小型客車座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

1、. . . . I / 43摘 要汽車座椅是汽車車身的重要部件，一般由座墊與其骨架、靠背與其骨架、頭枕與其骨架，以與相應(yīng)的導(dǎo)向、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等基本部分組成。汽車座椅系統(tǒng)是用來在車給駕乘者支撐，并在保證方便進(jìn)出和駕駛操作的前提下提供駕乘者有效的約束。汽車座椅系統(tǒng)應(yīng)該提供駕乘者預(yù)期的可調(diào)節(jié)性和長途駕駛的舒適感。在車門關(guān)閉狀態(tài)、在座椅整個(gè)調(diào)節(jié)行程，座椅系統(tǒng)的操作應(yīng)該適于所有體形駕乘者進(jìn)行直觀的調(diào)控操作。同時(shí)汽車座椅也是保障車輛安全性能的一部分。汽車座椅設(shè)計(jì)的合理性與其質(zhì)量直接影響到乘員的安全性和舒適性。本設(shè)計(jì)主要結(jié)合人機(jī)工程學(xué)以與有關(guān)座椅的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行小型客車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)確定各部

2、分尺寸，完成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理分析設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了靜力分析。本設(shè)計(jì)中的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要包括前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以與角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了其結(jié)構(gòu)與工作原理。本設(shè)計(jì)為小型客車座椅生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)提供了參考，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：座椅、人機(jī)工程學(xué)、結(jié)構(gòu)、靜力分析 AbstractAbstractCar seat is an important auto body parts, generally by the seat and its skeleton, and skeleton back, head and skeleton, and the correspon

3、ding orientation, regulators and other basic parts. Car seat system is used to driving in the car who support and facilitate the access and drive to ensure the operation of driving under the premise of providing effective control.Car seat driving system should expect to provide adjustable and long-d

4、istance driving comfort. In the door closed, adjust the seat the entire trip, the seats should be suitable . . . . II / 43for operation of the system to carry out all the body driving control operation intuitive. At the same time protect the car seat is also part of vehicle safety performance. Car s

5、eat design and the quality of the reasonableness of a direct impact on passenger safety and comfort.The combination of ergonomic design, as well as the main seat of the national standards for small passenger seat of the structural design and analysis. According to various parts of ergonomics to dete

6、rmine the size of the completion of the structure adjustment, according to relevant national standards for the design of rational analysis and a static analysis.The design of the regulating agencies, including before and after adjusting the main body, a high degree of regulation of agencies and inst

7、itutions regulating the design point of view, the design of its structure and working principle.The seat is designed to mini-van production and provides a reference experiment, the actual production of a certain degree of guidance.Keywords:Keywords:chairs, ergonomics, structure, static analysis目 錄第

8、1 章 緒論 11.1 小型客車座椅的功用與設(shè)計(jì)要求 11.1.1 小型客車座椅的功用 1. . . . III / 431.1.2 小型客車座椅的設(shè)計(jì)要求 11.2 小型客車座椅結(jié)構(gòu) 21.3 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究容和意義 21.3.1 研究容 21.3.2 意義 21.4 CATIA 軟件 31.4.1 CATIA 軟件簡(jiǎn)介 31.4.2 CATIA 在本設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用 3第 2 章 座椅的方案設(shè)計(jì) 42.1 座椅的功能設(shè)計(jì)和尺寸控制 42.1.1 座椅的功能設(shè)計(jì) 42.1.2 座椅的尺寸控制 4第 3 章 小型客車座椅的骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 103.1 座椅的骨架設(shè)計(jì) 103.2 小型客車座椅的調(diào)節(jié)

9、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 123.2.1 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理與相關(guān)計(jì)算 123.2.2 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理與相關(guān)計(jì)算 133.2.3 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理 143.3 小型客車駕駛員座椅骨架整體結(jié)構(gòu) 15第 4 章 座椅骨架靜強(qiáng)度分析 164.1 汽車座椅靜強(qiáng)度法規(guī) 164.2 有限元算法在汽車座椅安全性研究中的應(yīng)用 184.3 對(duì)座椅底座骨架進(jìn)行靜強(qiáng)度分析 194.3.1 建立底座骨架模型并指定材料 194.3.2 進(jìn)入 CATIA 工程分析模塊并劃分網(wǎng)格 204.3.3 在靠背骨架上定義約束 204.3.4 在底座骨架上施加載荷 204.3.5 計(jì)算求解 214.3.6 結(jié)果分析 22第 5 章

