乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析规范
汽车驾驶员座椅强度及安全性分析
2010-04
重庆大学硕士学位论文
中文摘要
摘要
近年来，随着我国汽车工业的快速发展，人们对汽车安全性方面的要求越来 越高。汽车的安全性已经成为当今汽车研究的三大主题之一。作为汽车的重要组 成部分，座椅在为乘员提供舒适乘车环境的同时，也起到了决定性的保护作用， 从而成为汽车安全性研究中的重要部件。对汽车座椅进行合理设计可减轻事故发 生时对乘员的伤害程度。 汽车座椅的安全性设计目标就是尽可能避免座椅结构破 坏和功能失效情况的发生。与安全性相关的研究主要围绕座椅的静强度、冲击强 度以及疲劳强度的分析。
总体上数据采集方法有非破坏式数据采集方法和破坏式数据采集方法其中破坏式数据采集方法主要是自动断层扫描技术而非破坏式数据采集方法有接触式和非接触式数据采集方法在国内常用的逆向数据采集方法为非破坏式主要有利用三3d扫描3dscanner高密度点云highintensitypointsclouds逆向工程软件reverseengineeringsoftware特征提取曲面构造surface测量误差分析erroranalysiscad设计建模cadmodelcae辅助分析caeanalysiscam辅助制造camchc加工chcmachining产品或模具product快速成型快速模具rapidprototypingcaeanalysis被测物体parts重庆大学硕士学位论文汽车座椅仿真模型的建立11坐标测量机数据采集激光数据采集和数码摄像图片方式数据采集282923cadcae相关软件介绍catia软件介绍伴随着逆向工程及其相关技术的理论研究的深入进行其成果的商业应用也受到重视而逆向工程技术的工程应用的关键是开发专用的逆向工程软件
乘用车座椅定位分析与姿态调整机构设计
乘用车驾驶椅定位分析与姿态调整机构设计摘要: 汽车座椅是汽车的重要组成部分，一般由座垫及其骨架、靠背及其骨架、头枕及其骨架，以及相关的导向、调节机构等基本部分组成。
汽车座椅系统是用来在车内给驾乘者支撑，并在保证方便进出和驾驶操作的前提下提供驾乘者有效的约束。
汽车座椅系统应该提供驾乘者预期的可调节性和长途驾驶的舒适感。
在车门关闭状态、在座椅整个调节行程内，座椅系统的操作应该适于所有体形驾乘者进行直观的调控操作。
结合工效学设计,以及主要座椅国家标准为乘用车座椅的结构设计和分析，根据人机工程学确定各部分尺寸，完成调节机构的结构，依据国家相关标准进行合理分析设计。
这次设计为乘用车座椅生产与实验提供了一定的帮助，对于生产也有实际意义的指导作用。
关键词：座椅；人机工程学；结构；调节机构Passenger car driving seat positioning analysis and attitudeadjustment mechanism designAbstract: Car seat is an important auto body parts, generally by the seat and its skeleton, and skeleton back, head and skeleton, and the corresponding 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-distance driving comfort. In the door closed, adjust the seat the entire trip, the seats should be suitable for 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 seat 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 determine the size of the completion of the structure adjustment, according to relevant national standards for the design of rational analysis and a static analysis.This design provides a certain help for the production and