【正文】 功率，；——軸轉(zhuǎn)速，；——作用于軸上的徑向載荷。因此，軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)綜合考慮這兩大應(yīng)力共同作用下的受力情況。對(duì)于實(shí)心圓截面軸 ；所以，初定軸的直徑。所以按扭轉(zhuǎn)作用進(jìn)行近似計(jì)算，然后用增加安全系數(shù)以降低材料的許用應(yīng)力的方法彌補(bǔ)由于忽略彎曲作用所引起的誤差。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 選擇材料：軸的材料為選擇45號(hào)鋼, 調(diào)質(zhì)處理。由、即可確定非工作面的傾斜角及位置。4. 棘爪外形尺寸的確定如圖39所示，棘爪零件外形設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定工作面的傾斜角及該面相對(duì)于棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離，而現(xiàn)有設(shè)計(jì)資料中均未提供確定、的方法和公式，從而給棘爪零件的精確設(shè)計(jì)帶來(lái)不便。通過(guò)對(duì)的計(jì)算不僅可確定搖桿應(yīng)有的最小擺角，并可估計(jì)當(dāng)用止回棘爪進(jìn)行單向定位防止棘輪逆轉(zhuǎn)時(shí)所能達(dá)到的精度要求。加工時(shí)若刀具按以上計(jì)算數(shù)據(jù)調(diào)整傾角，則由于加工圓角:的存在，實(shí)際根圓半徑比理論值，大，即齒高縮短。已知AE后， 即完全確定，從而可求出及。設(shè)過(guò)A、B兩點(diǎn)且圓周角為的圓的圓心位于F點(diǎn)，E點(diǎn)即為該圓與根圓的交點(diǎn)。現(xiàn)有資料即據(jù)此通過(guò)作圖確定E點(diǎn)位置，進(jìn)而量出齒面傾斜角。 棘輪棘爪的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 選擇材料：棘輪：QT5003，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度230270HBS；鋸齒：45號(hào)鋼，正火處理，齒面硬度217—255HBS；2. 確定棘輪齒面傾斜角的解析法[26]圖37 棘輪齒形的確定如圖37所示，當(dāng)選定模數(shù)m、齒數(shù)z、齒頂厚a、齒高h(yuǎn)、齒槽角后，棘輪的齒形即完全確定，構(gòu)成齒槽的兩面應(yīng)匯交于根圓，且其夾角為?？紤]推柄所退的物件長(zhǎng)度尺寸大約為200mm，寬度尺寸大約為50mm，為保持平衡性等各項(xiàng)因素，初步設(shè)定推柄的截面尺寸為：長(zhǎng) 寬 高考慮到該推柄要與齒條配合，使齒條動(dòng)時(shí)帶動(dòng)推柄，從方便安裝的角度，在推桿的中間挖一個(gè)和齒條配合的槽，使齒條嵌入槽中形成配合(圖36)。齒條：考慮到座椅的實(shí)際尺寸，其腰部支撐部位的靠背厚度不能超過(guò)120mm所以選齒條長(zhǎng)度為100mm，其面寬度應(yīng)和齒輪對(duì)應(yīng)，也為12mm。表31 關(guān)系注：標(biāo)準(zhǔn)壓力角根據(jù)以上方法計(jì)算中心距為 4齒輪齒條的主要參數(shù)齒輪：Z1=20,m=2按b/d5=70/100=，考慮齒輪懸臂布置，計(jì)算載荷系數(shù) 與相近，無(wú)須修正。附表31為預(yù)先計(jì)算好的數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為。這種新的計(jì)算方法在便用兩個(gè)無(wú)量綱系數(shù)——齒厚系數(shù) 及中心距系數(shù) 的同時(shí)，還使用把兩個(gè)系數(shù)聯(lián)系起來(lái)的預(yù)先計(jì)算好的數(shù)據(jù)。