10、 工藝過程設(shè)計(jì) 235.1 導(dǎo)軌上板工藝過程設(shè)計(jì) 235.2 連接塊工藝過程設(shè)計(jì) 245.3 導(dǎo)軌滑道工藝過程設(shè)計(jì) 25第 6 章 結(jié)論 27參考文獻(xiàn) 28. . . . IV / 43致 30附錄31附錄32. . . . 1 / 43第 1 章 緒 論1.1 小型客車座椅的功用與設(shè)計(jì)要求1.1.1 小型客車座椅的功用小型客車座椅是小型客車車身的重要部件，其主要功用是： 1)用來在車給駕乘者支撐，通過主要的支撐點(diǎn)支撐整個(gè)人體，使駕乘者在車輛行駛過程中能夠保證穩(wěn)定性；2)在車輛發(fā)生碰撞時(shí)能夠保證駕駛員的安全，汽車座椅的強(qiáng)度直接影響到駕駛員的生命安全。汽車座椅強(qiáng)度符合國家標(biāo)準(zhǔn)可以有效的保護(hù)駕駛員

11、的安全；3)給駕駛員提供舒適的駕駛環(huán)境，特別是在長途駕駛過程中，減少駕駛員的疲勞感；4)通過調(diào)節(jié)座椅得到合適的座椅位置可以使駕駛員更方便的駕駛車輛，使視野更加廣闊。1.1.2 小型客車座椅的設(shè)計(jì)要求 小型客車座椅作為客車重要的部件之一，其設(shè)計(jì)要求主要應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)： 1).安全設(shè)計(jì)時(shí)首先要絕對(duì)保證駕乘者的安全，這就要求座椅要有足夠的強(qiáng)度，在發(fā)生碰撞時(shí)，座椅不會(huì)或可以減輕對(duì)乘坐者造成傷害，并能起到一定的保護(hù)作用。2).操縱方便設(shè)計(jì)的座椅還需操縱方便，調(diào)整手柄和按鈕的布置必須在駕乘者伸手可與的位置，并符合常人的習(xí)慣且操縱力量適中。3).乘坐舒適設(shè)計(jì)的座椅必須能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然彎

12、曲，保證合理的體壓分布并使其肌肉松弛，上體通向大腿的血管不受壓迫，血液循環(huán)正常；并具有腰椎依托感、腰背部貼和感和側(cè)向穩(wěn)定感。能有效隔離或衰減路面不平產(chǎn)生的振動(dòng)，滿足大多數(shù)駕乘者坐姿舒適性的要求。4).生產(chǎn)成本設(shè)計(jì)的座椅必須在滿足強(qiáng)度的要求前提下盡量選用經(jīng)濟(jì)型材料。. . . . 2 / 431.2 小型客車座椅結(jié)構(gòu)小型客車座椅（如圖 1.1 所示）一般由頭枕、靠背、調(diào)節(jié)裝置、座墊和座椅連接件等組成，汽車座椅骨架是汽車座椅的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可分為靠背骨架、座墊骨架和調(diào)節(jié)裝置三個(gè)部分。1.3 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究容和意義1.3.1 研究容汽車座椅作為汽車重要的組成部分之一，對(duì)其性能的要求越來越高，研究的領(lǐng)域

13、也越來越廣。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)小型客車的座椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用 CATIA 繪圖軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。通過收集分析相關(guān)資料包括座椅的國家標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以與各個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。了解并掌握了駕駛員座椅的靠背骨架總成結(jié)構(gòu)與坐墊骨架總成結(jié)構(gòu)，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，結(jié)合駕駛員的操縱穩(wěn)定性、安全性與舒適性，確定了汽車座椅的結(jié)構(gòu)尺寸；學(xué)習(xí)三維制圖軟件，并繪制所設(shè)計(jì)座椅的三維實(shí)體造型。1.3.2 意義現(xiàn)代人越來越多地的時(shí)間在汽車中度過，座椅的安全與舒適直接影響到人們的健康與安全。座椅是汽車與人接觸的界面，人們?cè)谶x擇汽車時(shí)，往往首先接觸到的是它的座椅。汽車制造業(yè)正在迅速

14、地向全面數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試這種新方式轉(zhuǎn)化。在汽車產(chǎn)品開發(fā) CAC/CAM/CAE/PDM 環(huán)境下，傳統(tǒng)的實(shí)物模型被數(shù)字模型所取代。這使得汽車產(chǎn)品可以直接從設(shè)計(jì)階段進(jìn)入生產(chǎn)階段。實(shí)現(xiàn)了汽車開發(fā)過程中多學(xué)科、多領(lǐng)域的集成化、并行化和協(xié)同化，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期，獲得了更短的產(chǎn)品上市時(shí)間。在汽車座椅零部件上應(yīng)用新型材料，在保證強(qiáng)度要圖 1.1 小型客車駕駛員座椅簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖. . . . 3 / 43求的前提下，提高經(jīng)濟(jì)性能。本文的研究設(shè)計(jì)工作對(duì)于提高汽車座椅的安全性和舒適性有重要的意義。1.4 CATIA 軟件1.4.1 CATIA 軟件簡(jiǎn)介CATIA 是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。