experiment of passenger car seat, and also has practical significance for production.Keywords: Chairs；Ergonomics；Structure；Regulating mechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1绪论 (1)1.1 本课题研究的背景和意义 (1)1.1.1本课题研究的背景 (1)1.1.2本课题研究的意义 (1)1.2 本课题国内外研究现状 (1)1.2.1国内研究现状 (1)1.2.2国外研究现状 (3)1.3 研究内容 (5)2座椅概述及方案设计 (6)2.1 座椅的类型 (6)2.2座椅位置的调整 (7)2.3 座椅的功能设计 (7)2.4 座椅的尺寸设计 (8)3座椅的结构设计 (13)3.1 座椅的骨架设计 (13)3.2 乘用车座椅的调节机构设计 (14)3.2.1前后调节机构 (14)3.2.2角度调节机构的结构形式及工作原理 (14)3.3 乘用车乘客座椅和驾驶员座椅骨架整体结构 (15)4座椅减震器的结构及关键零部件设计 (18)4.1.1 上下座组件的设计 (18)4.1.2 调节手柄的设计 (19)4.1.3 阻尼器的设计 (19)5 结论 (23)参考文献 (24)谢辞 (25)1 绪论1.1本课题研究的背景和意义1.1.1本课题研究的背景随着经济发展水平提高，乘用车技术进步，乘用车座椅的设计被乘客越来越重视，乘客不仅要顺利到达目的地，驾驶人员舒适的驾驶乘用车。
驾驶员座椅安全带固定点强度分析报告
安全带锚固点坐标
X
Y
1517.6
-597.3
1459.4
-624.8计位置
Z 993.9
59 216.5
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
120%加载力保持阶段(时间从 0.16s-0.22s)， 三条链的位移曲线基本保持水平，这说明座椅 不再变形，座椅能承受120％加载力。
应力/应变图_左前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%
应力/应变图_左前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%
应力/应变图_左后连杆齿支架（厚度4.0mm）
材料： 16MnCr5 屈服强度：1187MPa 极限应力：1373MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_右前连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： ZSTE420 屈服强度：420MPa 极限应力：556.8MPa 极限应变：14.8%
应力/应变图_左前连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
应力/应变图_右内滑轨（厚度 1.8mm）
内滑轨存在拉断的风险！
材料： S650MC 屈服强度：650MPa 极限应力：700MPa 极限应变：10.0%
汽车座椅：通用强度要求
目录页码1.0. 范围 22.0. 强度要求 (2)2.1 前向/后向20G试验 (2)3.0. 后向座椅靠背力矩试验 (3)4.0. 座椅安全带锚具试验1 (4)5.0. 座椅安全带锚具试验2 (6)6.0. 座椅靠背使用人保护试验 (7)7.0. 头枕试验 (8)7.1 静态试验1（头枕刚度） (8)7.2 静态试验2（最大头枕强度） (8)7.3 动态试验 (9)8.0. 供应商职责 (10)1.0. 范围1.1 本规范规定了汽车座椅的通用强度要求。
如有必要提供不同于本规范内容的信息，则应将此类信息添加到适用规范控制文件以及相应的规范控制图纸中，并且此类信息的优先级应高于本规范中的相应内容。
1.2 开发测试期间，座椅试验必须使用本规范，而不是下表中列出的各国立法规定的试验。
但是，在量产测试过程中，应按照各规定试验要求进行座椅试验。
2.0. 强度要求2.1 前向/后向20G试验2.1.1 试验方法和前提条件1）将座椅组件固定在夹具上，进行台架试验。
2）如果座椅配备有安全带锚固装置，则本项试验应包括此装置。
3）前向和后向试验应只使用一件座椅组件试件。
试验顺序为，先进行前向试验，然后进行后向试验。