2根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù)初取齒輪齒數(shù)為20，齒條齒距高度為20,座椅每天調(diào)整2次，壽命是20年圖33鑄鐵齒根彎曲疲勞極限查圖33得,取計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):查圖35得又,取圖34外齒輪齒形系數(shù)圖35 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)由得查圖34得則取則所以取m=2；3按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距方法介紹：正齒輪的計(jì)算牽涉到齒厚及中心距之間的關(guān)系，由于計(jì)算中要有詳細(xì)的三角函數(shù)表和漸開(kāi)線(xiàn)函數(shù)表，故很不方便。完成裝配體首先是把要配合的零件插入裝配圖中，再進(jìn)行各件的配合，其中最主要的是搞清楚兩個(gè)零件之間的配合關(guān)系，例如本文中的齒輪和軸的配合中，由于齒輪和軸采用過(guò)渡配合，輪轂和軸徑尺寸大小一樣，所以裝配時(shí)有軸徑面和輪轂面同心配合之外，還要使兩個(gè)面一起轉(zhuǎn)動(dòng)，為此添加了軸和齒輪基準(zhǔn)面的重合配合(圖32)。選擇倒角所在的兩個(gè)面，點(diǎn)“特性”中的“倒角”，選擇角度為，距離為(圖31j)，點(diǎn)確定后倒角即畫(huà)出，整個(gè)棘輪的模型便制作出來(lái)了。7) 點(diǎn)擊“特性”中的“拉伸切除”，切出輪轂外型(圖31g)。6) 制作輪轂。4) 點(diǎn)擊“特性”中的“拉伸切除”把齒形部分切除(圖31d)。2) 繪制好草圖后選擇“特性”中的“拉伸凸臺(tái)/基體”給出拉伸距離為20mm，這里20mm為棘輪的厚度(圖31b)。 a 繪制草圖圓 b 拉伸凸臺(tái) c 繪制棘輪齒形圖 d 按草圖切齒 e 繪制其余齒的草圖 f 按草圖切齒 g 按以上兩步把齒切完整 h 繪制輪轂草圖 i 切除 j 繪制輪轂倒角草圖k 成型圖31棘輪建模步驟下面介紹下SolidWorks軟件在本文中應(yīng)用到的一些功能。在目前市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維CAD解決方案中，設(shè)計(jì)過(guò)程最簡(jiǎn)便、最方便的莫過(guò)于SolidWorks了。這種形象化的三維設(shè)計(jì)具有直觀、精確、快速的特點(diǎn)。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。三維機(jī)械設(shè)計(jì)的所有的功能(SolidWorks三維建模軟件)、數(shù)據(jù)管理軟件PDMWorks Client、以及用于設(shè)計(jì)交流的常用工具：EDrawings專(zhuān)業(yè)版(基于的設(shè)計(jì)交流工具)，3D Instant Website(即時(shí)網(wǎng)頁(yè)發(fā)布工具)，PhotoWorks(高級(jí)渲染)，SolidWorks Animator(動(dòng)畫(huà)工具)；設(shè)計(jì)效率提高工具：SolidWorks Toolbox(三維標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù))，SolidWorks Utilities(特征比較模塊)，F(xiàn)eatureWorks(特征識(shí)別)。不遠(yuǎn)的將來(lái)無(wú)圖紙生產(chǎn)很快就會(huì)普及。尤其是近幾年，計(jì)算機(jī)三維CAD／CAE／CAM軟件的應(yīng)用與普及，使得傳統(tǒng)的二維機(jī)械設(shè)計(jì)逐步向三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化。 綜上所述，汽車(chē)座椅是汽車(chē)中將駕駛?cè)藛T與車(chē)身聯(lián)系在一起的重要部件，它的任務(wù)是支承人的身體，緩和路面不平傳給人體的沖擊和衰減由此而引起的振動(dòng)，給駕駛員和乘員創(chuàng)造舒適的和安全的乘坐條件，由此可知，它對(duì)汽車(chē)的行駛平順性、舒適性、安全性以及操作方便有較大的影響，所以，汽車(chē)座椅的設(shè)計(jì)、。 座椅的自身重量和經(jīng)濟(jì)性。 座椅的外觀質(zhì)量和美觀程度以及與駕駛室內(nèi)飾相協(xié)調(diào)性。 座椅的動(dòng)壓感特性以及上下、。 汽車(chē)座椅具有合理的體壓分布。固有頻率不隨駕駛員的體重變化而變化。