15、作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。CATIA 系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的 3D 設(shè)計(jì)和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。CATIA 提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案提供了完整的 2D、3D、參數(shù)化混合建模與數(shù)據(jù)管理手段，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到最終電子樣機(jī)的建立；同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA 將機(jī)械設(shè)計(jì)，工程分析與仿真，數(shù)控加工和 CATweb 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解

16、決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境，特別是 CATIA 中的針對(duì)汽車、摩托車業(yè)的專用模塊,使 CATIA 擁有了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量與降低費(fèi)用的目的。1.4.2 CATIA 在本設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用基于上文中對(duì) CATIA 軟件的介紹，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中該軟件得到大量的應(yīng)用。其中，涉與到機(jī)械設(shè)計(jì)模塊中的曲線與曲面設(shè)計(jì)、草圖設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、工程繪圖和裝配設(shè)計(jì)等容，整體貫穿整個(gè)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。第 2 章 座椅的方案設(shè)計(jì)2.1 座椅的功能設(shè)計(jì)和尺寸控制2.1.1 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：. . . . 4 / 431).

17、 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，從而避免高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫向滑動(dòng)。不同的靠背傾角會(huì)導(dǎo)致不同的椎間盤壓力與背部肌負(fù)荷，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合理的靠背傾角。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。本設(shè)計(jì)靠背傾角調(diào)節(jié)圍為 100-115。2).座墊：座墊設(shè)計(jì)主要是座墊深度和座墊傾角的確定。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。座墊深度過大時(shí)，造成人體軀干相對(duì)前移，腰部得不到良好的支撐，引起疲勞；座墊深度過小時(shí)，會(huì)因大腿得不到良好的支撐而感到不舒適。

18、因此，座墊的深度應(yīng)按臀部至大腿表面全長的 3/4 設(shè)計(jì)，一般取 400480mm。座墊的傾角應(yīng)兼顧安全性和舒適性，一般為210。本設(shè)計(jì)座墊的深度取 450mm，座墊的傾角取 6。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。按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB11550-1995汽車座椅頭枕性能要求和試驗(yàn)方法 ，汽車座椅頭枕屬汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測(cè)項(xiàng)目之一，汽車前排座椅應(yīng)裝有頭枕。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)。頭枕正確的安裝位置十分重要，應(yīng)安

19、裝在至少與耳朵上緣平齊的地方，后腦與頭枕間的距離最好不要超過 10cm。本設(shè)計(jì)采用二位可調(diào)式。4).座椅骨架：座椅骨架是座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件，必須有足夠的強(qiáng)度并通過各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的載荷試驗(yàn)，它屬于汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測(cè)項(xiàng)目之一，應(yīng)符合GB15083-1994汽車座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求與實(shí)驗(yàn)方法的規(guī)定。2.1.2 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。坐姿是人體較自然的姿勢(shì)，有很多優(yōu)點(diǎn)。隨著自動(dòng)化程度的提高，越來越多的作業(yè)采用坐姿完成。坐姿將是操作人員未來作業(yè)的主要工作姿態(tài)。坐姿比立姿更有利于血液循環(huán)。坐姿將以腳支撐全身的狀況轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝尾恐稳?，有利于發(fā)揮腳的作用。 坐姿也存在一些缺點(diǎn)，

20、主要是限制了人體的活動(dòng)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。長期維持坐姿還會(huì)影響人的健康, 引起腹肌松弛,下肢腫脹，靜脈壓力增大，大腿局部受到壓力，增加血液回流阻力, 脊柱非正常彎曲, 以與對(duì)某些臟器官造. . . . 5 / 43成損害。 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。因此，欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然彎曲形態(tài), 軀干與大腿之間必須有大約 135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)。人坐著時(shí),

21、 大腿和上身的重量必須由座椅來支承。人體結(jié)構(gòu)在骨盆下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)。這兩塊小面積能夠支持大部分上身的重量。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。(如圖 2.1所示) 圖 2.1 使股骨處于正常位置的平坦座面座面上的臀部壓力分布應(yīng)是：在坐骨結(jié)節(jié)處最大, 由此向外,壓力逐漸減小,直至與座面前緣接觸的大腿下部,壓力為最小。不同用途的座椅, 兩點(diǎn)支承的作用不一樣。休息用的座椅, 體、腿夾角較大 ( 舒適角度約為 115), 坐著時(shí)身