4）前向/后向试验中，座椅位置应分别符合以下2种情况。
a）前向/后向位置：距离最前端位置的第一个槽口。
（滑轨强度最不利的位置）b) 前向/后向位置：距离最后端位置的第一个槽口。
（滑轨强度最不利的位置）5）如果车辆配备有座椅下托盘，则应按照规范控制图纸上规定的下托盘负载要求对托盘施加试验重量。
为了稳固试验重量，应使用橡胶板，且应采用螺钉将橡胶板固定在托盘上。
运用公式0.27×10e-3×托盘体积=重量（kg）（仅为参考值）计算试验重量。
6) 如果座椅结构处于座椅强度最不利的位置，则应进行本项试验。
如果座椅配备有解吸机构且座椅符合PES-1139规范第2.1.2（4）、2.2.2（3）条的要求，则无需在这种座椅结构条件下进行试验。
汽车座椅安全带固定点强度分析
汽车座椅安全带固定点强度分析摘要：汽车座椅靠背有支撑乘员背部的作用，在舒适性评价中有很高的占比，由于靠背远离固定点，且靠背与固定点之间存在多个调节机构，如高调四连杆、靠背调角器、水平调节滑轨等，导致靠背受到震动易产生晃动，对于不同座椅，产生晃动的震动波形也不同。
针对靠背晃动问题综合考虑可行性、工艺性及成本等因素，选取高调四连杆作为研究对象，解决该问题，并提供一种该问题的解决思路。
关键词：汽车座椅；安全带；固定点；强度分析引言汽车座椅是汽车安全件的重要组成部分之一，它不仅可以给乘员提供支撑，还具有保护乘员避免或减少伤害的作用。
汽车座椅安全带固定点试验是车辆《公告》强制性试验项目。
在车辆发生碰撞事故时，如果安全带固定点强度不满足法规要求，则安全带固定点周围区域的撕裂或断裂是会造成人员伤亡。
为使座椅在整车碰撞过程中起到更好的保护作用，许多座椅企业会设计高于法规标准要求的性能产品。
一、汽车座椅概述乘坐汽车的舒适性分静态和动态两个场景。
静态舒适性主要取决于座椅的设计是否符合“人体工程学”。
简单来说，运用“人体工程学”提升座椅的舒适性可以总结为三个要点：座椅设计参考人体测量学数据；座椅具有可调节性，满足不同体型人群需求；座椅的位置与空间相协调。
此外，座椅不宜过软，过软的座椅不仅会对尾椎造成过大压力，导致损伤脊椎健康，还会压迫腿部，不利于血液循环。
以荣获J.D.Power2021大型MPV座椅质量第一的广汽传祺M8的座椅为例，安道拓基于人体工程学设计了高度贴合人体的座椅造型，使得人体与座椅之间的接触面积最大化，并采用多密度多硬度的泡沫给予乘坐者最有力的支撑。
同样在各系细分市场摘得座椅质量冠亚军的福特福克斯和小鹏G3i的座椅亦是如此。
安道拓不仅使得座椅兼具包裹性和支撑性，同时还配备电动腰托，使得不同身形的人群都能调节到最适合自己的支撑点。
蔚来赫赫有名的“女王副驾”同样来自安道拓。
“女王副驾”的座椅配备腿托和脚托，可以说是从上到下都提供舒适的包裹性。
座椅安全带锚固点强度分析规范
目录1．前言 (1)2．范围 (1)3．规范引用文件 (1)4．术语和定义 (1)5．使用软件 (1)6．模型介绍 (2)6.1模型描述 (2)6.2车辆和座椅要求 (2)6.3人体模块 (2)7．边界条件 (3)7.1车辆固定 (3)7.2加载条件 (4)8．分析结果 (4)9．评价标准 (4)1．前言本文件规定了乘用车和商用车座椅安全带安装固定点强度分析的相关要求、分析方法及评价准则。
2．范围本规范适用于安装了前向和后向座椅成年乘员用安全带安装固定点的M和N 类车辆。
3．规范引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
《GB 14167-2013 汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》4．术语和定义车型（vehicle type）：与固定点相连接的车辆或座椅构件的尺寸、外形和材料等方面无差异的一类机动车辆。
安全带有效固定点（effecitive belt anchorage）：将织带系于该点可获得与预期设计相同的安全带佩带状态。
地板（floor）：与车身侧围连接的车身底板，包括加强件和底板下面的纵、横梁。
座椅（seat）：可供一个成年人乘坐、带完整装饰的装置，可与车身框架一体，也可独立；可是单独的，也可是长条座椅的供一人乘坐的部分。
座椅固定装置（seat anchorage）:将座椅总成固定在车身构架上的系统，包括影响车身结构的部分。
位移装置（displacement system）：使座椅或其中一部分在无中间固定位置情况下移位或转动，便于乘员进入座椅后部乘坐的装置。