汽車(chē)座椅的懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)使駕駛員所受到的垂直振動(dòng)的主頻率避開(kāi)人體的主要器官的固有頻率(48Hz)，并且不得低于1Hz。將圖27所示的“疲勞工效降低界限”的圖線(xiàn)上的均方根加速度值乘2(即曲線(xiàn)向上平移，增加6dB),就可得出“有害健康界限”。在同樣的頻率下，均方根加速度越大，越容易疲勞，即能夠不因疲勞而降低工效的連續(xù)工作時(shí)間越短。在沒(méi)有特殊理由和預(yù)防措施時(shí)，人承受的振動(dòng)強(qiáng)度不得超過(guò)受振極限，即使受振的人無(wú)操作任務(wù)也應(yīng)如此。(3)引起健康受到損害的振動(dòng)強(qiáng)度，稱(chēng)為“有害健康界限”。 人體的振動(dòng)反應(yīng)不僅取決于頻率，還與振動(dòng)強(qiáng)度(振動(dòng)位移、速度、加速度或加速度的變化率)及承受振動(dòng)的連續(xù)時(shí)間有關(guān)國(guó)際組織(ISO)提出以均方根加速度與頻率、承受振動(dòng)的連續(xù)時(shí)間關(guān)系作為評(píng)價(jià)舒適性的指標(biāo)，這是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的，迄今為止可用的最可靠、最完善的指標(biāo)IS026311 N78國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它適用于人體承受180H z振動(dòng)的評(píng)價(jià)此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)把人體暴露在振動(dòng)環(huán)境中的容許限度劃分為三個(gè)準(zhǔn)則界限:(1)引起舒適性降低的振動(dòng)強(qiáng)度，稱(chēng)為“舒適性降低界限”這一界限是從運(yùn)輸業(yè)的研究中得來(lái)的，超過(guò)這個(gè)界限，中行駛中進(jìn)餐看報(bào)等都很困難。尤其是內(nèi)臟、在45Hz垂直振動(dòng)時(shí)，內(nèi)臟的共振會(huì)引起作為血漿酸堿平衡組成的二氧化碳自血液里大量涌出而造成呼吸性堿中毒[24]。而汽車(chē)在行駛過(guò)程中，在一個(gè)頻率較寬的范圍內(nèi)的隨機(jī)振動(dòng)，通過(guò)座椅、方向盤(pán)、腳踏板和各種操縱手柄作用到駕駛員的手或腳上的局部振動(dòng)，一般不會(huì)危害駕駛員的身體健康，210Hz范圍內(nèi)的低頻振動(dòng)、主要來(lái)自地面不平度的激勵(lì)，經(jīng)過(guò)座椅傳遞給駕駛員，使駕駛員產(chǎn)生全身振動(dòng)，全身振動(dòng)達(dá)到一定程度時(shí)，司機(jī)就會(huì)感到不舒服、感到疲勞、頭痛、困倦、視力下降及腹部、臂部、會(huì)陰疼痛，長(zhǎng)期受到較強(qiáng)烈的全身振動(dòng)時(shí)是導(dǎo)致胃下垂，脊椎損傷等職業(yè)病的重要原因。根據(jù)有關(guān)醫(yī)學(xué)方面資料證明: 、 ，駕駛員的視覺(jué)敏感性、轉(zhuǎn)向操作能力都隨著振動(dòng)的增加而下降。在這種姿勢(shì)下駕駛汽車(chē)，腰曲弧線(xiàn)拉伸和受壓最小，腰背肌肉幾乎處在松弛狀態(tài)，大腿血管和神經(jīng)系統(tǒng)不容易受到壓迫，頸曲變形很小，這是最合理的，最舒適的駕駛姿勢(shì)。圖25 臀部的體壓分布圖26 理想的駕駛姿勢(shì)由以上的圖2圖2圖25的分析，可以得出圖26的模型，這一較理想的、舒適的駕駛姿勢(shì)。圖8中每條封閉的曲線(xiàn)，代表著一個(gè)等壓線(xiàn)。圖23 正確的坐勢(shì)圖24 不正確的坐勢(shì) 如圖25所示，可以看出，合理的人體壓力分布不是平均分布的，而是從坐骨向周?chē)饾u平滑減小壓力。(3)體壓分布對(duì)舒適性的影響影響人們駕駛汽車(chē)舒適性的另一因素，就是人體的生理因素臀部的體壓分布。人的腰部靠住靠背，能使腰曲弧線(xiàn)呈正常狀態(tài)。圖24是不正確的坐勢(shì)，腰弧線(xiàn)變形過(guò)大，椎間盤(pán)受力是不均勻的，使駕駛員容易產(chǎn)生疲勞，長(zhǎng)期采用這種坐勢(shì)，會(huì)使椎骨間距內(nèi)外受拉受壓，容易造成人體腰部變形。 