22、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。人體與座椅之間的壓力分布稱為坐姿的體壓分布，坐姿的體壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。人就坐時(shí)，身體重量的大部分(約 80% )經(jīng)過臀部、背部隆起部分與其附著的肌肉壓在坐椅面上。但是，不論什么座面，保持一種固定的坐姿時(shí)間過長，臀部細(xì)血管參加循環(huán)的血液量就會(huì)減少，控制身體下部生理機(jī)能的功能將會(huì)下降，這種持續(xù)的復(fù)合作用在肌肉上會(huì)引起擠壓疲勞。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，對(duì)于腰肌也是這樣，. . . . 6 / 43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

23、種姿勢(shì)，長時(shí)間采取一種坐姿總會(huì)產(chǎn)生靜力疲勞。因此，任何一種座椅在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)考慮變換坐姿的可能性。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, 一般無需設(shè)置肩靠。腰靠支承是使背疼和疲勞減到最輕的主要措施。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。借助于適當(dāng)減短座深、把座墊前緣修圓和采用較軟的泡沫塑料座墊等措施可防止發(fā)生這種情況。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。座椅的設(shè)計(jì)必須有可能讓人經(jīng)常地改變自己的姿勢(shì)和位置，以便減輕壓力和活動(dòng)伸展各部分肌肉。座墊表

24、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)?？勘撑c座墊之間的夾角應(yīng)當(dāng)為 95左右，至少是 90，以避免因骨盆向前歪斜而彎腰，造成肌肉緊和受束縛。概括起來，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)。因此，最舒適的坐姿，是臀部稍離靠背向前移，使上體略向后傾斜，保持體腿夾角在 90115之間，小腿向前伸，大腿與小腿、小腿與腳面之間也有合適的夾角。 （如圖 2.2 所示）. . . . 7 / 43 圖 2.2 舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度 10120；15235；80390；904115；1005120；8

25、5695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。座位空間與座椅的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)保證適應(yīng)人體舒適坐姿的生理特征, 提供實(shí)現(xiàn)舒適坐態(tài)的支承條件。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、臀部與脊椎按適當(dāng)比例分別支承,其主要部分應(yīng)由坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)。 b. 人體上身應(yīng)保持穩(wěn)定。 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?d. 座面的高度應(yīng)確保大腿的肌肉和血管不受壓迫。 e. 坐者應(yīng)能方便、自如地變換姿勢(shì)而不致滑脫。 f. 座椅的位置和尺寸應(yīng)與工作臺(tái)、顯示裝置、操縱裝置相配合，以提高操作者的操作舒適性和方便性。對(duì)工作座椅設(shè)計(jì)的基本要求: a.

26、工作座椅的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)盡可能與坐姿工作的各種操作活動(dòng)要求相適應(yīng), 應(yīng)能使操作者在工作過程中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和操作。 b.工作座椅的座高和腰靠高必須是可調(diào)節(jié)的。座高調(diào)節(jié)圍在 GB 10000-88 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。工作座椅座面高度的調(diào)節(jié)方式可以是無級(jí)的或間隔 20 mm 為一檔的有級(jí)調(diào)節(jié)。工作座椅腰靠高度的調(diào)節(jié)方式為165 210 mm 間的無級(jí)調(diào)節(jié)。 c.工作座椅可調(diào)節(jié)部分的結(jié)構(gòu), 必須易于調(diào)節(jié), 保證調(diào)節(jié)好的位置在座椅使用過程中不會(huì)改變或松動(dòng)。d.

27、工作座椅各零部件的外露部分不得有易傷人的尖角銳邊, 各部結(jié)構(gòu)不得存在可能造成擠壓、剪鉗傷人的部分。 e.操作者無論坐在座椅前部、中部還是往后靠, 工作座椅座面和腰靠結(jié)構(gòu)均應(yīng)使坐者感到安全、舒適。 f.工作座椅腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的彈性和足夠的剛性。在座椅固定不動(dòng)的情況下, 腰靠承受 250 N 的水平方向作用力時(shí), 腰靠?jī)A角 不得超過 115 。. . . . 8 / 43g.工作座椅一般不設(shè)扶手, 需設(shè)扶手的座椅必須保證 操作人員作業(yè)活動(dòng)的安全性。 h.工作座椅的結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料應(yīng)耐用、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

28、參數(shù)，工作座椅的主要參數(shù)的取值圍列于表 2-1，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 2-1 工作座椅的主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值測(cè)量要點(diǎn)座高 mm360-480在座面上壓以 60kg，直徑 350mm 的半球狀重物時(shí)測(cè)量座寬 mm370-420在座椅轉(zhuǎn)動(dòng)軸與座面的交點(diǎn)處或座面深度方向二分之一處測(cè)量座深 mm360-390在腰靠 g=210mm 處測(cè)量，測(cè)量時(shí)為非受力狀態(tài)腰靠長 mm320-340腰靠寬 mm200-300腰靠厚 mm30-50腰靠上通過直徑 400mm 的半球狀物施以 250N 的力時(shí)測(cè)量腰靠高 mm165-210腰靠圓弧半徑 mm400-700座面傾角（）0-5腰靠

