(毕业设计)小型客车座椅结构设计说明书(编辑修改稿)

(毕业设计)小型客车座椅结构设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

超过 115176。 , 需设扶手的座椅必须保证 操作人员作业活动的安全性。 、阻燃、无毒。 座垫、腰靠、扶手的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。 工作座椅的结构和主要参数 ， 工作座椅 的主要参数的取值范围列于表 21，表中所列参数 , 已经考虑了操作者穿鞋和着冬装的因素。 表 21 工作座椅的 主要参数 参数 数值 测量要点 座高 mm 360480 在座面上压以 60kg，直径 350mm的半球状重物时测量 座宽 mm 370420 在座椅转动轴与座面的交点处或座面深度方向二分之一处测量 座深 mm 360390 在腰靠 g=210mm处测量，测量时为非受力状态 腰靠长 mm 320340 腰靠宽 mm 200300 腰靠厚 mm 3050 腰靠上通过直径 400mm的半球状物 施以 250N的力时测量 腰靠高 mm 165210 腰靠圆弧半径 mm 400700 座面倾角（176。 ） 05 腰靠倾角（176。 ） 95115 本科生毕业设计（论文） 9 综上所述，设计出尺寸控制图（如图 ） 图 小型客车座椅尺寸控制图 本科生毕业设计（论文） 10 第 3章 小型客车 座椅的 骨架 结构设计 座椅骨架不但要承受人体质量，同时还要经受汽车启动、停止等重复动作和冲撞事故的冲击， 属于汽车整车强制认证检测项目之一。 骨架的结构主要分为钢质冲压骨架、管式骨架和合金铸造骨架三种，主体为金属焊接结构。 管材焊接骨架成本最低，但很难增加更多的 功能。 钢质冲压 骨架 有更大的功能配置灵活性，很多 附加的功能能够被直接加在 骨架 上。 合金铸造骨架主要用在高级豪华车上，主要特点是质量轻、强度高，但模具费用和零件单价较高。 根据汽车的设备能力、生产量和生产成本等情况，本设计 座椅骨架 为钢质冲压骨架。 座椅的骨架设计 1).靠背骨架 ： 靠背骨架是一个关键的结构件，在载荷传递路线中它把载荷传递给调角器，并最终传至地板，它直接关系到座椅的总体稳定性。 在前撞、侧撞尤其是后撞情况下，靠背骨架在撞击能量处理方面起到关键的乘员保护作用。 其主要尺寸和结构形式如图 所示 图 靠背骨架主要尺寸及结构形式 2).底座 骨架 ： 底座 骨架通过调角器与靠背连接，靠背 受到的载荷通过调角器传至底座再传到地板。 底座侧板结构 (如图 所示 )中，前杆和后杆隶属于座椅的高低调节总成， 用于保证其整体刚性连接。 中间板主要作用为增加横向稳定性 本科生毕业设计（论文） 11 和刚度。 主要尺寸（如图 所示）。 图 底座侧板结构 a b 图 主要尺寸 骨架的结构，主要可分为钢质冲压骨架、管式骨架和合金铸造骨架三种，本设计座椅骨架采用钢质冲压骨架。 本科生毕业设计（论文） 12 小型客车 座椅的调节机构设计 前后调节机构的工作原理及相关计算 1).前后调节机构的 结构 形式及工作原理 前后调节机构（ 如 图 所示 ）即座椅滑道，是纵向水平位置 的 调整机构，在本毕业设计中左右两侧均选用内外导轨式结构，两侧用前后调节操纵杆连接和控制，其中内导轨中间安有内外导轨锁止机构，当用前后调节操纵杆调整到合适位置时，松开操作杆，达到调节并锁止的目的。 图 前后调节机构 2)． 前后调节机构调节范围的计算 如图 所示， 在与锁止机构相连接的外导轨下端，开有 10 个 40mm 等距分布的小孔，用于与锁紧机构相扣合。 每个等距分布 10 个均为 20 20mm 的小方孔，锁止机构每次均占用 1 个小方孔， 则最大调节距离为 （ 101） 40=360mm。 因此， 前后调节机构调节范围为 0360mm，即 0177。 180mm。 图 导轨等距孔 本科生毕业设计（论文） 13 高度调节机构的工作原理及相关计算 1).