【正文】 olidWorks軟件在本文中的應(yīng)用SolidWorks軟件廣泛應(yīng)用各種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，在本文中主要用軟件進(jìn)行分析建模，首先設(shè)計(jì)出各個(gè)零件進(jìn)行裝配,在裝配的過程中發(fā)現(xiàn)零件的不足時(shí)，去重新編輯零件，或者在裝配時(shí)發(fā)現(xiàn)缺少一些零件時(shí)，根據(jù)裝配圖的大小、位置等去設(shè)計(jì)改缺少的零件。無與倫比的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作(包括Windows風(fēng)格的拖傲、點(diǎn)，擊、剪切／粘帖)，使得SolidWorks的整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間是全相關(guān)的。SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件的功能在于：裝配和干涉檢查；有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)(CAE)；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真；工藝規(guī)程生成(CAPP)；數(shù)控加工(CAM)；由三維直接自動(dòng)生成二維工程圖紙；產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享與集成等。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。該軟件可與COSmos／Works工程師設(shè)計(jì)分析軟件、Cosmos／Motion三維運(yùn)動(dòng)仿真軟件等無縫結(jié)合。 SolidWorks軟件介紹SolidWorks軟件是美國(guó)SolidWorks公司基于Windows開發(fā)的全參數(shù)化三維實(shí)體造型軟件。設(shè)計(jì)構(gòu)思的表達(dá)由原來的二維圖紙演變成直接用計(jì)算機(jī)模擬三維實(shí)體模型的虛擬產(chǎn)品。第3章 座椅及腰部支撐部件的設(shè)計(jì) SolidWorks軟件介紹在當(dāng)今的社會(huì)中,各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，為了縮短設(shè)計(jì)周期，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，學(xué)習(xí)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE，全稱Computer Aided Engineering)顯得愈來愈重要。 根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，性能好的座椅應(yīng)該是綜合以上七點(diǎn)性能的最佳匹配[25]。 座椅的安全性和堅(jiān)固耐用性。 座椅對(duì)人體尺寸變動(dòng)的適應(yīng)性、座椅的可調(diào)節(jié)性和調(diào)節(jié)方式的靈活件。同時(shí)觸感性能好。傳遞給駕駛員的振動(dòng)負(fù)荷應(yīng)盡可能要小，不同體重的駕駛員所承受的振動(dòng)負(fù)荷 鑒定汽車座椅舒適性及性能的幾個(gè)問題汽車座椅的靜壓感，對(duì)人們坐勢(shì)的影響。同時(shí)應(yīng)使駕駛員所承變的振動(dòng)加速度有效值降到“疲勞工效降低界限以下，盡可能地越低越好,。(即曲線向下平移，降低10dB)，就可得出“舒適性降低界限”綜上所述，為了能得到足夠好的舒適性。或者說連續(xù)工作時(shí)間越長(zhǎng)，不因疲勞而降低工效的均方根加速度界限就越低。 垂直方向水平方向圖27 ISO疲勞工效降低界限圖圖27為“疲勞工效降低界限”的圖線由圖27可以看出，在48Hz頻率范圍，最容易產(chǎn)生疲勞而降低工效。它是保持駕駛員的健康、和安全的極限。(2)引起工作效率降低的振動(dòng)強(qiáng)度，稱為“疲勞工效降低界限”即保持工作效率不致降低的振動(dòng)強(qiáng)度允許限值，這個(gè)界限是根據(jù)討車輛和飛機(jī)駕駛員，研究結(jié)果而定，振動(dòng)強(qiáng)度超過界限數(shù)值時(shí)，會(huì)降低工作的熟練程度，影響準(zhǔn)確操作。