29、傾角（）95-115綜上所述，設(shè)計(jì)出尺寸控制圖（如圖 2.3 所示）. . . . 9 / 43圖 2.3 小型客車座椅尺寸控制圖. . . . 10 / 43第 3 章 小型客車座椅的骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)座椅骨架不但要承受人體質(zhì)量，同時(shí)還要經(jīng)受汽車啟動(dòng)、停止等重復(fù)動(dòng)作和沖撞事故的沖擊，屬于汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測(cè)項(xiàng)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(jí)豪華車上，主要特點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，但模具費(fèi)用和零件單價(jià)較高。根據(jù)

30、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。3.1 座椅的骨架設(shè)計(jì)1).靠背骨架：靠背骨架是一個(gè)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 3.1 所示圖 3.1 靠背骨架主要尺寸與結(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 3.2 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)定性和剛度

31、。主要尺寸（如圖 3.3 所示） 。. . . . 11 / 43圖 3.2 底座側(cè)板結(jié)構(gòu) a b圖 3.3 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(jì)座椅骨架采用鋼質(zhì)沖壓骨架。. . . . 12 / 433.2 小型客車座椅的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理與相關(guān)計(jì)算1).前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與工作原理前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如圖 3.4 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，其中導(dǎo)軌中間安有外導(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

32、止的目的。 圖 3.4 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2)前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)圍的計(jì)算如圖 3.5 所示，在與鎖止機(jī)構(gòu)相連接的外導(dǎo)軌下端，開有 10 個(gè) 40mm 等距分布的小孔，用于與鎖緊機(jī)構(gòu)相扣合。每個(gè)等距分布 10 個(gè)均為 2020mm 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（10-1）40=360mm。因此，前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)圍為 0-360mm，即 0-180mm。 圖 3.5 導(dǎo)軌等距孔. . . . 13 / 433.2.2 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理與相關(guān)計(jì)算1).高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與工作原理高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如圖 3.6 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(jī)構(gòu)下端

33、和上端分別固定在底座側(cè)板與軌道上時(shí)，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(gè)等腰梯形，具有穩(wěn)定的整體性，防止其自由變形。圖 3.6 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(dòng)時(shí)，連接桿 1 會(huì)沿調(diào)整螺桿軸向移動(dòng)，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(jī)構(gòu)主調(diào)整一側(cè)的垂直方向位移改變會(huì)

34、通過座椅側(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。2)高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)圍的計(jì)算在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，連接桿件 1 在調(diào)整螺桿軸向位移圍為 50mm，如圖 3.7，當(dāng)連接桿件 1 被調(diào)整到如圖所示位置時(shí)，. . . . 14 / 43mm106280981002500539050)3790(9050222222hmm5650106hh則，座椅在垂直方向上工共調(diào)節(jié) 256=112mm，因此，高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)圍為 0-112mm。 圖 3.7 高度調(diào)節(jié)簡(jiǎn)圖3.2.3 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)形式與工作原理本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為棘輪

35、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)。其工作原理為，當(dāng)角度調(diào)節(jié)操縱桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連動(dòng)桿同時(shí)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，連接在連動(dòng)桿上的板簧會(huì)逐漸卷縮，而帶動(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)下移，從而解除板和外側(cè)上板間的鎖止，此時(shí)當(dāng)操作者對(duì)靠背施以向后的力或者依靠板簧的恢復(fù)力，就可以對(duì)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(shí)，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(huì)回到初始位置，而所以機(jī)構(gòu)也會(huì)重新彈回外側(cè)上板的齒牙，對(duì)板和外側(cè)上板進(jìn)行鎖定。在整個(gè)調(diào)整過程中，通過連動(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)。角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)角度調(diào)節(jié)圍有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

36、圍活動(dòng)，即 100-115。. . . . 15 / 433.3 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(jī)械裝配模塊，裝配小型客車駕駛員座椅骨架總成如圖 3.8 所示。圖 3.8 小型客車座椅骨架結(jié)構(gòu)總成. . . . 16 / 43第 4 章 座椅骨架靜強(qiáng)度分析4.1 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，在給人們帶來便利和好處的同時(shí)，也給人類社會(huì)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、歐洲與日本技術(shù)法規(guī)體系，各個(gè)體系有不同的特點(diǎn)。

37、1)座椅總成靜強(qiáng)度法規(guī)：美國 FMVSS-207 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 ECE-R17中對(duì)座椅總成靜強(qiáng)度的規(guī)定與之類似。我國的 GB15083-1994 中對(duì)座椅總成靜強(qiáng)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(duì)其施加 20 倍座椅總成質(zhì)量的載荷，座椅與座椅固定點(diǎn)應(yīng)能承受以上載荷，座椅不得與車體分離。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。法規(guī)規(guī)定加載示意如圖 4.1 所示。2)座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)：圖 4.1 座椅總成靜強(qiáng)度規(guī)定加載.