躯干限载装置（thorax load limiter function）：安全带、座椅等在碰撞时能限制施加在乘员躯干上约束力的大小的装置。
5．使用软件前处理：Hypermesh 、ANSA、Primer求解分析：LS-DYNA6．模型介绍6.1 模型描述座椅安全带安装固定点强度分析时需座椅总成数模、部分车身数据、座椅连接数据、假人模块、BOM 表等参数信息。
驾驶员座椅SE分析标准
驾驶员座椅分析标准1.工具可达性1.1安装使用预紧工具、定扭力工具或电动工具是否满足装配空间要求（预紧工具、电动工具与周围零部件间隙至少7mm；定扭力扳手、套筒与周围零部件间隙至少2mm，定扭力扳手旋转角度至少60°）；1.2.考虑座椅在前后移动状态下，工具操作空间是否满足要求（电动座椅需带电才能前后移动，手动座椅可以前后移动）。
1.3针对共线生产，工具是否可通用；2.装配工艺可行性2.1 座椅与车身存在定位导向结构，定位导向结构合理；2.2 定位导向结构便于作业员工观察,座椅定位销的前端倒角处理。
2.3 线束便于员工插接，线束插头要求数量尽量少，将主\副驾驶员座椅通风、按摩、电加热线束插接集成为一个大插件，减少座椅总成的插件数量方便装配2.4车型进行安装驾驶员座椅总成过程中插接线束端子数量过多，插接时间过长，影响生产节拍。
对策：要求前排座椅与座舱线束插接端子为1个2.5线束插接操作空间满足双手拆解要求（大于100mm）；2.6安装位置剖面结构要求避免力矩衰减(考虑地板钣金间间隙、胶以及地毯影响)。
2.7座椅地脚一半在地板上，一半搭接在焊缝胶上，未与地板贴合，中间有缝隙，导致紧固后力矩衰减。
座椅地脚未与地板贴合对策：1：地脚位置设计避开焊缝胶，建议地脚边缘与焊缝胶边缘距离15mm以上。
2：在地脚下面增加增加3mm厚垫片，避开焊缝胶。
方案一：地脚位置设计避开焊方案二：增加3mm厚2.8满足电动座椅前后移动，前后移动后满足工具操作空间2.9装配顺序是否存在问题；2.10 座垫装配时是否与安全带锁止器等存在干涉。
2.11针对主副驾驶为电动座椅的配置（座椅装配时能通电），需确认前后极限位置满足工具空间要求。
2.12 针对主副驾驶为电动座椅的配置（座椅装配时未通电），电动座椅的供货状态满足前、后安装点工具操作空间，工具与座椅不发生干涉。
2.13针对主副驾驶为电动座椅的配置，电动座椅的供货状态满足安装点工具操作空间（如图），工具与座椅不发生干涉。
乘用车座椅总成标准
本标准规定了乘用车座椅总成的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存。
本标准适用于M1 类车辆的前排座椅总成。
本标准不适用于折叠式的附加座椅、侧向座椅。
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 8410 汽车内饰材料的燃烧特性GB ll550 汽车座椅头枕性能要求和试验方法GB 11552—1999 轿车内部凸出物GB/T 11563—1995 汽车 H 点确定程序GB l4167 汽车安全带安装固定点GB l5083 汽车座椅系统强度要求及试验方法QC/T 55—1993 汽车座椅动态舒适性试验方法SAE J826--2002 H 点测量仪和设计模型步骤和规范SAE Jl351—1993 绝缘材料的气味试验SAE Jl756—1994 汽车内饰材料确定成雾特性的试验下列术语和定义适用于本标准。
零部件装配完整的座椅。
汽车内最前排的座椅总成，也分为驾驶座总成和副驾驶座总成。
3.3在前排座椅总成中用于支持乘员坐骨和大腿的那一部分，可以通过联接方式与前靠背装配在一起。
前座垫总成可以有一个前后可调的或高度可调的调节机构。
在前排座椅总成中用于支持乘员背部的那一部分，前靠背总成可以用调角器来调节靠背的角度。
4.1 一般要求4.1.1 座椅总成应符合本标准的要求，并按经规定程序批准的产品图样和技术文件制造。
4.1.2 座椅表面不得有任何可能危及乘员安全的粗糙面或尖棱，应符合 GB ll552—1999 的要求。
4.1.3 所有面套应符合其对应图样的缝制及外观要求。
4.1.4 座椅表面应无污染、破损、开裂等缺陷以及客户不能接受的褶皱。
4.1.5 座椅 H 点的测量按 GB/T 11563—1995 ，应满足设计要求，允许误差为±15mm。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Q/JLY J711 -2008
