【正文】 Q235 圖 導(dǎo)軌滑道零件圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 工藝路線 工序 1 下料 工序 2 去除氧化皮 工序 3 沖壓 20mm 20mm孔 工序 4 倒圓角 工序 5 沖壓 工序 6 中間檢驗(yàn) 工序 7 去飛邊毛刺 工序 8 清洗 工序 9 最終檢驗(yàn) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 6章 結(jié)論 本設(shè)計(jì)的題目 是小型客車座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò) 前期 大量收集 相關(guān)資料 主要 包括有關(guān)座椅的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及試驗(yàn)方法，然后對(duì) 所收集到的 資料進(jìn)行整理 確定設(shè)計(jì)方案。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。 3).由座椅 底座 骨架結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性有限元仿真分析的結(jié)果來(lái)看，其整體結(jié)構(gòu)及材料選擇均基本滿足法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其強(qiáng)度的要求。 結(jié)果分析 通過(guò)對(duì) 小型客車 座椅有限元模型的靜力分析， 在 以 下方面對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析： 1).底座 結(jié)構(gòu)形式上，在除 底座 外 其他座椅骨架部件均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的理想前提下，采用兩側(cè)板 和中間板 的沖壓 結(jié)構(gòu)，側(cè)板 和中板 沖壓 厚度為 10mm， 滿足國(guó)際和國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)靠背強(qiáng)度的要求。 圖 塞斯等效應(yīng)力云圖 由圖 的計(jì)算結(jié)果可知，座椅底座 骨架的最大應(yīng)力值出現(xiàn)在側(cè)板中下部處，其最大應(yīng)力值約為 246MPa。 圖 4 圖 顯示劃分的網(wǎng)格 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 2).米塞斯等效應(yīng)力云圖 用于評(píng)價(jià)應(yīng)力分布情況，從下到上 ，表示應(yīng)力逐漸變大。 1).節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格 靠背骨架靜力計(jì)算分析后，顯示應(yīng)力學(xué)分析結(jié)果的變形或者模態(tài)分析 對(duì)應(yīng)的模態(tài)變形圖（顯示劃分的網(wǎng)格）如圖 。如圖 所示。 圖 定義 約束 在底座骨架上施加載荷 我國(guó)的 GB150831994 中對(duì)座椅總成靜強(qiáng)度作了 規(guī)定，要求在座椅總成質(zhì)心處圖 新的分析實(shí)例對(duì)話框 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 水平向前、水平向后對(duì)其施加 20 倍座椅總成質(zhì)量的載荷，座椅及座椅固定點(diǎn)應(yīng)能承受以上載荷，座椅不得與車體分離。 因此，需要 在座椅底座 骨架 兩側(cè)板的下端邊緣對(duì)座椅底座 骨架施加夾緊約束，該約束施加于形體表面或邊界，使其上的所有節(jié)點(diǎn)的位置固定不變 （三個(gè)平移自由度全部約束）。 給曲面模型定義三角形單元。進(jìn)入 GPS（創(chuàng)成式零件結(jié)構(gòu)分析 Generative Part Structural Analysis）平臺(tái)后， CATIA 就已經(jīng)自動(dòng)定義了網(wǎng)格和屬性，且數(shù)量和集合體尺寸對(duì)應(yīng)。 在對(duì)話框中選擇靜態(tài)分析（ Static Analyses），單擊 OK 按鈕 。 圖 加載底座材料 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 進(jìn)入 CATIA 工程分析模塊并劃分網(wǎng)格 1).進(jìn)入 CATIA 工程分析模塊 選擇菜單 Analysis amp。 如圖 所示。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 對(duì)座椅底座骨架進(jìn)行靜強(qiáng)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(guò) CATIA 軟件 機(jī)械設(shè)計(jì)中的零件設(shè)計(jì)和裝配模塊，組建座椅底座 骨架 的 簡(jiǎn)易模型 。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。于是，人們轉(zhuǎn)向另外一條研究座椅安全性的途徑 模擬計(jì)算方法，隨著計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算的應(yīng)用和發(fā)展，它的優(yōu)點(diǎn)逐漸展現(xiàn)出來(lái)。 隨著人們對(duì)安全性要求的不斷提高，沖擊載荷作用下座椅的強(qiáng)度問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。隨著座椅結(jié)構(gòu)形式的不斷變化，單純用梁?jiǎn)卧巡蛔阋跃_地描述座椅骨架的結(jié)構(gòu)，于是，設(shè)計(jì)人員越來(lái)越多地使用了其他的單元形式建模，如空間板殼單元、實(shí)體單元等。早期的汽車座椅骨架大都采用簡(jiǎn)單的鋼管結(jié)構(gòu)，因此，設(shè)計(jì)人員最早采用空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行強(qiáng)度分析。對(duì)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(duì)稱的；同時(shí)，汽車在行駛過(guò)程 中，座椅上承受著復(fù)雜的載荷，結(jié)構(gòu)的各個(gè)桿件既受彎曲又受扭轉(zhuǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元算法逐漸運(yùn)用到了汽車座椅安全性的研究中。 