摘要：随着我国城市化建设的迅速发展，人们生活水平的不断提高，汽车的销售量越来越大，我国目前已成为世界上最大的汽车消费国，在购买汽车的过程中，汽车座椅的舒适性是人们购买汽车的重要性能指标之一，而影响座椅舒适性的关键部件是座椅滑轨。目前，国内生产汽车滑轨的厂商不多，技术相对也比较落后，在座椅滑轨的舒适性方面缺乏相应的质量检测设备。本研究以汽车座椅电动滑轨为研究对象，主要分析和研究了汽车电动座椅的原理，电动座椅的设计，以VC++为开发工具，开发用于测试汽车座椅电动滑轨舒适性的测试系统。
关键词：汽车；座椅；电动滑轨；舒适性；测试系统
1、人机工程分析及工作原理
1.1 坐姿的生理形态
坐姿状态下，支持人体的主要结构是背部、臀部、腿和脚等。最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略向上后倾斜，保持上体与大腿间夹角在85°～120°，同时小腿向前伸大腿、小腿、脚掌之间达到一定角度。
1.2 人体坐姿的体压散布
人的体重在靠背和坐垫上的重力散布叫体压散布，根据人机工程学，最舒服的坐姿散布应确保人体的大多数重量，应以较大的支承面积、较小的单位压力合理地散布到坐垫和靠背上。这是人体的靠背和坐垫上最适合的体压散布。人体重量在座椅上的压力散布并不均匀，因为舒服的姿势是肩部和臀部一起支持身体分量，所以应根据各部位在产生不舒服感受之前所能接受压力的大小予以合理的散布，坐垫上的体压散布应使臀部接受的压力最高，由臀部周围扩展到外围压力逐步下降，直到与坐垫前缘接触的大腿下平面趋于最小值，靠背上的体压散布则应以肩部和腰椎部两个部位的压力最高。
1.3 系统基本工作原理
汽车电动座椅构造，座椅装4个直流电机，其间担任高度调整的电机有2个，担任水平调整和靠背调整的电机各有1个；直流电动机电枢电压为12V，电源从汽车蓄电池获取。
汽车座椅主动操控系统由内部带有非易失性数据存储器的C8051F311单片机、驱动模块、传动组织以及操作手柄构成。电动机的转速和座椅的方位信息由安装在电机上的霍尔传感器检测，经修正和放大后传入单片机，构成系统的速度反馈。汽车电动座椅是在传统的汽车座椅上安装直流电动机、蜗轮结构、传动轴，一起组成传动组织，拉动座椅移动；在汽车座椅下方垂直装置两个直流电动机，以支持驾驶者在垂直方向做上下移动；在座椅的靠背方向装置一个直流电动机，用来完成座椅靠背的角度调整；在座椅的水平方向装置一个直流电动机，用来操控汽车座椅在水平方向前后移动。操作手柄上设有3个手动调整按键，经过手动调整操控直流电动机，改变传动轴的行程和方向，然后调整汽车座椅的方位，如座椅上下方位，前后方位以及靠背角度改变；并设有多个存储按键，用来记忆或恢复座椅的方位信息。在操控系统上装置有一个自学习按键，用来主动测量座椅在汽车内部所能移动的极限方位，避免座椅在抵达极限方位后使电动机长时间工作在运转状况而发生损坏。
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2、系统的总体架构
系统通过工厂的局域网将网络服务器与测试设备相连，网络服务器部分包括舒适性指标数据库模块和测试结果存储模块.测试设备部分包括数据采集与输出模块、测试控制模块、数据分析与处理模块.数据分析与处理模块又可分为舒适性振级分析与计算模块、产品指标综合判定模块和测试数据保存与输出模块.