乘用车驾驶员座椅安装点静刚度
CAE分析规范
编制：
校对：
审核：
审定：
标准化：
批准：
浙江吉利汽车研究院有限公司
二〇〇八年九月
前言
为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本标准。
本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。
本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。
本规范主要起草人：汤志鸿。
本规范于2008年9月5日发布并实施。
1 范围
本标准规定了乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。
本标准适用于乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析。
2 软硬件设施
a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN；
b)硬件设施：高性能计算机。
3 输入条件
3.1 白车身有限元模型
乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下：
a)白车身各个零件的网格数据；
b)白车身焊点数据；
c)各个零件的材料数据；
d)各个零件的厚度数据。
3.2 白车身3D几何模型
乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下：
a)白车身各个零件的厚度或厚度线；
b)白车身几何焊点数据；
c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉；
d)白车身各个零件的明细表。
4 输出物
乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型驾驶员座椅安装点静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1驾驶员座椅安装点静刚度分析报告》），报告内容的按7规定的内容编制。
5 分析方法
5.1 分析模型
分析模型包括白车身的有限元模型（不含四门两盖和前、后挡风玻璃），钣金件均采用壳单元模拟。
5.2 分析模型建立
建立有限元模型，应符合下列要求：
a)白车身各个零件的网格质量应符合求解器的要求；
b)白车身同一总成的零件，须放在同一个“集合”里；
c)白车身各个零件的材料，须与明细表规定的材料相对应；
d)白车身各个零件的厚度，须与明细表规定的厚度相对应；
e)焊点几何坐标须与3D焊点坐标一致，焊点连接的层数须明确，焊点单元的直径设为6mm；
f)白车身有限元模型的质量应该与实车相等。
5.3 刚度分析
刚度分析，包括以下内容：
a)定义分析类型为静态线性分析；
b)定义输出结果类型包括位移和应力；
c)定义刚度分析求解工况。
5.4 分析工况
5.4.1 约束条件
如图1所示，约束前、后减震器座处的X、Y、Z方向平动自由度。
5.4.2 载荷条件
分以下四种工况，如图1所示：
a)工况1：在驾驶员座椅左前安装点Z方向施加1400N的力；
b)工况2：在驾驶员座椅右前安装点Z方向施加1400N的力；
c)工况3：在驾驶员座椅右后安装点Z方向施加1400N的力；
d)工况4：在驾驶员座椅左后安装点Z方向施加1400N的力。
图1 乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析工况示意图
6 分析数据处理
乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的数据处理主要是刚度值的计算，其计算公式为：
式中：
K——刚度值，单位牛顿/毫米（N/mm）；
F——施加在各安装点的Z向载荷，单位牛顿（N）；
——对应安装点的Z向位移，单位毫米（mm）。
7 分析报告
乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的分析报告统一为PDF格式的文档，其报告内容如下：
a)分析结论；
b)分析总体概述；
c)分析模型概述；
d)分析工况；
e)分析结果；
f)分析文件归档清单。
__________________________。