座椅安全性設(shè)計(jì)的研究手段有很多。假定單元近似函數(shù)之后，就可以建立以節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)變量為未知量的整個(gè)連續(xù)體的場(chǎng)方程，求解這種場(chǎng)方程，便可得到節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)變量值，從而得到問(wèn)題的近 似解。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)際物體或連續(xù)介質(zhì)，都用一種簡(jiǎn)單的物理模型 —— 由有限個(gè)單元通過(guò)有限個(gè)點(diǎn)（稱之為節(jié)點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)）相互聯(lián)接而形成的組和體來(lái)表示。 進(jìn)行座椅的靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，必須用規(guī)定的試驗(yàn)裝置對(duì)每個(gè)乘坐位置的座椅背部的不同高度施加規(guī)定的試驗(yàn)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。 用臺(tái)車進(jìn)行座椅動(dòng)態(tài)碰撞模擬試驗(yàn)時(shí)，其測(cè)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(gòu)置試驗(yàn)儀器和設(shè)備。m 的載荷時(shí)，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(qiáng)度規(guī)定加載 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 2)．座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)： 在 FMVSS207 法規(guī)中對(duì)靠背靜強(qiáng)度規(guī)定， 對(duì)座椅靠背施加相對(duì)于座椅參考點(diǎn)R點(diǎn)，大小為 372N對(duì)于可 調(diào)式座椅，調(diào)節(jié)裝置在試驗(yàn)中應(yīng)能使座椅保持原調(diào)節(jié)位置，在試驗(yàn)后允許失去調(diào)節(jié)功能 。 1)．座椅總成靜強(qiáng)度法規(guī)： 美國(guó) FMVSS207 對(duì)座椅總成靜強(qiáng)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(duì)座椅總成靜強(qiáng)度的規(guī)定與之類似 。 圖 小型客車座椅骨架結(jié)構(gòu)總成 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 4章 座椅骨架靜強(qiáng)度分析 汽車座椅靜強(qiáng)度法規(guī) 汽車作為現(xiàn)代人類社會(huì)的交通工具，在給人們帶來(lái)便利和好處的同時(shí)，也給人類社會(huì)帶來(lái)了災(zāi)難，那就是交通事故。 115176。 在整個(gè)調(diào)整過(guò)程中，通過(guò)連動(dòng)桿的連接，座椅兩側(cè)的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)會(huì)同步對(duì)靠背角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖 高度調(diào)節(jié)簡(jiǎn)圖 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理 本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為棘輪棘爪結(jié)構(gòu)形式 ,是對(duì)靠背、座墊夾角進(jìn)行調(diào)整和鎖止的機(jī)構(gòu)。 222222 ???????????h mm 56501 0639。 調(diào)整過(guò)程中， 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 主調(diào)整一側(cè)的垂直方向位移改變會(huì)通過(guò)座椅側(cè)板結(jié)構(gòu)中的前后兩個(gè)桿，帶動(dòng)另一側(cè)的連 接機(jī)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。 圖 高度調(diào)節(jié)機(jī)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(wú)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(wú)螺紋處的中間，限制其沿調(diào)整螺桿軸向的自由度。 180mm。每個(gè)等距分布 10 個(gè)均為 20 20mm 的小方孔，鎖止機(jī)構(gòu)每次均占用 1 個(gè)小方孔， 則最大調(diào)節(jié)距離為 （ 101） 40=360mm。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 小型客車 座椅的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理及相關(guān)計(jì)算 1).前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu) 形式及工作原理 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（ 如 圖 所示 ）即座椅滑道，是縱向水平位置 的 調(diào)整機(jī)構(gòu)，在本畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)，當(dāng)用前后調(diào)節(jié)操縱桿調(diào)整到合適位置時(shí)，松開操作桿，達(dá)到調(diào)節(jié)并鎖止的目的。主要尺寸（如圖 所示）。 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。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。 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(jì) 座椅骨架 為鋼質(zhì)沖壓骨架。