[发明专利]一种基于逆向动力学的乘用车油门踏板设计方法

说明书

本发明的一种基于逆向动力学的乘用车油门踏板设计方法，属于汽车油门踏板技术领域，搭建了乘用车油门踏板操纵特性实时测试系统，获取了车辆行驶过程踏板操纵特性，建立了踏板行程‑车辆稳定行驶速度的关系函数、踏板行程‑踏板阻力关系函数，以油门踏板特性参数为基础，建立了驾驶员和油门踏板肌肉骨骼踏板人机工程分析模型，构建了油门踏板行程、踏板阻力以及下肢肌肉激活程度计算模型，为油门踏板设计提供了理论依据，通过该设计制造出来的油门踏板，兼具舒适性和安全性。

技术领域

本发明属于汽车油门踏板技术领域，更具体来说，涉及一种基于逆向动力学的乘用车油门踏板设计方法。

背景技术

城市路况下，驾驶员需要频繁的操纵油门踏板，其人机匹配设计直接影响车辆行驶和驾驶员操纵感受，开展油门踏板的人机匹配特性研究，有利于提高汽车踏板人机设计水平，本文以乘用车油门踏板为研究对象，搭建踏板操纵实车测试系统，开展城市路况试验，得到油门踏板行程、踏板阻力以及车辆运动学信息，建立了踏板行程与踏板阻力、稳定车速之间的关系函数，建立了驾驶员-踏板操纵肌肉骨骼生物力学模型，以下肢肌肉最大激活程度为舒适客观评价指标，以踏板试验数据为仿真边界条件，基于逆向动力学的方法定量评价了踏板行程、踏板阻力对驾驶员操纵舒适性影响，研究结果为乘用车油门踏板的设计和评价提供科学依据。

乘用车油门踏板作为驾驶中使用最为频繁的一个操作部件，其设计既涉及到车辆动力性又涉及到驾驶员操纵舒适性，同时油门踏板的踩踏又与行驶路面状况有紧密的联系，因此关于油门踏板的设计需要系统考虑，本文搭建了乘用车油门踏板操纵特性实时测试系统，获取了车辆行驶过程踏板操纵特性，建立了踏板行程-车辆稳定行驶速度的关系函数、踏板行程-踏板阻力关系函数，以油门踏板特性参数为基础，建立了驾驶员-油门踏板肌肉骨骼踏板人机工程分析模型，构建了油门踏板行程-踏板阻力-下肢肌肉激活程度计算模型，为油门踏板设计提供了理论依据。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决上述的缺陷。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于逆向动力学的乘用车油门踏板设计方法，设计方法包括如下步骤：

S100，仿真输入；

S200，油门踏板操作特性测试；

S300，驾驶员及油门踏板生物力学模型建立：

S400，实车油门踏板人机匹配性能评估分析。

优选的，步骤S100的仿真输入数据包括：踏板行程、踏板阻力以及肌肉受力。

优选的，肌肉受力计算方法为：

式中，为肌肉i的激活程度(％)，可理解为当前肌肉力相对于其最大肌肉出力的百分数，F_i为肌肉i受力，(F_i)_max为肌肉i能够承受的最大力，为肌肉激活程度最大值(％)。

优选的，步骤S200的具体方法为：踏板阻力传感器和位置传感器提供油门踏板行程和阻力信息，陀螺仪提供油门踏板操纵过程车辆加速度信息，GPS提供车辆速度及其位置信息，数据采集卡实现对上述信息的实时同步采集，并通过网线上传至便携式计算机进行实时处理、显示和报告生成。

优选的，根据车速与油门踏板的行程曲线，建立车辆稳定速度V(x)和油门行程x之间的映射函数：

V(x)＝x₀+Ae^0.05x

＝5.13+0.66e^0.05x