在测试系统中，数字量输入/输出采集卡选用研华公司生产的PCI-1756，具有32个I/O通道、带光电隔离，并支持输出状态回读.模拟量输入/输出采集卡选用美国国家仪器公司（NI）生产的PCI-6221，具有2路16位模拟量输出，24路数字I/O线，32位计数器.振动加速度传感器选用B&K公司生产的压电式加速度传感器4514-002，其灵敏度为500 mv/g，频率范围是1～10 000 Hz，测量范围±10 g，在频率范围内测量的残留噪声级0.1 mg.相应的振动信号数据采集卡选用NI公司的PCI-4474，这是一种高性能、高精度模拟量数据采集卡，有4个模拟量通道，采样速率是102.4 km/s，分辨率为1/224满量程.测试系统所用的计算机为研华公司生产的IPC-610P4-30H工控机，具有10个PCI插槽，主频2.8 G，内存1 G，硬盘160 G.条形码打印机选用TLP 2844-z微型打印机.
3、软件开发中的关键技术及其实现
为了便于程序的移植以及与其他相关软件的兼容，在Windows环境下，测试系统以Visual C++6.0作为软件开发平台，并借助于Matlab库函数、QL Server数据库以及工厂的局域网，对所采集的滑轨现场状态信息进行分析和处理，对分析结果进行本地和远程存储.当需要技术人员进行离线分析时，也可以对现场状态信息进行远程存储.在系统的软件开发过程中，如何利用Matlab强大的数据处理功能对现场状态信息进行分析和处理，以及如何利用SQLServer数据库进行信息的远程存储与提取是系统软件开发中的关键技术.
3.1测试系统与Matlab的无缝连接
Matlab具有强大的数值运算能力和丰富的工具箱函数.在VC++中引用Matlab函数的方法有4种：利用Matlab提供的引擎函数；利用Matcom开发工具；利用Matlab自带的编译器；利用Matlab为C/C++程序提供的接口函数.由于引擎函数方法是运用于客户机/服务器模式，Matlab运行于后台，效率低且难以满足数据实时处理的需要.而Matcom开发工具是将Matlab的M文件编译成相应的可执行文件或动态链接库，这种方法尽管可脱离Matlab环境运行，但是对于Matlab内部类无法编译.因此，文章中选用后两种方法，即利用Matlab自带的编译器和利用Matlab为C/C++程序提供的接口函数来实现Visual C++对Matlab函数的调用。
3.2 测试系统与S QL Serve数据库的接口
在测试系统中引用ADO数据库访问技术实现对SQLServe数据库的访问，借助于SQL Server专用的OLE DBProvider，通过Connection、Command、Recordset三个对象实现对SQL Server数据库的访问.其中，Connection对象用于测试系统与数据库之间的连接，并管理测试系统和数据库之间的通信.为了保证数据的安全，程序中采用了覆盖构造实例化对象的方法，对CString类型数据初始化为具有字符串组成的访问密码，在请求连接时，需要进行信息匹配，只有匹配成功才能正确连接.
在对数据库成功连接后，通过Command对象对数据源中的数据进行查询、添加、删除和修改等操作，并由Recordset对象获得记录集，有了记录集，Recordset就可以通过其成员方法Open等实现对数据库的操作或获得Command对象的操作结果.
结语
电动滑轨是电动座椅的重要组件，其性能的优劣直接影响到人体的舒适感。因此，对滑轨的振动特性及其舒适性进行研究，开发其舒适性测试系统对评价座椅的品质优劣具有重要的意义。
参考文献：
[1]苏东，王金娥，夏天凉.汽车座椅电动滑轨的振动信号分析与特征提取[J].噪声与振动控制，2011，（03）.
[2]崔志磊，苏东，王金娥.汽车座椅电动滑轨舒适性测试系统的研究[J].苏州市职业大学学报，2014，（04）.
论文作者:建国,殷学武
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：座椅论文; 滑轨论文; 系统论文; 测试论文; 舒适性论文; 直流电动机论文; 靠背论文; 《基层建设》2018年第36期论文;