所以人體對(duì)48Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)最為敏感，尤其是4 8Hz范圍內(nèi)最為嚴(yán)重。而當(dāng)頻率低于1Hz時(shí)又會(huì)引起特殊的“暈車病”。人在4 8Hz之間的垂直振動(dòng)和12Hz的水平振動(dòng)感受明顯，在100Hz以上的信號(hào)不會(huì)引起什么不舒服的感覺，人體的各部位對(duì)不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的反應(yīng)也不一樣，如:胸腹系統(tǒng)的共振頻率為36Hz，頭頸肩系統(tǒng)為20 30Hz，眼球?yàn)?090Hz整個(gè)人體的固有頻率:站立時(shí)為512Hz,坐著時(shí)為46Hz，比較嚴(yán)重的振動(dòng)響應(yīng)都發(fā)生在低頻段上，人的主要器官的固有頻率約在210Hz范圍內(nèi)。 振動(dòng)頻率對(duì)人體的影響 汽車座椅要有良好的減振系統(tǒng)，汽車在凹凸不平的道路上行駛時(shí)，受到凹凸不平的路面的沖擊，所以在行駛過程中會(huì)不斷地引起振動(dòng)，當(dāng)汽車的零部件的連接處有松動(dòng)時(shí)、這一振動(dòng)又會(huì)引起新的振動(dòng)，而使零部件逐漸地?fù)p壞，人處于振動(dòng)的環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生不舒服的感覺，容易分散注意力，影響操作的準(zhǔn)確度及工作質(zhì)量。人體所處的角度是合理的。每條等壓線的數(shù)字是壓力分布情況，壓力的單位是kg/m2。因此人體的重量作用在坐墊上的壓力應(yīng)當(dāng)隨臂部不同部位，呈不均勻的分布。人們的臀部在坐骨周圍的肌肉可以承受較大的壓力，否則將影響神經(jīng)傳導(dǎo)。可以說，這是座椅設(shè)計(jì)制造中兩點(diǎn)支承原則，這是非常重要的。根據(jù)上述分析，今后在設(shè)計(jì)、制造汽車座椅時(shí)，要考慮到人體的背部和腰部的合理承受點(diǎn)，人的肩部靠住靠背，能減輕頸曲變形。這是一種好的坐勢(shì)。座椅的高度應(yīng)當(dāng)使人的體壓分布合理，如坐墊的前部不可與高或太硬，使人坐著時(shí)腳懸空應(yīng)避免在大腿后部分布?jí)毫?，以防該部?duì)血液循環(huán)不暢而產(chǎn)生下肢和腳浮腫現(xiàn)象，人的背部與座椅的靠背整個(gè)接合面上，應(yīng)在腰凹處壓力最大，使軀干得到充分支持，背部不能弓形，又不妨礙手臂活動(dòng)，因此，舒適的座椅應(yīng)使坐墊在坐骨關(guān)節(jié)和靠背的第三腰椎骨附近受集中壓力[19]。從而尋求在各種路面隨機(jī)輸人的作用下，使駕駛員和乘員對(duì)振動(dòng)不易疲勞的性能，從中得出科學(xué)的結(jié)論，以便設(shè)計(jì)制造出最優(yōu)結(jié)構(gòu)的汽車座椅來。表22 座椅舒適性影響因素研究匯總 對(duì)座椅的舒適性要求座椅設(shè)計(jì)、制造的好壞，對(duì)汽車駕駛?cè)藛T和乘員的舒適性有很大的影響，座椅的尺寸應(yīng)適合于人體的尺寸，要保證人體有良好的作業(yè)姿勢(shì)和休息姿勢(shì)。E Leveret利用多標(biāo)準(zhǔn)的模糊理論模型對(duì)不同種類的不舒適以及座椅不同部位的不舒適建立了模糊理論的評(píng)價(jià)模型；M. Io lich則將測(cè)得的壓力分布值、人體測(cè)量值、對(duì)座椅的外觀評(píng)價(jià)值等作為自變量，以綜合舒適度OCI作為因變量，分別建立起了舒適度的線性模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。國(guó)內(nèi)外研究中，建立的模型主要有如下3種：利用模糊理論建立的模型；線性模型。David Ng ( 1995)利用主觀問卷、人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)以及壓力分布對(duì)兩種座椅進(jìn)行了舒適性的比較與評(píng)價(jià)。W assign Beefalos ( 2003)測(cè)量了長(zhǎng)時(shí)間駕駛條件下司機(jī)的不舒適性。