汽车后排座椅结构安全性设计与优化探析_顾芮玮
汽车后座椅骨架行李冲击分析与结构优化
汽车后座椅骨架行李冲击分析与结构优化
明宇
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2016(000)001
【摘要】为减少交通事故中行李块冲击引起的后排乘员伤亡,设计安全可靠的后排座椅骨架结构,使之通过ECE R17法规标准是当前后排座椅设计的基本要求.以某汽车后排座椅骨架为研究对象,建立其精确的CAD模型,按照ECE R17法规要求,运用非线性有限元方法对其进行仿真研究.计算结果表明座椅骨架及固定安装支架存在两个问题:(1)该分体式座椅骨架吸能和抗变形能力严重不足;(2)座椅骨架固定点连接支架不够牢固,在冲击工况下易脱落.根据试验及仿真结果,提出改变该分体式座椅骨架为整体式座椅骨架,提高座椅骨架的整体刚度,增强抗变形能力;中部安装支架采用整体式结构,其余安装支架结构不变,厚度增加0.5 mm.通过对改进方案进行分析验证,表明改进后方案抗变形能力优于分体式结构,满足法规要求.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】明宇
【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研发总院预研与基础技术研究院,安徽芜湖241009
【正文语种】中文
【中图分类】U463.83+6
【相关文献】
1.移动行李对后排座椅冲击的仿真分析与结构优化 [J], 马瑞雪;王欣;张科峰
2.行李箱冲击中后座椅支撑梁结构优化 [J], 徐钧;孙开军;金爱君;李国林;李宏华;赵福全;
3.行李箱冲击中后座椅支撑梁结构优化 [J], 徐钧;孙开军;金爱君;李国林;李宏华;赵福全
4.汽车后排座椅行李箱冲击的仿真分析及结构优化 [J], 战楠;吴迪;卜晓兵;耿动梁
5.行李箱冲击中后座椅结构优化分析 [J], 李旭亮;崔俊杰
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某款轿车后排安全带固定点结构优化设计
362019 年 第 2 期汽车安全带固定点强度是保证安全带在被动安全中能否发挥作用的决定性因素。
为了进行某款国产轿车后排安全带固定点结构优化设计，通过HyperWorks软件进行前处理，在LS-DYNA求解器中进行分图2 加载规定析求解，并提出两种优化方案，仿真结果1.4 评价标准表明所提出的方案提高了安全带固定点强根据GB14167-2006《汽车安全带安装度并且满足国家法规要求。
固定点》标准的要求，安全带安装固定点及其附近范围在试验载荷下允许发生永久变形安全带是提高汽车被动安全的重要措施或裂纹，但是安全带不能脱落并且产生的位之一，而安全带固定点是保障安全带能否发移需要在规定范围之内。
挥作用的决定性因素，GB 14167-2006《汽2 安全带固定点结构优化设计车安全带安装固定点》对安全带固定点的技安全带安装固定点最容易发生破坏的是[1]术要求予以了明确规定。
本文以某款国产底板沿加强板后翻边被割裂，侧围上安全带轿车为例，根据参考试验确定的固定点薄弱固定点失效。
针对这个情况，为了提高安全[2][3]位置，通过LS-DYNA显式积分法对优化带固定点的强度以及安全性，在以满足试验后的后排安全带固定点模型进行仿真，并对法规标准的基础上，对该种安全带固定点结固定点结构进行分析优化，以满足国家法规构提出以下两种优化方案：①底板安全带固规定。
定点处在纵梁下部新增件，属性为B340LA，1安全带固定点分析方法料厚1.5 mm，如图3所示。
②侧围安全带固1.1 有限元模型建立定点处在侧围内板外面新增件，属性为为了便于分析和保证分析模型的精度，B210P1，料厚1.0 mm，见图4。
[4]去除了不必要的倒角和小孔，利用CATIA建立有限元优化模型，分析模型包括：后排座椅、侧围、底板、包裹架、顶盖和加载装置。
通过HyperWorks软件对此模型进行必要的前处理，基本网格单元大小采用10mm，最终有限元分析模型如图1所示。
汽车座椅研究报告