對(duì)于人體坐勢(shì)的舒適性相關(guān)主要是脊柱腰部曲線(xiàn)及座勢(shì)狀態(tài)下的體壓分布 圖23是正確的坐勢(shì)，腰曲弧線(xiàn)是松弛狀態(tài)，在這種坐勢(shì)狀況下，各椎骨之間的間距處于正常狀態(tài)，椎間盤(pán)上的壓力是均勻的。(2)駕駛員坐勢(shì)的舒適性坐姿的舒適性的研究是把注意力集中在人體生理結(jié)構(gòu)與座椅結(jié)構(gòu)以及幾何尺寸的關(guān)系上，使座椅的設(shè)計(jì)、制造兼有極好的、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的特性。汽車(chē)座椅的舒適性歸納起來(lái)有三方面的內(nèi)容: (1)振動(dòng)的舒適性 對(duì)于汽車(chē)座椅振動(dòng)舒適性來(lái)說(shuō)，它主要研究的是道路輪胎、懸架、座椅駕駛員三者之間的關(guān)系，在試驗(yàn)過(guò)程中，把它們看作是一個(gè)整體，屬于動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。利用這些定量化的模型能夠有效確定各因了影響程度的大小，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)座椅的舒適性，并反饋于座椅的舒適性設(shè)計(jì)中[18]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。從汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)及改善的角度出發(fā)，消除座椅不舒適性最理想的方法是能建立定量模型，預(yù)測(cè)座椅的不舒適性。通過(guò)模擬駕駛環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，分別利用肌電圖工作績(jī)效觀察以及卞觀問(wèn)卷調(diào)查法測(cè)定了人在長(zhǎng)時(shí)間駕駛條件下的不舒適性?？陀^測(cè)量方法主要有坐姿分析、壓力分布分析工作績(jī)效觀察、基于生理學(xué)的肌電圖等方法。主觀問(wèn)卷調(diào)查就是讓乘坐者憑自己的主觀感覺(jué)對(duì)舒適性進(jìn)行打分，通過(guò)分值可以直觀地看出乘坐者對(duì)舒適度的評(píng)價(jià)。對(duì)兩種舒適性的評(píng)價(jià)主要通過(guò)結(jié)合卞觀問(wèn)卷調(diào)查及客觀測(cè)量進(jìn)行研究。(2)座椅舒適性評(píng)價(jià)方法的研究舒適性評(píng)價(jià)方法的研究就是在找出汽車(chē)舒適性影響因素的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、建模等方法找出各影響因素間的關(guān)系以及對(duì)舒適性的影響程度，最后建立有效的舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。此外，座椅的調(diào)節(jié)特性對(duì)座椅的舒適性影響很大，己成為座椅舒適性設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的因素。從人機(jī)工程學(xué)的角度來(lái)講，腰部是體現(xiàn)座椅功能的關(guān)鍵部位。許多文獻(xiàn)都提及腰部支撐的重要作用。 國(guó)內(nèi)外研究(1)座椅舒適性影響因素的研究對(duì)國(guó)內(nèi)外研究座椅舒適性的文獻(xiàn)進(jìn)行了大量的研究，依據(jù)上述指標(biāo)體系，對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行了歸納整理，將部分重要文獻(xiàn)對(duì)座椅舒適性影響因素的研究分析列表(見(jiàn)表22，其中星號(hào)表示文獻(xiàn)研究中所涉及的影響因素，兩星為強(qiáng)因素)?？勘程帲挡繎?yīng)有強(qiáng)大的支撐，沿此向外逐漸減小。靠背的尺寸與坐高及肩寬有關(guān)，舒適的靠背形狀與人體脊柱曲率有關(guān)等。其中座椅的兒何相關(guān)特性應(yīng)符合人體測(cè)量學(xué)及人日統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。