較常見的問卷有:通用舒適度尺度GCR (1969)和Kulich問卷(1999) ,Danni on R. Sm itch問卷(2006),綜合歸納了20個(gè)影響座椅舒適性的因素。日前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在舒適性評(píng)價(jià)方法上做了如下的一些探討。座椅舒適性評(píng)價(jià)包括靜態(tài)及動(dòng)態(tài)舒適性評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)舒適性評(píng)價(jià)的方法較多，其中黃斌、蔣祖華等對(duì)座椅的動(dòng)態(tài)舒適性評(píng)價(jià)方法做了綜述，歸納為吸收功率法、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法、總體乘坐值法、單一不舒適性指數(shù)法等。壓力分布是導(dǎo)致不舒適的最主要的生物力學(xué)因素，通過界面壓力對(duì)座椅舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)是一種重要客觀、有效的方法[15]。因此，座椅的腰托是影響舒適性的關(guān)鍵因素。腰托的形狀和位置，對(duì)于是否能使人保持良好坐姿，減少人體疲勞具有重要作用。座椅的幾何尺寸是影響座椅舒適性的因素，但研究發(fā)現(xiàn)這并非唯一最主要的影響因素。另外，左右兩邊壓力應(yīng)當(dāng)對(duì)稱分布。壓力分布特征要符合人體坐姿:根據(jù)人體脊椎骨受力特征，坐墊上合理的壓力分布應(yīng)是坐骨處最大，并向四周遞減，大腿部位壓力最小。如座寬對(duì)應(yīng)人的臀寬，它的設(shè)計(jì)應(yīng)符合身材高大的人，適宜采用較大白分位的女性測(cè)量值為設(shè)計(jì)依據(jù)。上述各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)進(jìn)一步通過不同的方法，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理來設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。表21 汽車座椅靜態(tài)不舒適性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系一級(jí)座椅靜態(tài)不舒適度二級(jí)幾何參數(shù)調(diào)節(jié)特性物理特性三級(jí)指標(biāo)座面參數(shù)靠背參數(shù)腰托參數(shù)頭枕參數(shù)扶手參數(shù)座面調(diào)節(jié)靠背調(diào)節(jié)腰托調(diào)節(jié)頭枕參數(shù)座面靠背長(zhǎng)度深度寬度角度輪廓長(zhǎng)度寬度角度輪廓高度高度角度高度角度高度調(diào)節(jié)前后調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)壓力分布溫濕度硬度摩擦壓力分布溫濕度硬度摩擦本指標(biāo)體系歸納了有關(guān)座椅標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 13057 91,客車駕駛員座椅尺寸規(guī)格。其中一級(jí)指標(biāo)包括:兒何參數(shù)、調(diào)節(jié)特性、物理特性3個(gè)方面。圖22 座椅特性與舒適性的關(guān)系合理有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)符合如下原則:簡(jiǎn)明科學(xué)、公正合理、易于操作，定量指標(biāo)為主、定性指標(biāo)為輔。據(jù)此，本文將座椅的特性分為兒何、調(diào)節(jié)及物理特性(見圖22)。(2)座椅應(yīng)可調(diào)節(jié)，能使乘坐者變換姿勢(shì)，并大范圍滿足各類人體的乘坐要求。從圖1可以看出，座椅在影響整車的舒適性中起了關(guān)鍵作用。機(jī)系統(tǒng)中的影響因素通過直接影響環(huán)境中的因素而影響人體的生理因素，最終影響人對(duì)舒適性的評(píng)價(jià)?！皺C(jī)”指汽車的座椅、儀表盤、方向盤、變速桿等。第2章 汽車座椅舒適性研究 從汽車舒適性到座椅舒適性影響汽車舒適性的因素很多，分析人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)，可以提出整車舒適性影響因素的框架圖，如圖21。