汽车座椅研究报告1. 引言汽车座椅作为乘车过程中的重要组成部分，对乘坐舒适度和安全性起着至关重要的作用。
近年来，随着汽车行业的快速发展，人们对汽车座椅的要求也越来越高。
本文将对当前汽车座椅的设计和使用情况进行调研和分析，以期为汽车座椅的改进提供有效的建议。
2. 市场调研2.1 汽车座椅分类根据功能和用途，汽车座椅可以分为驾驶员座椅、副驾驶员座椅、乘客座椅和后排座椅等。
不同座椅的设计和要求各有不同，但基本都需要考虑乘坐舒适度和安全性。
2.2 汽车座椅设计趋势随着汽车市场的竞争加剧，汽车座椅的设计趋势也在不断演变。
以下是当前汽车座椅设计的主要趋势：•加强乘坐舒适性：更加人性化的设计，如座椅形状、材料选择和座椅调节功能等，提高乘车体验。
•提升座椅的安全性：通过改善座椅结构和使用材料，提高座椅的安全性能，如抗冲击、防滑等。
•绿色环保设计：采用环保材料，降低对环境的影响。
•智能化设计：结合人工智能技术，实现座椅的智能调节和预测功能，提供更加个性化的乘车体验。
2.3 汽车座椅市场前景据市场调研数据显示，全球汽车座椅市场规模呈现逐年增长的趋势。
随着全球汽车产量的增加，汽车座椅的需求也将持续增长。
在未来几年内，汽车座椅市场有望保持稳定增长，并向个性化、智能化方向发展。
3. 汽车座椅设计与研发3.1 座椅人体工学设计座椅人体工学设计是汽车座椅设计的重要方面，旨在提高乘坐舒适性和人体健康。
主要包括座椅形状设计、座椅调节功能、材料选择等。
座椅形状设计需要考虑人体工学原理，使得座椅与乘客的体型相适应，减少不适感。
座椅调节功能包括前后调节、高低调节、角度调节等，以满足不同乘客个体差异的需求。
材料选择需要考虑舒适性和耐久性，如座椅填充材料、面料选择等。
3.2 座椅的安全性设计座椅的安全性设计是保障乘客安全的重要环节。
座椅的结构设计应具备良好的承载能力和抗冲击能力，以减少碰撞时的伤害。
同时，座椅的材料选择也需要具备一定的防滑性能，避免乘客在行车过程中滑动或发生意外。
汽车儿童安全座椅设计毕业论文
汽车儿童安全座椅设计毕业论文绝密文件，核心资料，拒绝盗版，支持正版，从我做起，一切是在为了方便大家～知识就是力量～题目:汽车儿童安全座椅设计系别: 机械系专业: 工业设计班级: KT1013—6学生姓名:学号: 20109130618指导教师:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密? ，在____年解密后适用本授权书。
本论文? 不保密?。
属于(请在以上方框内打“?”)学位论文作者签名: 指导教师签名:日期: 年月日日期: 年月日摘要随着社会经济的发展与文化水平的逐渐提高，日常设计理念，民主设计思想，安全功能主义信念等迅速崛起，现代主义设计思潮迅速风靡全球，尤其是与我们生活息息相关的交通安全工具的设计。
伴随着汽车工业的发展，儿童对今天交通工具的使用已经相当普及，汽车儿童安全座椅等用品的安全性设计也逐渐突破了传统的设计思维，更多的是强调了人性化设计的需求，由于在诸多交通事故中由于儿童身体的脆弱性，大部分在交通事故中的儿童都不幸遇难，所以汽车儿童座椅逐渐得到重视，尤其是儿童安全座椅的安全性与舒适性设计，安逸、轻松等体验是它得到普遍适用性的必要因素之一，特它逐渐开始代表一种安全意识的生活，安全性与美观已成为消费者考虑的一个重要因素，成为消费者是否喜欢的一项重要指标。
汽车后排座椅安装点结构优化设计
汽车后排座椅安装点结构优化设计作者：王伟段茂才刘剑来源：《中国新技术新产品》2015年第08期摘要：某轿车在开展儿童座椅固定点强度试验时，后排座椅锁钩与车身钣金连接处被撕裂，导致实际加载力无法达到试验要求，试验失败。
本文针对安装座椅锁钩处的车身钣金结构及关联件进行分析，提出解决方案，经CAE仿真分析，优化后结构满足ISOFIX强度试验要求。
关键词：ISOFIX；强度试验；结构优化中图分类号：U463 文献标识码：AISOFIX（International Standards Organisation FIX）是用来固定儿童座椅的一个标准系统。