38、. . . 17 / 43在 FMVSS-207 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 372Nm的載荷時(shí)，座椅應(yīng)能承受以上載荷。其加載示意圖如 4.2 所示。圖 4.2座椅總成靜強(qiáng)度規(guī)定加載我國也根據(jù)本國實(shí)際情況，制定了座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)，在 GB15083-1994中作了如下規(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 373Nm的載荷時(shí)，座椅應(yīng)能承受以上載荷。座椅與座椅固定點(diǎn)應(yīng)能承受以上載荷；鎖止機(jī)構(gòu)不得打開；位移與角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不得松脫。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、分析方法與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(yàn)儀器

39、和設(shè)備。所以，可用靜態(tài)試驗(yàn)代替動(dòng)態(tài)試驗(yàn)來對(duì)座椅進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種方法是通過分析各種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)或事故重現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的座椅有關(guān)部件上產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，把它換算成靜態(tài)負(fù)荷，然后簡(jiǎn)化為座椅的靜態(tài)試驗(yàn)。 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水平方向，從座椅后部向前。當(dāng)一只座椅有多于一個(gè)的乘坐位置時(shí)，應(yīng)對(duì)每個(gè)座位同時(shí)施加試驗(yàn)力，并應(yīng)有與座位數(shù)相等的上模板和下模板。. . . . 18 / 434.2 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

40、一種簡(jiǎn)單的物理模型由有限個(gè)單元通過有限個(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表示。因?yàn)樵谶B續(xù)體，場(chǎng)變量（包括位移、應(yīng)力、溫度、壓力、速度等）的實(shí)際變化是未知的，所以，假定在單元部，場(chǎng)變量的變化可以用一種比較簡(jiǎn)單的函數(shù)來逼近，這些近似函數(shù)用場(chǎng)變量在節(jié)點(diǎn)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(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，從而得到問題的近似解。1974 年，美國汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）曾召開有限元法在汽車結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)用的學(xué)術(shù)會(huì)議，總結(jié)和交流有限元法在汽車工程計(jì)算中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。座椅安全性設(shè)計(jì)的研究手段有很多。初期人們?cè)谠囼?yàn)室中利用

41、座椅靜態(tài)特性試驗(yàn)、臺(tái)車碰撞試驗(yàn)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(shí)較長以至于每一次修改設(shè)計(jì)的周期都很長。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。小型客車駕駛員座椅骨架屬于空間桿系結(jié)構(gòu)。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)。對(duì)于這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，運(yùn)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(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。受硬件設(shè)備與軟件水平的限制，當(dāng)時(shí)的座椅有限元模型都比較簡(jiǎn)單，單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)目

42、較少。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。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)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(duì)安全性要求的不斷提高，沖擊載荷作用下座椅的強(qiáng)度問題越來越受到人們的重視。碰撞試驗(yàn)是進(jìn)行座椅安全性研究最早采用的方法，但是碰撞試驗(yàn)費(fèi)用的昂貴和耗費(fèi)時(shí)間，使每一次修改設(shè)計(jì)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(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。例如在方案設(shè)

43、計(jì)階段就可以對(duì)座椅的沖擊強(qiáng)度特性有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，避免低劣的方案投入設(shè)計(jì)和開發(fā)；計(jì)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(jì)人員提供更詳細(xì)的資料，這是碰撞試驗(yàn)無法做到的。一汽輕型車廠與大學(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，國其它小型客車制造廠，也都開展了這方面的工作。. . . . 19 / 434.3 對(duì)座椅底座骨架進(jìn)行靜強(qiáng)度分析4.3.1 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(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。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 4.3所示

44、。圖 4.3 底座骨架簡(jiǎn)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 4.4 所示。圖 4.4 加載底座材料. . . . 20 / 434.3.2 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 & Simulation 中的 Generative Structural Analysis彈出圖 4.5 所示新的分析實(shí)例對(duì)話框。在對(duì)話框中選擇靜態(tài)分析（Static Analyses） ，單擊 OK 按鈕。2).網(wǎng)格劃分單元?jiǎng)澐质怯邢拊治龅牡谝豁?xiàng)重要工作。進(jìn)入 GPS（創(chuàng)成式零件結(jié)構(gòu)分析

