【文章內(nèi)容簡介】 超過 115176。 。 , 需設(shè)扶手的座椅必須保證 操作人員作業(yè)活動的安全性。 、阻燃、無毒。座墊、腰靠、扶手的覆蓋層應(yīng)使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗的不導(dǎo)電材料制造。 工作座椅的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù) ， 工作座椅 的主要參數(shù)的取值范圍列于表 21，表中所列參數(shù) , 已經(jīng)考慮了操作者穿鞋和著冬裝的因素。 表 21 工作座椅的 主要參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 測量要點 座高 mm 360480 在座面上壓以 60kg，直徑 350mm的半球狀重物時測量 座寬 mm 370420 在座椅轉(zhuǎn)動軸與座面的交點處或座面深度方向二分之一處測量 座深 mm 360390 在腰靠 g=210mm處測量，測量時為非受力狀態(tài) 腰靠長 mm 320340 腰靠寬 mm 200300 腰靠厚 mm 3050 腰靠上通過直徑 400mm的半球狀物 施以 250N的力時測量 腰靠高 mm 165210 腰靠圓弧半徑 mm 400700 座面傾角（176。） 05 腰靠傾角（176。） 95115 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 綜上所述，設(shè)計出尺寸控制圖（如圖 ） 圖 小型客車座椅尺寸控制圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 3章 小型客車 座椅的 骨架 結(jié)構(gòu)設(shè)計 座椅骨架不但要承受人體質(zhì)量，同時還要經(jīng)受汽車啟動、停止等重復(fù)動作和沖撞事故的沖擊， 屬于汽車整車強制認(rèn)證檢測項目之一 。骨架的結(jié)構(gòu)主要分為鋼質(zhì)沖壓骨架、管式骨架和合金鑄造骨架三種，主體為金屬焊接結(jié)構(gòu)。管材焊接骨架成本最低，但很難增加更多的 功能。鋼質(zhì)沖壓 骨架 有更大的功能配置靈活性，很多 附加的功能能夠被直接加在 骨架 上。合金鑄造骨架主要用在高級豪華車上，主要特點是質(zhì)量輕、強度高，但模具費用和零件單價較高。 根據(jù)汽車的設(shè)備能力、生產(chǎn)量和生產(chǎn)成本等情況，本設(shè)計 座椅骨架 為鋼質(zhì)沖壓骨架。 座椅的骨架設(shè)計 1).靠背骨架 ： 靠背骨架是一個關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)件，在載荷傳遞路線中它把載荷傳遞給調(diào)角器，并最終傳至地板，它直接關(guān)系到座椅的總體穩(wěn)定性。在前撞、側(cè)撞尤其是后撞情況下，靠背骨架在撞擊能量處理方面起到關(guān)鍵的乘員保護(hù)作用。 其主要尺寸和結(jié)構(gòu)形式如圖 所示 圖 靠背骨架主要尺寸及結(jié)構(gòu)形式 2).底座 骨架 ： 底座 骨架通過調(diào)角器與靠背連接，靠背 受到的載荷通過調(diào)角器傳至底座再傳到地板。 底座側(cè)板結(jié)構(gòu) (如圖 所示 )中，前桿和后桿隸屬于座椅的高低調(diào)節(jié)總成， 用于保證其整體剛性連接。 中間板主要作用為增加橫向穩(wěn)定性 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 和剛度。主要尺寸（如圖 所示）。 圖 底座側(cè)板結(jié)構(gòu) a b 圖 主要尺寸 骨架的結(jié)構(gòu)，主要可分為鋼質(zhì)沖壓骨架、管式骨架和合金鑄造骨架三種，本設(shè)計座椅骨架采用鋼質(zhì)沖壓骨架。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 小型客車 座椅的調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計 前后調(diào)節(jié)機構(gòu)的工作原理及相關(guān)計算 1).前后調(diào)節(jié)機構(gòu)的 結(jié)構(gòu) 形式及工作原理 前后調(diào)節(jié)機構(gòu)（ 如 圖 所示 ）即座椅滑道，是縱向水平位置 的 調(diào)整機構(gòu)，在本畢業(yè)設(shè)計中左右兩側(cè)均選用內(nèi)外導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)用前后調(diào)節(jié)操縱桿連接和控制，其中內(nèi)導(dǎo)軌中間安有內(nèi)外導(dǎo)軌鎖止機構(gòu)，當(dāng)用前后調(diào)節(jié)操縱桿調(diào)整到合適位置時，松開操作桿，達(dá)到調(diào)節(jié)并鎖止的目的。 