根据权利要求1所述的测量车辆乘坐舒适性的装置，其特征在于：Y方向的振动装置包括Y向激振装置和定位装置，Y向激振装置和定位装置通过Y向激振器固定板相连接。

5.根据权利要求4所述的测量车辆乘坐舒适性的装置，其特征在于：

Y向激振装置包括激振器、Y向激振器固定板；

定位装置包括中间衔接板、纵向支撑板、小挡板、中挡板、大挡板、大螺栓、Y向轮子、电机轴、导轨、导块、横向支撑板、定位套板、Y向移动架、三角支架、自制联轴器、刹车步进电机、固定支架；

Y方向的振动装置固定在固定支架指定位置，固定支架垂直于地面放置，Y向移动架上固定Y向轮子、电机轴、刹车步进电机，然后固定自制联轴器，在Y向移动架上放定位套板，再放上横向支撑板，在横向支撑板上固定纵向支撑板并且用三角支架进行加固，在纵向支撑板上固定导轨、大挡板和小挡板，在中间衔接板上固定导块再与导轨进行固定，在中间衔接板上固定导轨、大挡板、中挡板和小挡板，在Y向激振器固定板上固定导轨再和中间衔接板上的导轨进行固定，将大螺栓固定到中挡板上，电磁激振器固定到Y向激振器固定板。

6.一种测量车辆乘坐舒适性装置的使用方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置，按以下步骤进行：

步骤一：将所要测量车辆乘坐舒适性的小型轿车开到如图5所示的测试装置上，并且停在轮胎承载板(28)上；

步骤二：将Z轴的激振器和控制丝杠(33)的伺服电机先进行通电，再对Y轴的激振器进行通电，之后确认需要激振的方式以及要模拟路况，再对Y轴的激振器和Z轴的激振器以及控制丝杠(33)的伺服电机选择要激振的频率以及伺服电机的转速；

步骤三：根据轮胎的位置，以及要从Y轴要进行激振的位置，移动Y轴激振器将激振器对准所要激振的位置，之后拧紧大螺栓(7)，将激振器的位置固定下来，然后控制刹车步进电机将Y轴激振器向轮胎驶去，当Y轴激振器与轮胎接触时，将刹车步进电机断电；

步骤四：在测量车辆乘坐舒适性的位置上贴上所需要的传感器之后，按照之前要模拟的路况或者要激振的形式，启动Y轴激振器和Z轴激振器以及伺服电机。最后Y轴激振器模拟车辆在行驶的道路上所产生的横向振动，伺服电机带动的丝杠(33)引起滑块前后移动从而使上下伸缩装置产生振动和Z轴激振器共同完成车辆在行驶过程中产生的垂直于地面的振动；

步骤五：采集好传感器上的数据，进行分析。

7.根据权利要求6所述的测量车辆乘坐舒适性装置的使用方法，其特征在于：步骤四只对前轮或者后轮激振模拟汽车通过减速带，四轮激振模拟通过不平路面。

8.根据权利要求6所述的测量车辆乘坐舒适性装置的使用方法，其特征在于：步骤四启动伺服电机控制车轮离地面之间的距离，模拟通过更为复杂的路面情况，以及模拟在某一特定的路况情况下的情况。