QC /T47179汽車(chē)座椅術(shù)語(yǔ))及國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中的舒適性影響因素，將舒適性特征中的定性描述用可測(cè)量的指標(biāo)表示出來(lái)，符合建立指標(biāo)評(píng)價(jià)體系的上述4項(xiàng)原則，能為座椅的舒適性設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)起到一定的指導(dǎo)作用。根據(jù)座椅結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)出二級(jí)指標(biāo)。根據(jù)上述原則，本文對(duì)座椅的靜態(tài)不舒適度建立了二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表21)。座椅的各種特性都會(huì)影響到乘坐舒適性。(3)座椅應(yīng)能使乘坐者保持舒適坐姿，靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給腰部充分的支撐，使脊柱接近于正常彎曲狀態(tài)。圖21 座椅整車(chē)舒適性的評(píng)價(jià)圖 汽車(chē)座椅舒適性的指標(biāo)體系設(shè)計(jì)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，為保證良好的舒適性，針對(duì)靜態(tài)舒適性，設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：(1)座椅尺寸應(yīng)與人體測(cè)量尺寸相適宜。如由輪胎和懸架產(chǎn)生的噪聲通過(guò)影響人的聽(tīng)覺(jué)而影響人對(duì)舒適性的評(píng)價(jià)[12]?！碍h(huán)境”主要指車(chē)內(nèi)環(huán)境及路面狀況等。圖中“人”即指乘坐者，是最終對(duì)舒適性做出評(píng)價(jià)的主體，其生理因素以及心理因素都會(huì)影響對(duì)舒適性的評(píng)價(jià)。論文主要完成內(nèi)容如下：(1)學(xué)習(xí)SolidWorks軟件的應(yīng)用，并結(jié)合理論內(nèi)容，研究與探討汽車(chē)座椅模型的建立過(guò)程；(2)著重分析腰部支撐部位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)做出處理；(3)對(duì)有關(guān)部位進(jìn)行強(qiáng)度校核，以求所設(shè)計(jì)的座椅滿(mǎn)足各項(xiàng)要求；(4)按照實(shí)習(xí)座椅的有關(guān)數(shù)據(jù)，在SolidWorks軟件中建立座椅的模型。本文基于人們對(duì)汽車(chē)座椅的要求，對(duì)汽車(chē)座椅的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。設(shè)計(jì)合理的汽車(chē)座椅能為駕乘人員提供安全、舒適、便于操作和不易疲勞的駕乘感受。此外，采用環(huán)?？椢镒鳛樽蚊媪希矊⒊蔀橐环N新趨勢(shì)。為了進(jìn)一步提高座椅的舒適性及安全性。4) 坐墊前傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)坐墊前傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)一般是機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)，多采用安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多桿機(jī)構(gòu)。雙聯(lián)動(dòng)調(diào)角器是指左右兩套調(diào)整鎖止機(jī)構(gòu)在一套調(diào)整機(jī)構(gòu)控制下同時(shí)動(dòng)作，同時(shí)鎖止具有鎖止強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類(lèi)載重汽車(chē)駕駛員座椅。機(jī)械板式調(diào)角器一般是采用棘輪棘爪或齒條齒板工作原理及板簧式