高度调节机构的结构形式及工作原理 高度调节机 构（ 如 图 所示 ）主要由一套连 接杆件和调整螺杆组成，当 高度调节机构下端和 上端分别固定在底座侧板与轨道上时，铰接的杆件便与底座侧板、轨道和 调整螺杆组成了上下两个等腰梯形，具有稳定的整体性，防止其自由变形。 图 高度调节机构 其中，连接杆 2 与调整螺杆连接部分为光滑 通孔，与调整螺杆无螺纹一端相接合，在调整螺杆有螺纹部分与连接杆 1 的接触处， 将连 接杆件固定在调整螺杆有螺纹处和无螺纹处的中间，限制其沿调整螺杆轴向的自由度。 连接杆 1 与调整螺杆连接 部分为内螺纹结构，与调整螺杆的外螺纹相连接，当调整螺杆转动时， 连接杆 1 会沿调整螺杆轴向移动，改变连接杆 上下杆与调整螺杆的角度，从而使底座得到垂直方向的的位移改变。 调整过程中， 高度调节机构 主调整一侧的垂直方向位移改变会通过座椅侧板结构中的前后两个杆，带动另一侧的连 接机构产生垂直位移，达到底座在垂直方向位移整体改变的目的。 2)． 高度调节机构调节范围的计算 在本毕业设计中，连 接杆件 1 在调整螺杆轴向位移范围为 50mm，如图 ，当连 接杆件 1 被调整到如图所示位置 时， 本科生毕业设计（论文） 14 1 0 62 8 0 98 1 0 02 5 0 0539050)3790(905039。 222222 h mm 56501 0639。 hh mm 则 ，座椅在垂直方向上工共调节 2 56=112mm，因此， 高度调节机构调节范围为 0112mm。 图 高度调节简图 角度调节机构的工作原理 角度调节机构的结构形式及工作原理 本毕业设计中，角度调节机构为棘轮棘爪结构形式 ,是对靠背、座垫夹角进行调整和锁止的机构。 其工作原理为，当角度调节操纵杆进行转动时，连动杆同时随着转动，连接在连动杆上的板簧会逐渐卷缩，而带动锁止机构下移，从而解除内板和外侧上板间的锁止，此时当操作者对靠背施以向后的力或者依靠板 簧的恢复力，就可以对靠背的角度进行调节，当调整到合适角度位置时，松开角度调节操纵杆，在板簧的恢复力作用下，角度调节操纵杆会回到初始位置，而所以机构也会重新弹回外侧上板的齿牙内，对内板和外侧上板进行锁定。 在整个调整过程中，通过连动杆的连接，座椅两侧的角度调节机构会同步对靠背角度进行调节。 角度调节机构角度调节范围有内板上的弧形开槽确定，位于外侧上板的突出销，只能在圆弧开槽范围内活动，即 100176。 115176。 本科生毕业设计（论文） 15 小型客车驾驶员座椅骨架整体结构 根据本章所确定的主要座椅骨架结构，用 CAITIA 机械装配模块，装配小型 客车驾驶员座椅骨架总成如图 所示。 图 小型客车座椅骨架结构总成 本科生毕业设计（论文） 16 第 4章 座椅骨架静强度分析 汽车座椅静强度法规 汽车作为现代人类社会的交通工具，在给人们带来便利和好处的同时，也给人类社会带来了灾难，那就是交通事故。 为了确保汽车的安全，世界各国都制定了相应的安全标准和技术法规，但总的来说，有代表性的汽车安全技术法规有三大体系：美国、欧洲及日本技术法规体系，各个体系有不同的特点。 1)．座椅总成静强度法规： 美国 FMVSS207 对座椅总成静强度规定，在座椅总成质心处水平向前、水平向后，施加 20 倍 座椅总成质量的载荷，座椅应能承受以上载荷；在欧洲 ECER17中对座椅总成静强度的规定与之类似。 我国的 GB150831994 中对座椅总成静强度也作了类似规定，要求在座椅总成质心处水平向前、水平向后对其施加 20倍座椅总成质量的载荷，座椅及座椅固定点应能承受以上载荷，座椅不得与车体分离。 对于可 调式座椅，调节装置在试验中应能使座椅保持原调节位置，在试验后允许失去调节功能。 法规规定加载示意如 图 所示。 图 座椅总成静强度规定加载 本科生毕业设计（论文） 17 2)．座椅靠背静强度法规： 在 FMVSS207 法规中对靠背静强度规定， 对座椅靠背施加相对于座椅参考点R点，大小为 372Nm的载荷时，座椅应能承受以上载荷。 其加载示意图如 示。 图 座椅总成静强度规定加载 我国也根据本国实际情况，制定了座椅靠背静强度法规，在 GB150831994中作了如下规定，对座椅靠背施加相对于座椅参考点 R 点，大小为 373Nm 的载荷时，座椅应能承受以上载荷。 