45、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)。座椅靠背骨架均為殼體結(jié)構(gòu)，須把模型當(dāng)作薄殼模型來處理。給曲面模型定義三角形單元。4.3.3 在靠背骨架上定義約束1).位置約束由于分析的前提是假設(shè)除了底座部分的座椅骨架部件都為滿足法規(guī)要求的理想情況，進(jìn)而對(duì)底座骨架的兩側(cè)側(cè)板和中間板進(jìn)行有限元建模與靜強(qiáng)度分析。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） 。如圖 4.6 所示。圖 4.6 定義約束

46、4.3.4 在底座骨架上施加載荷我國的 GB15083-1994 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，座椅與座椅固定點(diǎn)應(yīng)能承受以上載荷，座椅不得與車體分離。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。如圖 4.7 所示。圖 4.5 新的分析實(shí)例對(duì)話框. . . . 21 / 43圖 4.7 施加載荷4.3.5 計(jì)算求解完成前期處理后，就可以進(jìn)行求解計(jì)算，通過 CATIA 默認(rèn)途徑計(jì)算后，可以得到相應(yīng)分析案例的結(jié)果圖形，如顯示應(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（顯示自動(dòng)劃分的

47、網(wǎng)格） 、用于顯示米塞斯等效應(yīng)力云圖和位移顯示圖等。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 4.8 所示。計(jì)算生成的報(bào)告顯示共劃分 4582個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖4 圖 4.8 顯示劃分的網(wǎng)格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。如圖 4.9 所示。. . . . 22 / 43圖 4.9 米塞斯等效應(yīng)力云圖由圖 4.9 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。沒有達(dá)到所選材料的屈服極限，因此，本畢業(yè)設(shè)計(jì)中底座骨架的結(jié)構(gòu)形式和材料均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)

48、底座靜強(qiáng)度的要求。4.3.6 結(jié)果分析通過對(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，滿足國際和國法規(guī)對(duì)靠背強(qiáng)度的要求。2). 所選定的材料在施加規(guī)定載荷后，測(cè)試結(jié)構(gòu)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足強(qiáng)度要求。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)果來看，其整體結(jié)構(gòu)與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。第 5 章 工藝過程設(shè)計(jì)制訂工藝過程的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度與位置精度等. . . . 23 / 43技術(shù)要

49、求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。5.1 導(dǎo)軌上板工藝過程設(shè)計(jì)導(dǎo)軌上板零件材料為 Q235圖 5.1 導(dǎo)軌上板零件圖工藝路線工序 1 下料工序 2 去除氧化皮工序 3 銑兩端面工序 4 鉆 10 通孔與 8 通孔工序 5 銑弧形孔工序 6 倒圓角工序 7 鉸孔工序 8 中間檢驗(yàn). . . . 24 / 43工序 9 倒未注圓角工序 10 去飛邊毛刺工序 11 清洗工序 12 最終檢驗(yàn)5.2 連接塊工藝過程設(shè)計(jì)連接塊材料為 Q235圖 5.2 連接塊零件圖

50、工藝路線工序 1 下料工序 2 去除氧化皮工序 3 裁板工序 4 鉆 10 通孔與 14 通孔工序 5 鉸孔 . . . . 25 / 43工序 6 沖壓工序 7 中間檢驗(yàn)工序 8 倒圓角工序 9 去飛邊毛刺工序 10 清洗工序 11 最終檢驗(yàn)5.3 導(dǎo)軌滑道工藝過程設(shè)計(jì)導(dǎo)軌滑道材料為 Q235圖 5.3 導(dǎo)軌滑道零件圖工藝路線工序 1 下料工序 2 去除氧化皮工序 3 沖壓 20mm20mm 孔. . . . 26 / 43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)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)，通過前期大量收集

51、相關(guān)資料主要包. . . . 27 / 43括有關(guān)座椅的國家標(biāo)準(zhǔn)以與試驗(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。通過對(duì)資料的加深理解和分析對(duì)提出的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改和完善，確定了尺寸控制圖。在設(shè)計(jì)過程中還學(xué)習(xí)了三維繪圖軟件，利用三維繪圖軟件進(jìn)行骨架結(jié)構(gòu)和各個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過這次對(duì)小型客車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，結(jié)合實(shí)際我所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)得以發(fā)揮，提高了解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)以與運(yùn)用三維和二維制圖軟件進(jìn)行制圖等專業(yè)能力水平。本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了小型客車座椅骨架整體結(jié)構(gòu)與各個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理。綜上所述，本次設(shè)計(jì)基本達(dá)到預(yù)