圖 前后調(diào)節(jié)機構(gòu) 2)． 前后調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)范圍的計算 如圖 所示， 在與鎖止機構(gòu)相連接的外導(dǎo)軌下端，開有 10 個 40mm 等距分布的小孔，用于與鎖緊機構(gòu)相扣合。每個等距分布 10 個均為 20 20mm 的小方孔，鎖止機構(gòu)每次均占用 1 個小方孔， 則最大調(diào)節(jié)距離為 （ 101） 40=360mm。 因此， 前后調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)范圍為 0360mm，即 0177。 180mm。 圖 導(dǎo)軌等距孔 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 高度調(diào)節(jié)機構(gòu)的工作原理及相關(guān)計算 1).高度調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理 高度調(diào)節(jié)機 構(gòu)（ 如 圖 所示 ）主要由一套連 接桿件和調(diào)整螺桿組成，當(dāng) 高度調(diào)節(jié)機構(gòu)下端和 上端分別固定在底座側(cè)板與軌道上時，鉸接的桿件便與底座側(cè)板、軌道和 調(diào)整螺桿組成了上下兩個等腰梯形，具有穩(wěn)定的整體性，防止其自由變形。 圖 高度調(diào)節(jié)機構(gòu) 其中，連接桿 2 與調(diào)整螺桿連接部分為光滑 通孔，與調(diào)整螺桿無螺紋一端相接合，在調(diào)整螺桿有螺紋部分與連接桿 1 的接觸處， 將連 接桿件固定在調(diào)整螺桿有螺紋處和無螺紋處的中間，限制其沿調(diào)整螺桿軸向的自由度。 連接桿 1 與調(diào)整螺桿連接 部分為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，與調(diào)整螺桿的外螺紋相連接，當(dāng)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)動時， 連接桿 1 會沿調(diào)整螺桿軸向移動，改變連接桿 上下桿與調(diào)整螺桿的角度，從而使底座得到垂直方向的的位移改變。 調(diào)整過程中， 高度調(diào)節(jié)機構(gòu) 主調(diào)整一側(cè)的垂直方向位移改變會通過座椅側(cè)板結(jié)構(gòu)中的前后兩個桿，帶動另一側(cè)的連 接機構(gòu)產(chǎn)生垂直位移，達(dá)到底座在垂直方向位移整體改變的目的。 2)． 高度調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)范圍的計算 在本畢業(yè)設(shè)計中，連 接桿件 1 在調(diào)整螺桿軸向位移范圍為 50mm，如圖 ，當(dāng)連 接桿件 1 被調(diào)整到如圖所示位置 時， 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 1 0 62 8 0 98 1 0 02 5 0 0539050)3790(905039。 222222 ???????????h mm 56501 0639。 ????hh mm 則 ，座椅在垂直方向上工共調(diào)節(jié) 2 56=112mm，因此， 高度調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)范圍為 0112mm。 圖 高度調(diào)節(jié)簡圖 角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的工作原理 角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理 本畢業(yè)設(shè)計中，角度調(diào)節(jié)機構(gòu)為棘輪棘爪結(jié)構(gòu)形式 ,是對靠背、座墊夾角進(jìn)行調(diào)整和鎖止的機構(gòu)。 