ISOFIX系统由两个下固定点和一个上固定点组成，可以使儿童座椅与车身地板间建立一个刚性的连接。
现在美国、欧盟和国内法规都对ISOFIX强度测试提出明确的要求，本文主要针对某轿车儿童座椅固定点强度试验过程中座椅锁钩与侧围钣金处被撕裂问题，结合法规要求，采用CAE仿真技术对此处进行设计和优化。
1 试验结果根据ECE R14法规要求，ISOFIX系统强度试验需开展4项小试验：分别为正前、左斜、右斜方向的下固定点强度试验和正前方向的上&下固定点强度试验。
某轿车在开展正前方向的上&下固定点强度试验时，座椅锁钩与车身连接处被撕裂，结果如图1所示。
2 缺陷分析通过分析座椅锁钩处车身强度、锁钩的三个固定点受力等方面因素，该车型安装锁钩处车身强度不足、锁钩的三个固定点应力集中且受力不均，导致车身处被撕裂，引起试验失效。
3 结构优化3.1 车身结构优化考虑到锁钩安装处只有一层钣金（1.5mm、B210P1），强度不足，无法满足座椅锁钩处所受的拉力。
安装锁钩的三个螺栓受力不均，受到横向拉力时最外侧螺栓安装处受力最大，此处钣金首先被撕裂，其余两个螺栓无法承受全部拉力也被拉脱，如图2所示。
结合以上失效风险进行分析，需对下部两个螺栓处钣金强度进行补强，增加螺母板及两处焊点，以增加受力面积，减小因受力不均带来的单点撕裂风险，如图3所示。
汽车碰撞安全性能的试验与结构优化设计
汽车碰撞安全性能的试验与结构优化设计随着汽车行业的飞速发展，人们对汽车安全性能的要求也越来越高。
碰撞安全性是评价一辆汽车的重要指标之一。
为了提高汽车在碰撞事故中的安全性能，需要进行相关试验以及结构优化设计。
本文将探讨汽车碰撞安全性能试验的方法和结构优化设计的原则。
一、汽车碰撞安全性能试验汽车碰撞安全性能试验是评估汽车在碰撞事故中的表现的重要手段。
为了真实地模拟碰撞事故，常见的试验方法包括正面碰撞试验、侧面碰撞试验和倒车碰撞试验等。
这些试验能够评估汽车的结构强度、刚度、吸能能力以及乘员保护性能。
在正面碰撞试验中，常用的试验方法是高速公路碰撞试验。
这种试验通过模拟两辆车正面相撞的情况，评估车辆在碰撞中的变形和乘员保护能力。
试验过程需要将测试车辆安装在专用的试验台上，并在事故模拟时记录车辆的变形情况以及乘员的动态数据。
侧面碰撞试验是模拟汽车被另一辆车侧面撞击的情况。
这种碰撞方式容易造成乘员的受伤，因此侧面碰撞试验对于评估汽车的乘员保护性能至关重要。
试验中，将测试车辆安装在专用的试验台上，并以特定的速度和角度进行碰撞。
评估指标包括车辆的整体刚度、侧面挡板的吸能能力以及乘员侧面安全气囊的效果等。
倒车碰撞试验是模拟汽车在倒车过程中与障碍物相碰的情况。
常见的试验方法包括障碍物移动试验和障碍物静止试验。
试验中，将测试车辆安装在倒车试验台上，并在特定的速度下与障碍物碰撞。
评估指标包括倒车雷达的准确性、刹车系统的敏感性以及车辆的避撞能力等。
二、结构优化设计通过汽车碰撞安全性能试验，可以获得车辆在碰撞中的数据，进而进行结构优化设计。
结构优化设计的目标是在不改变车辆整体尺寸和重量的前提下，提高车辆的结构刚度和吸能能力，以增加碰撞时的乘员保护性能。
首先，通过数值模拟分析，确定车辆结构的关键部位和热点。
然后，采用材料以及槽口等方式对这些部位进行优化设计，以提高车辆的结构刚度和吸能能力。
此外，还需要考虑乘员的安全气囊和安全带等被动安全装置的布置，以保护乘员在碰撞过程中的安全。
汽车座椅人机舒适性及布置设计指导
汽车座椅人机舒适性及布置设计指导汽车座椅是影响驾驶员和乘客舒适性的重要因素之一，人机舒适性及布置设计对于汽车座椅的设计至关重要。
本文将从人体工学、座椅材料和功能性布置三个方面探讨汽车座椅人机舒适性及布置设计的指导。
首先，人体工学是指研究人类在特定工作环境下，为了适应其工作姿势、工作强度和工作节奏所采取的生理和心理的反应方式。
在汽车座椅设计中，人体工学起着重要的作用。
首先，座椅的形状和结构应与人体曲线相匹配，以提供良好的支撑和舒适的坐姿。
其次，座椅的高度和角度应可调节，以适应不同身高和体型的驾驶员和乘客。
此外，座椅的头枕和腰靠应能够提供良好的支撑，以减轻颈椎和腰椎的疲劳。