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。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)。） 05 腰靠?jī)A角（176。 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。 、阻燃、無(wú)毒。 。 。 , 各部結(jié)構(gòu)不得存在可能造成擠壓、剪鉗傷人的部分。工作座椅腰靠高度的調(diào)節(jié)方式為165 ～ 210 mm 間的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。座高調(diào)節(jié)范圍在 GB 1000088 中 “ 小腿加足高 ” , 女性 (18 ～ 55 歲 ) 第 5 百分位到男性 (18 ～ 60 歲 ) 第 95 百分位數(shù) , 即 360 ～ 480 mm 之間。 對(duì)工作座椅設(shè)計(jì)的基本要求 : , 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 應(yīng)能使操作者在工作過(guò)程中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和操作。 e. 坐者應(yīng)能方便、自如地變換姿勢(shì)而不致滑脫。 c. 人體腰椎下部 (第 4 ～ 5 節(jié)腰椎之間 )應(yīng)有適當(dāng)?shù)难恐С小? 工作座椅設(shè)計(jì)的主要準(zhǔn)則 : a. 人體軀干的重量應(yīng)由坐骨、臀部及脊椎按適當(dāng)比例分別支承 ,其主要部分應(yīng)由坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)。 工作座椅是供坐姿工作人員使用的一種由支架、腰靠、座面等構(gòu)件組成的坐具。； 85176。； 100176。； 90176。； 80176。； 15176。 （如圖 ） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度 10176?！?115176。 概括起來(lái)，舒適的坐態(tài)生理，應(yīng)保證腰曲弧形處于正常自然狀態(tài)，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血管不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。左右，至少是 90176。 座墊表面的各個(gè)邊緣應(yīng)當(dāng)稍稍 向上傾斜，以便阻止臀部向邊緣滑動(dòng)而使操作者能夠坐穩(wěn)。 正確的坐姿應(yīng)當(dāng)是支持脊柱使之逼近這一自然彎曲弧形。 腿的主動(dòng)脈緊靠著大腿下表面和膝蓋的后面 , 在這個(gè)部位上，任何持續(xù)的壓力都會(huì)給人造成極端的不舒適和腫脹感覺。 一般操作用座椅 , 由于操作的要求 , 身體需要略向前傾 ,肩胛骨部分幾乎接觸不到靠背 , 因此 ,只有腰靠起支承作用 , 一般無(wú)需設(shè)置肩靠。只有不斷地活動(dòng)身體才能使身體的各個(gè)部分延遲疲勞的到來(lái)，對(duì)于腰肌也是這樣，盡管不同的坐姿對(duì)腰椎彎曲形狀的影響不同，有的小些有的大些，但是不論哪種姿勢(shì)，長(zhǎng)時(shí)間采取一種坐姿總會(huì)產(chǎn)生靜力疲勞。人就坐時(shí)，身體重量的大部分 (約 80% )經(jīng)過(guò)臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在坐椅面上。 ), 坐著時(shí)身體向后傾斜 , 只要肩胛部分支承穩(wěn)靠 , 沒有腰靠也能得到舒適的坐姿 , 因此是以肩靠起主要作用。不同用途的座椅 , 兩點(diǎn)支承的作用不一樣。 覆蓋在它們外面的皮膚能獲得豐富的動(dòng)脈血液供應(yīng)，就象腳底一樣；而在臀部的邊緣部分，血液循環(huán)則大不一樣，在這部分靜脈較多 (包含較少的氧 )；當(dāng)人坐著的時(shí)候，覆蓋著坐骨結(jié)節(jié)的皮膚能夠更好地經(jīng)受住持久的壓力。人體結(jié)構(gòu)在骨盆下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)。的夾角 , 并且座椅的設(shè)計(jì)應(yīng)使坐者的腰部有適當(dāng)?shù)闹?, 以使腰曲弧形自然彎曲 , 腰背肌肉處于放松狀態(tài)。 理想的座椅應(yīng)當(dāng)使人坐著時(shí) , 體重合理分布 , 大腿平放 , 雙足著地 ,上臂不負(fù)擔(dān)身體的重量 , 肌肉放松 ,血液循環(huán)通暢 , 姿態(tài)舒適。 坐姿也存在一些缺點(diǎn)，主要是限制了人體的活動(dòng)范圍，尤其是需要上肢出力的場(chǎng)合，往往需要站立作業(yè)，而頻繁的起坐交替也會(huì)導(dǎo)致疲勞。坐姿比立姿更有利于血液循環(huán)。隨著自動(dòng)化程度的提高，越來(lái)越多的作業(yè)采用坐姿完成。 座椅的尺寸控制 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)小型客車座椅的尺寸控制。本設(shè)計(jì)采用二位可調(diào)式。頭枕有整體式和可調(diào)式，可調(diào)式頭枕在結(jié)構(gòu)上可分為二位可調(diào)和四位可調(diào)。 3).頭枕：頭枕是為提高汽車乘坐舒適性和安全性而設(shè)置的一種輔助裝置，其主要作用是保障安全，頭枕的承托，可以減少頭部自由移動(dòng)的空間，降低對(duì)頸椎的沖擊力，起到避免或減輕乘員頸部受傷的作用?！?0176。因此，座墊的深度應(yīng)按臀部至大腿表面全長(zhǎng)的3/4 設(shè)計(jì)，一般取 400～ 480mm。座墊深度的設(shè)計(jì)原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理支撐。 115176。為了提高舒適性和適合不同的駕駛員，靠背傾角應(yīng)為可調(diào)式。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2章 座椅的方案設(shè)計(jì) 座椅的功能設(shè)計(jì)和尺寸控制 座椅的功能設(shè)計(jì) 座椅的功能設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面： 1). 靠背：靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使靠背的高度、形狀符合人體曲線，使背部肌肉處于放松狀態(tài)，并能給背部、肩部有效可靠的支撐，使駕駛員保持穩(wěn)定的坐姿，還要有足夠的側(cè)背支撐，從而避免