52、期目標(biāo)，完成了規(guī)定的任務(wù)。但一些細(xì)節(jié)方面做的還不夠完美，懇請(qǐng)各位老師同學(xué)給予批評(píng)指正。參考文獻(xiàn). . . . 28 / 431 志軍.汽車飾設(shè)計(jì)概論M.:人民交通,20082 武一民,閻世竟.從安全性談汽車座椅系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)J.設(shè)計(jì)與計(jì)算.1999(3): 26273 溫家騶.汽車廂美容與維修M.:化學(xué)工業(yè),20054 曉青.人性化的汽車座椅.汽車與配件J.上方汽車雜志社.2005(5) 26-295 燕峰 世國.汽車座椅的設(shè)計(jì)與優(yōu)化.科技大學(xué)學(xué)報(bào)J.科技大學(xué). 2004.10,27(5)6 以柏，徐溫玉，材料力學(xué)測(cè)試原理與試驗(yàn)，航空工業(yè)，19927 許英,朱序璋,宏剛等.汽車駕駛座椅的人機(jī)工程

53、學(xué)設(shè)計(jì)J.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2008.1,21(1)8 光耀,史繼鑫.談汽車座椅設(shè)計(jì)J.商用汽車雜志.2007(11):1181209 為民.汽車座椅結(jié)構(gòu)安全性與空氣懸掛式座椅減振性能研究D.:大學(xué)博士論文,200510 史惠麗.駕駛員座椅的人機(jī)工程學(xué)研究與設(shè)計(jì)D.:大學(xué)碩士論文,200511 段昀輝.汽車座椅靜強(qiáng)度改進(jìn)設(shè)計(jì)與頭枕安全性分析D.大學(xué)碩士論文.200412 余銘.新型轎車座椅靜強(qiáng)度特性有限元仿真分析研究D.:大學(xué)碩士論文,200713 GB15083-1994.汽車座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求與實(shí)驗(yàn)方法S.:中國標(biāo)準(zhǔn),199414 GB11550-1995.汽車座椅頭枕性能要求和試驗(yàn)方法S

54、.:中國標(biāo)準(zhǔn),199515 GB15083-2006.汽車座椅、座椅固定裝置與頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法S.:中國標(biāo)準(zhǔn),200616 汽車百科全書編纂委員會(huì).汽車百科全書（上冊(cè)）M.:機(jī)械工業(yè),199417 汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車工程手冊(cè)M.:人民交通,200118 K H E Kroemer, H B Kroemer, K E Kroemer-Elbert. Ergonomics-How to Design for Ease and Efficiency. Englewood Cliffs, New Jersey07632, U.S.A.: Prentice Hall Inc., 1994

55、.19 ECER17 Seat its anchorage and head restraint, Geneva, 199420 交通部公路科學(xué)研究所，省交通科學(xué)研究所.GB/T 13053-91 客車駕駛區(qū)尺寸M.：中國標(biāo)準(zhǔn)，199221 昆 印.汽車座椅設(shè)計(jì)與人機(jī)工程.工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)J.工業(yè)大學(xué).1997(13). . . . 29 / 43致 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以與一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是很難的。 在這里首先要感我的指導(dǎo)教師王天利教授。王老師平日里工

56、作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是王老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩王老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感我的母校工業(yè)大學(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境； 另外，還要感在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給予我?guī)椭拿恳晃焕蠋?，你們? . . . 30 / 43附 錄x=0.1:0.1:10;m2=5432;m1=24

57、5;u=m2/m1;x0=1.6;w0=2.*pi.*x0;w=2.*pi.*x;b=0.3;a=(1-w./w0).2).*(1+9-1./u.*(w./w0).2-1).2+4.*b.*b.*(w./w0).2.*(9-(1./u+1).*(w./w0).2).2;d=w./w0;g=9.8;y=w.*9./g.*sqrt(d.*d./(1+u)-1).2+4.*b.*b.*d.*d)./a);loglog(x,y)gridylabel(Fd/Gq/(s.m-1);legend(f0=1.2,r=9,u=9 );hold onx=0.1:0.1:10;m2=10534;m1=290;u=m

58、2/m1;x0=1.7;w0=2.*pi.*x0;w=2.*pi.*x;b=0.35;a=(1-w./w0).2).*(1+9-1./u.*(w./w0).2-1).2+4.*b.*b.*(w./w0).2.*(9-(1./u+1).*(w./w0).2).2;d=w./w0;g=9.8;y=w.*9./g.*sqrt(d.*d./(1+u)-1).2+4.*b.*b.*d.*d)./a);loglog(x,y). . . . 31 / 43附 錄CAR SEAT OF THE STATUS QUO AND DEVELOPMENT TRENDStudy abroad is accompanie

59、d by the seat of the birth of the car and started going through the hundred-year history, the development of a very mature, with the seat-related safety standards and regulations have been perfect. As early as age 60 in the 20th century, many foreign countries have developed national or industry on

60、car seat safety performance to ensure that the various regulations and standards, such as the United States to enforce laws and regulations of the Federal Motor Vehicle Safety (FMVSS) and industrial and commercial equipment manufacturers association (BIFMA) and other non-mandatory laws and regulatio