其工作原理為，當(dāng)角度調(diào)節(jié)操縱桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，連動桿同時隨著轉(zhuǎn)動，連接在連動桿上的板簧會逐漸卷縮，而帶動鎖止機構(gòu)下移，從而解除內(nèi)板和外側(cè)上板間的鎖止，此時當(dāng)操作者對靠背施以向后的力或者依靠板 簧的恢復(fù)力，就可以對靠背的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)整到合適角度位置時，松開角度調(diào)節(jié)操縱桿，在板簧的恢復(fù)力作用下，角度調(diào)節(jié)操縱桿會回到初始位置，而所以機構(gòu)也會重新彈回外側(cè)上板的齒牙內(nèi)，對內(nèi)板和外側(cè)上板進(jìn)行鎖定。 在整個調(diào)整過程中，通過連動桿的連接，座椅兩側(cè)的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)會同步對靠背角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 角度調(diào)節(jié)機構(gòu)角度調(diào)節(jié)范圍有內(nèi)板上的弧形開槽確定，位于外側(cè)上板的突出銷，只能在圓弧開槽范圍內(nèi)活動，即 100176。 115176。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 小型客車駕駛員座椅骨架整體結(jié)構(gòu) 根據(jù)本章所確定的主要座椅骨架結(jié)構(gòu)，用 CAITIA 機械裝配模塊，裝配小型 客車駕駛員座椅骨架總成如圖 所示。 圖 小型客車座椅骨架結(jié)構(gòu)總成 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第 4章 座椅骨架靜強度分析 汽車座椅靜強度法規(guī) 汽車作為現(xiàn)代人類社會的交通工具，在給人們帶來便利和好處的同時，也給人類社會帶來了災(zāi)難，那就是交通事故。為了確保汽車的安全，世界各國都制定了相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法規(guī)，但總的來說，有代表性的汽車安全技術(shù)法規(guī)有三大體系：美國、歐洲及日本技術(shù)法規(guī)體系，各個體系有不同的特點。 1)．座椅總成靜強度法規(guī)： 美國 FMVSS207 對座椅總成靜強度規(guī)定，在座椅總成質(zhì)心處水平向前、水平向后，施加 20 倍 座椅總成質(zhì)量的載荷，座椅應(yīng)能承受以上載荷；在歐洲 ECER17中對座椅總成靜強度的規(guī)定與之類似 。 我國的 GB150831994 中對座椅總成靜強度也作了類似規(guī)定，要求在座椅總成質(zhì)心處水平向前、水平向后對其施加 20倍座椅總成質(zhì)量的載荷，座椅及座椅固定點應(yīng)能承受以上載荷，座椅不得與車體分離。對于可 調(diào)式座椅，調(diào)節(jié)裝置在試驗中應(yīng)能使座椅保持原調(diào)節(jié)位置，在試驗后允許失去調(diào)節(jié)功能 。法規(guī)規(guī)定加載示意如 圖 所示。 圖 座椅總成靜強度規(guī)定加載 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 2)．座椅靠背靜強度法規(guī)： 在 FMVSS207 法規(guī)中對靠背靜強度規(guī)定， 對座椅靠背施加相對于座椅參考點R點，大小為 372Nm的載荷時，座椅應(yīng)能承受以上載荷。其加載示意圖如 示。 圖 座椅總成靜強度規(guī)定加載 我國也根據(jù)本國實際情況，制定了座椅靠背靜強度法規(guī)，在 GB150831994中作了如下規(guī)定，對座椅靠背施加相對于座椅參考點 R 點，大小為 373Nm 的載荷時，座椅應(yīng)能承受以上載荷。座椅及座椅固定點應(yīng)能承受以上載荷；鎖止機構(gòu)不得打開；位移及角調(diào)節(jié)機構(gòu)不得松脫。 用臺車進(jìn)行座椅動態(tài)碰撞模擬試驗時，其測量方法、分析方法及精度等都存在很多困 難，并且需要投人許多資金用于購置試驗儀器和設(shè)備。所以，可用靜態(tài)試驗代替動態(tài)試驗來對座椅進(jìn)行評價，這種方法是通過分析各種動態(tài)試驗或事故重現(xiàn)試驗時測得的座椅有關(guān)部件上產(chǎn)生的動態(tài)負(fù)荷，把它換算成靜態(tài)負(fù)荷，然后簡化為座椅的靜態(tài)試驗。 進(jìn)行座椅的靜態(tài)試驗時，必須用規(guī)定的試驗裝置對每個乘坐位置的座椅背部的不同高度施加規(guī)定的試驗力，施力方向應(yīng)位于相應(yīng)乘坐位置的垂直中心面內(nèi)水平方向，從座椅后部向前。當(dāng)一只座椅有多于一個的乘坐位置時，應(yīng)對每個座位同時施加試驗力，并應(yīng)有與座位數(shù)相等的上模板和下模板。