基于當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，本文采用了SolidWorks軟件進(jìn)行分析求解，對(duì)某些部件進(jìn)行了處理。汽車技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對(duì)汽車各方面性能要求的提高，對(duì)汽車座椅的要求也在不斷提高。 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義座椅的舒適性在車輛的個(gè)性化設(shè)計(jì)中非常重要，同時(shí)也是保障車輛安全性能的一部分。全球各大汽車公司及汽車零部件公司也在持續(xù)不斷地加大座椅的研發(fā)力度，在座椅的新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研發(fā)及應(yīng)用上下工夫，不斷研制出各類懸架座椅、電動(dòng)座椅、電腦記憶座椅等，按摩裝置輔助冷熱智能空調(diào)座椅等各類輔助裝置也不斷誕生。隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)汽車座椅將提出越來越高的要求。電動(dòng)調(diào)角器般采用齒差行星齒輪傳動(dòng)原理或齒差雙聯(lián)擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)原理，具有傳動(dòng)平穩(wěn)、強(qiáng)度高、調(diào)解范圍大等優(yōu)點(diǎn)，適用于高檔汽車駕駛員座椅。機(jī)械桿式調(diào)角器由可控氣彈簧和連接件組成，適用于大客車乘客座椅。調(diào)角器分為機(jī)械調(diào)角器和電動(dòng)調(diào)角器，機(jī)械調(diào)角器又包括機(jī)械板式調(diào)角器、機(jī)械桿式調(diào)角器、雙聯(lián)動(dòng)調(diào)角器等。3) 調(diào)角器調(diào)角器是對(duì)靠背、坐墊夾角進(jìn)行調(diào)整和鎖止的機(jī)構(gòu)。滑道位移的尺寸即座椅前后調(diào)整的距離需根據(jù)相應(yīng)人體尺寸和人機(jī)工程學(xué)原理確定， 般前后調(diào)整距離為0~177。2) 滑道滑道是調(diào)整座椅在車廂縱向水平位置前后位移的機(jī)構(gòu)，有單鎖止滑道和雙鎖止滑道之分，滑道的選用一般根據(jù)鎖止強(qiáng)度確定。1) 高度調(diào)整機(jī)構(gòu)高度調(diào)整機(jī)構(gòu)是調(diào)整座椅在車廂內(nèi)垂直位置上下移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，有機(jī)械調(diào)構(gòu)控空氣彈簧調(diào)整機(jī)構(gòu)氣動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)和電動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)等。格拉默公司生產(chǎn)的新型King空氣懸架座椅除剛度可調(diào)外，阻尼也為無級(jí)可調(diào)．以適應(yīng)不同的路況。為了使設(shè)計(jì)的座椅阻尼和剛度能更臺(tái)理地搭配，工程師們一般將座椅剛度和阻尼均設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式。在座椅設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)座椅的剛度、阻尼進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。減振元件一般是指減振器，它設(shè)計(jì)有固有的阻尼值，阻尼值越大，阻尼力越大。. 減振機(jī)構(gòu)座椅減振機(jī)構(gòu)主要包括彈性元件和減振元件。對(duì)于高靠背為使腰部、背部及肩部同時(shí)緊貼靠背，更好地起到支撐和安全保護(hù)作用，設(shè)計(jì)師把靠背設(shè)計(jì)成上下兩部分,并且角度可分別調(diào)整等。例如：為了避免因靠背型芯偏軟而造成的側(cè)背支撐在急轉(zhuǎn)彎時(shí)減小或失效．在靠背骨架兩側(cè)加焊凸起的側(cè)支撐板或支撐筋，將泡沫型芯加以支撐襯墊，保證支撐的有效性。圖13 嵌件法坐墊橫截面. 座椅骨架座椅骨架必須能夠承受一定的載荷，通常所