座椅及座椅固定点应能承受以上载荷；锁止机构不得打开；位移及角调节机构不得松脱。 用台车进行座椅动态碰撞模拟试验时，其测量方法、分析方法及精度等都存在很多困 难，并且需要投人许多资金用于购置试验仪器和设备。 所以，可用静态试验代替动态试验来对座椅进行评价，这种方法是通过分析各种动态试验或事故重现试验时测得的座椅有关部件上产生的动态负荷，把它换算成静态负荷，然后简化为座椅的静态试验。 进行座椅的静态试验时，必须用规定的试验装置对每个乘坐位置的座椅背部的不同高度施加规定的试验力，施力方向应位于相应乘坐位置的垂直中心面内水平方向，从座椅后部向前。 当一只座椅有多于一个的乘坐位置时，应对每个座位同时施加试验力，并应有与座位数相等的上模板和下模板。 本科生毕业设计（论文） 18 有限元算法在汽车座椅安全 性研究中的应用 有限元法的数学基础是变分原理和近似分割原理，在有限元法中，实际物体或连续介质，都用一种简单的物理模型 —— 由有限个单元通过有限个点（称之为节点或结点）相互联接而形成的组和体来表示。 因为在连续体内，场变量（包括位移、应力、温度、压力、速度等）的实际变化是未知的，所以，假定在单元内部，场变量的变化可以用一种比较简单的函数来逼近，这些近似函数用场变量在节点处的值来插值。 假定单元近似函数之后，就可以建立以节点的场变量为未知量的整个连续体的场方程，求解这种场方程，便可得到节点的场变量值，从而得到问题的近 似解。 1974 年，美国汽车工程师协会（ SAE）曾召开有限元法在汽车结构计算中应用的学术会议，总结和交流有限元法在汽车工程计算中的应用经验。 座椅安全性设计的研究手段有很多。 初期人们在试验室中利用座椅静态特性试验、台车碰撞试验等方法模拟各种工况，虽然取得了巨大的成功，但是耗资巨大、耗时较长以至于每一次修改设计的周期都很长。 随着计算机技术的不断发展，有限元算法逐渐运用到了汽车座椅安全性的研究中。 小型客车驾驶员 座椅骨架属于空间杆系结构。 对于驾驶员座椅，由于装有各种调节结构，其结构是非对称的；同时，汽车在行驶过程 中，座椅上承受着复杂的载荷，结构的各个杆件既受弯曲又受扭转。 对于这种复杂的结构，运用有限元法进行力学分析具有明显的优越性。 早期的汽车座椅骨架大都采用简单的钢管结构，因此，设计人员最早采用空间梁单元进行强度分析。 受硬件设备与软件水平的限制，当时的座椅有限元模型都比较简单，单元和节点数目较少。 随着座椅结构形式的不断变化，单纯用梁单元已不足以精确地描述座椅骨架的结构，于是，设计人员越来越多地使用了其他的单元形式建模，如空间板壳单元、实体单元等。 同时，随着计算机软硬件水平的迅速发展，出现了大量的高速图形工作站和多种大型通用有限元分析软件，使详细准确地描述座椅结构成为可能。 随着人们对安全性要求的不断提高，冲击载荷作用下座椅的强度问题越来越受到人们的重视。 碰撞试验是进行座椅安全性研究最早采用的方法，但是碰撞试验费用的昂贵和耗费时间，使每一次修改设 计的周期变得很长。 于是，人们转向另外一条研究座椅安全性的途径 模拟计算方法，随着计算机模拟计算的应用和发展，它的优点逐渐展现出来。 例如在方案设计阶段就可以对座椅的冲击强度特性有一个基本的认识，避免低劣的方案投入设计和开发；计算所得的详细数据，可以反映出每一细微部分的变形过程，为设 计人员提供更详细的资料，这是碰撞试验无法做到的。 一汽轻型车厂与吉林大学汽车学院合作进行的轻型车改型工作也获得了巨大的成功。 另外，国内其它 小型客车 制造厂，也都开展了这方面的工作。 本科生毕业设计（论文） 19 对座椅底座骨架进行静强度分析 建立底座骨架模型并指定材料 1).建立底座骨架模型 通过 CATIA 软件 机械设计中的零件设计和装配模块，组建座椅底座 骨架 的 简易模型。 其中， 座椅底座骨架的 两侧侧板 和中间板 均为厚度是 10mm 的冲压 板。 如图 所示。 图 底座骨架简易模型 2).加载底座骨架的材料 通过 CATIA 的材料加载功能，加载底座 骨架所定义的材料， 如图。