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 有限元算法在汽車座椅安全 性研究中的應(yīng)用 有限元法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是變分原理和近似分割原理，在有限元法中，實際物體或連續(xù)介質(zhì)，都用一種簡單的物理模型 —— 由有限個單元通過有限個點（稱之為節(jié)點或結(jié)點）相互聯(lián)接而形成的組和體來表示。因為在連續(xù)體內(nèi)，場變量（包括位移、應(yīng)力、溫度、壓力、速度等）的實際變化是未知的，所以，假定在單元內(nèi)部，場變量的變化可以用一種比較簡單的函數(shù)來逼近，這些近似函數(shù)用場變量在節(jié)點處的值來插值。假定單元近似函數(shù)之后，就可以建立以節(jié)點的場變量為未知量的整個連續(xù)體的場方程，求解這種場方程，便可得到節(jié)點的場變量值，從而得到問題的近 似解。 1974 年，美國汽車工程師協(xié)會（ SAE）曾召開有限元法在汽車結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)用的學(xué)術(shù)會議，總結(jié)和交流有限元法在汽車工程計算中的應(yīng)用經(jīng)驗。 座椅安全性設(shè)計的研究手段有很多。初期人們在試驗室中利用座椅靜態(tài)特性試驗、臺車碰撞試驗等方法模擬各種工況，雖然取得了巨大的成功，但是耗資巨大、耗時較長以至于每一次修改設(shè)計的周期都很長。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元算法逐漸運用到了汽車座椅安全性的研究中。 小型客車駕駛員 座椅骨架屬于空間桿系結(jié)構(gòu)。對于駕駛員座椅，由于裝有各種調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是非對稱的；同時，汽車在行駛過程 中，座椅上承受著復(fù)雜的載荷，結(jié)構(gòu)的各個桿件既受彎曲又受扭轉(zhuǎn)。對于這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，運用有限元法進(jìn)行力學(xué)分析具有明顯的優(yōu)越性。早期的汽車座椅骨架大都采用簡單的鋼管結(jié)構(gòu)，因此，設(shè)計人員最早采用空間梁單元進(jìn)行強度分析。受硬件設(shè)備與軟件水平的限制，當(dāng)時的座椅有限元模型都比較簡單，單元和節(jié)點數(shù)目較少。隨著座椅結(jié)構(gòu)形式的不斷變化，單純用梁單元已不足以精確地描述座椅骨架的結(jié)構(gòu)，于是，設(shè)計人員越來越多地使用了其他的單元形式建模，如空間板殼單元、實體單元等。同時，隨著計算機軟硬件水平的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了大量的高速圖形工作站和多種大型通用有限元分析軟件，使詳細(xì)準(zhǔn)確地描述座椅結(jié)構(gòu)成為可能。 隨著人們對安全性要求的不斷提高，沖擊載荷作用下座椅的強度問題越來越受到人們的重視。碰撞試驗是進(jìn)行座椅安全性研究最早采用的方法，但是碰撞試驗費用的昂貴和耗費時間，使每一次修改設(shè) 計的周期變得很長。于是，人們轉(zhuǎn)向另外一條研究座椅安全性的途徑 模擬計算方法，隨著計算機模擬計算的應(yīng)用和發(fā)展，它的優(yōu)點逐漸展現(xiàn)出來。例如在方案設(shè)計階段就可以對座椅的沖擊強度特性有一個基本的認(rèn)識，避免低劣的方案投入設(shè)計和開發(fā)；計算所得的詳細(xì)數(shù)據(jù)，可以反映出每一細(xì)微部分的變形過程，為設(shè) 計人員提供更詳細(xì)的資料，這是碰撞試驗無法做到的。一汽輕型車廠與吉林大學(xué)汽車學(xué)院合作進(jìn)行的輕型車改型工作也獲得了巨大的成功。另外，國內(nèi)其它 小型客車 制造廠，也都開展了這方面的工作。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 對座椅底座骨架進(jìn)行靜強度分析 建立底座骨架模型并指定材料 1).建立底座骨架模型 通過 CATIA 軟件 機械設(shè)計中的零件設(shè)計和裝配模塊，組建座椅底座 骨架 的 簡易模型 。 其中， 座椅底座骨架的 兩側(cè)側(cè)板 和中間板 均為厚度是 10mm 的沖壓 板 。 如圖 所示。 圖 底座骨架簡易模型 2).加載底座骨架的材料 通過 CATIA 的材料加載功能，加載底座 骨架所定義的材料， 如圖 。