人体工学设计还应考虑到座椅的材料选择和使用寿命，以确保长时间使用时的舒适性和耐久性。
其次，座椅材料对于人机舒适性有着重要影响。
座椅的材料应具有透气性、舒适性和耐磨性。
透气性是指座椅能否在长时间使用时提供足够的通风，以防止皮肤过热和出汗。
舒适性是指座椅能否提供足够的软硬度和弹性，以减轻长时间坐姿带来的不适。
耐磨性是指座椅的材料能否经受长时间使用和摩擦，以保持良好的外观和舒适性。
目前，许多汽车座椅采用高级材料，如皮革或织物，以提供更高的舒适性和耐用性。
最后，座椅的功能性布置是汽车座椅设计中的关键要素之一、座椅的功能性布置应考虑到驾驶员和乘客的实际需求。
例如，座椅上应配备方便调节的控制装置，如显著的调节按钮和旋钮，以便驾驶员和乘客在行车过程中可以方便地调整座椅的位置和角度。
此外，座椅上还可以配置高级功能，如座椅加热和通风、按摩功能等，以提供更高的舒适性和愉悦感。
座椅的功能性布置还应与车内其他设备相协调，以确保驾驶和乘坐的便利性和安全性。
综上所述，人机舒适性及布置设计对汽车座椅的设计至关重要。
人体工学、座椅材料和功能性布置是指导汽车座椅人机舒适性及布置设计的关键要素。
通过合理的人体工学设计、选择优质的座椅材料和考虑功能性布置，可以提高汽车座椅的舒适性和使用寿命，为驾驶员和乘客提供更好的乘坐体验。
汽车后排座椅行李箱冲击的仿真分析及结构优化
收稿日期：２０１８－１１－２２作者简介：战楠，博士后，高级工程师，主要研究方向为汽车结构刚强度及疲劳耐久㊁有限元仿真及结构优化㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｎａｎ＠ｃａｔａｒｃ ａｃ ｃｎ㊂ＤＯＩ：１０ １９４６６／ｊ ｃｎｋｉ １６７４－１９８６ ２０１９ ０６ ００２汽车后排座椅行李箱冲击的仿真分析及结构优化战楠，吴迪，卜晓兵，耿动梁（中国汽车技术研究中心有限公司，天津３００３００）摘要：汽车座椅是乘员和汽车之间重要连接纽带，是保证乘员安全的关键零部件之一㊂为提高汽车座椅的安全性能，减少后排乘员因再次碰撞引起的伤亡，国标ＧＢ１５０８３－２００６补充了对移动行李后排乘员防护的特殊规定㊂以某型汽车后排座椅骨架为研究对象，建立仿真模型，运用非线性有限元方法进行仿真研究㊂计算结果表明该款座椅在行李箱冲击工况中刚度不足，靠背出现了失稳现象㊂根据仿真结果，提出了优化方案，提高座椅骨架的整体刚度，增强抗变形能力㊂通过对优化方案进行仿真验证，优化后的后排座椅结构抗冲击能力提升显著，可以满足强制法规的要求㊂关键词：后排座椅；行李箱冲击；优化结构；仿真分析中图分类号：Ｕ４６２ １㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀文章编号：１６７４－１９８６（２０１９）０６－００５－０４ＳａｆｅｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＶｅｈｉｃｌｅＲｅａｒＳｅａｔＬｕｇｇａｇｅＩｍｐａｃｔＺＨＡＮＮａｎ，ＷＵＤｉ，ＢＵＸｉａｏｂｉｎｇ，ＧＥＮＧＤｏｎｇｌｉａｎｇ（ＣｈｉｎａＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｅｈｉｃｌｅｓｅａｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｌｉｎｋｂｅｔｗｅｅｎｐａｓｓｅｎｇｅｒｓａｎｄｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｉｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｅｎｓｕｒｅｏｃｃｕｐａｎｔｓａｆｅｔｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｓｅａｔａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃａｓｕａｌｔｉｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，ｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄＧＢ１５０８３－２００６，ｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｂｉｌｅｂａｇｇａｇｅｏｃｃｕｐａｎｔｓｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔａｋｉｎｇａｖｅｈｉｃｌｅｒｅａｒｓｅａｔｓｋｅｌｅｔｏｎａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ＣＡＤａｎｄＣＡＥｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｉｔ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅａｔｓｋｅｌｅｔｏｎｉｓｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｔｈｅｉｍｐａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒｕｎｋ，ａｎｄｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂａｃｋｒｅｓｔａｐｐｅａｒｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅａｔｓｋｅｌｅｔｏｎａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅａｎｔｉｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｒｅａｒｓｅａｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍａｎｄａｔｏｒｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅａｒｓｅａｔｓ；Ｌｕｇｇａｇｅｉｍｐａｃｔ；Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ０㊀引言座椅系统是汽车上保护车内乘员安全的关键部件之一，不但要承受乘员的质量，还要承受车辆启动㊁制动及加速等常规工况以及碰撞事故中的冲击载荷㊂特别是在交通事故中，汽车后排座椅会受到行李箱内物体的巨大冲击载荷，座椅骨架如刚强度设计不足将会产生严重的变形甚至断裂，对后排乘员造成严重的伤害㊂因此，２００９年国家颁布强制检验法规ＧＢ１５０８３－２００６‘汽车座椅㊁座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法“，对汽车在发生碰撞时行李箱后排座椅的侵入量提出了明确要求［１－４］㊂该法规对座椅背部的支撑结构及座椅骨架的强度都提出了更高的要求㊂本文作者通过对某型后座椅行李箱冲击进行ＣＡＥ仿真，对后排座椅背部支撑梁在仿真中出现的问题进行分析，并对背部支撑梁结构进行了优化改进，使改进后的方案可以满足法规要求㊂１㊀汽车座椅安全系统法规简介１ １㊀我国汽车座椅安全性法规２０世纪８０年代中后期，我国开始研究汽车座椅被动安全，并相继颁布了ＧＢ１５０８３－２００６㊁ＧＢ１１５５０－２００９，２０１３年增加了ＧＢ１４１６７－２０１３‘汽车安全带固定点㊁ＩＳＯＦＩＸ固定点系统及上拉带固定点“㊂其中于２００７年２月开始执行的ＧＢ１５０８３－２００６新标准中，增加了对移动行李乘员防护的特殊规定［５］㊂该规定的制定主要参照了ＥＣＥＲ１７的相关内容，具体法规及试验要求如下㊂１ ２㊀移动行李箱及乘员防护相关规定ＧＢ１５０８３－２００６法规中附录Ｆ明确规定：需将２个体积为３００ｍｍˑ３００ｍｍˑ３００ｍｍ㊁质量为１８ｋｇ的试验样块并排放置在后行李舱地板上，如图１所示，试验样块前边缘距离座椅靠背的最近距离为２００ｍｍ，２个试验样块内侧边缘距离车辆纵向中心面均为２５ｍｍ，以使２个试验样块之间有５０ｍｍ的距离，如图２所示㊂图１㊀座椅靠背及试验样块的位置［５］图２㊀试验样块的位置将车体固定在试验台车上，试验时对乘员及车体进行减速，波形如图３所示㊂进行减速前，乘员车体的自由速度为５０ｋｍ／ｈ㊂图３㊀台车减速通道时间函数当座椅处于设计状态规定的正常使用位置时，构成行李舱的头枕和座椅靠背应具有足够的刚度及强度以保护乘员不因行李的前移受到伤害，在发生行李箱冲击时，座椅与车身需保持连接状态，不能脱开㊂同时要求座椅靠背骨架不能发生断裂㊂上述过程中，允许座椅靠背及其紧固件发生变形，但试验靠背及头枕邵氏硬度大于５０的前轮廓不能向前移出一横向垂面（对靠背部分），此横向垂面经过座椅Ｒ点前方１００ｍｍ处的点和（对头枕部分）座椅Ｒ点前方１５０ｍｍ处的点㊂２ 某车型座椅模型建立２ １㊀某车型座椅ＣＡＤ模型座椅由许多零件组装而成，建模前首先需要对座椅的整体结构进行分析，确定各个零件对座椅刚度㊁强度特性的影响，并根据影响程度对零件进行筛选㊂座椅的坐垫与靠背为分开式结构，行李冲击时主要对座椅靠背有影响，与坐垫部分相关性较小，因此在进行强度分析时，只需建立座椅靠背的几何模型㊂座椅靠背承受外部载荷时，主要承载部件是靠背骨架，骨架表面的蒙皮㊁软垫等覆盖物对外部载荷贡献量很小，且软垫及蒙皮形状复杂且不规则，如果对软垫及蒙皮结构进行建模，对后续刚强度分析结果影响不大，却增加了很多工作量和计算量，因此几何建模时不考虑蒙皮和软垫㊂基于以上分析，座椅骨架主要有靠背钢管㊁靠背钢丝㊁闭锁机构及支架等组成，如图４所示㊂靠背钢管材料及钢丝材料为Ｑ２３５，座椅上闭锁机构支架材料为ＳＰＣＣ㊂图４㊀后排座椅骨架结构示意图２ ２㊀汽车座椅有限元模型建立２ ２ １㊀网格划分如第２ １节中所述，首先整理分析座椅的结构㊁零部件之间的连接关系和运动关系㊁材料属性等㊂座椅骨架多为冲压钣金件，在对薄壁件进行网格划分时，通常先抽取中面，而后用ｓｈｅｌｌ单元进行网格划分㊂在网格划分前需进行几何清理，去掉一些不必要的孔洞㊁倒角等，并保证几何面的完整㊂单元平均尺寸５ｍｍ，保证如表１所示质量要求㊂为保留零件特征，允许有三角形单元，但要控制三角形的比例，一般在５％以下，并防止局部三角形过多出现应力集中的现象㊂焊缝结构需控制单元质量，并保证有两排网格单元㊂安装孔受到较大的冲击力，需要建立ｗａｓｈｅｒ避免单元穿透㊂表１㊀单元质量要求变量要求变量要求三角形内角３０ʎ １２０ʎ长宽比＜５四边形内角４５ʎ １３５ʎ翘曲度１５ʎ２ ２ ２㊀材料属性设置为满足计算过程中参数一致，需对座椅模型中的物理参数单位制进行统一㊂常用的单位制体系有两种，文中的座椅模型统一采用Ｔｏｎ⁃ｍｍ⁃ｓ单位制㊂同时需对材料参数，包括：弹性模量㊁泊松比㊁应力－应变关系曲线㊁密度等进行正确设定，如表２所示㊂表２㊀静力分析材料参数参数名称参数值弹性模量Ｅ／ＭＰａ２ １ˑ１０５泊松比０ ３密度／（ｔ㊃ｍｍ－３）７ ９ˑ１０９２ ２ ３㊀边界条件定义建立行李块模型，质量为１８ｋｇ，边长３００ｍｍ，棱边倒圆角均为２０ｍｍ，网格尺寸１０ｍｍ㊂两行李块距离座椅２００ｍｍ，中心面为车纵向平面，间距５０ｍｍ对称放置于行李箱地板上㊂为便于计算完成后查看输出结果，在座椅前方距离Ｒ点１００ｍｍ和１５０ｍｍ处分别建立刚性板㊂同时，由于座椅系统零部件较多，结构相对复杂，整体模型选择自接触㊂座椅及行李箱模型建立完成后，对整个模型施加重力场，加速度为９ ８ｍ／ｓ２㊂根据试验要求对模型施加一个５０ｋｍ／ｈ的初速度，再对座椅和地板施加一个如图５所示的加速度波形㊂图５㊀加载加速度波形图整个模型采用显示算法，计算时间设置为０ ２ｓ，通过ＬＳ－ＤＹＮＡ进行计算［６－７］㊂２ ３㊀座椅冲击强度结构分析图６为行李冲击为１０２ｍｍ时位移结果云图，此时后排座椅骨架位移达到最大，后排行李骨架变形较大，座椅纵管发生了明显的弯折失稳㊂图６㊀行李冲击位移结果云图同时，图７所示两管梁焊接部位有明显的应变力集中，在试验中易发生失效㊂需要对上述问题进行优化㊂图７㊀行李冲击应变结果３ 汽车座椅结构优化３ １㊀改进方案针对该款座椅即将量产㊁时间紧迫的情况，要求改进方案满足短时间内可实施完成变更，更改量要相对较小但要求保证实施有效的方案㊂充分考虑上述因素，采取了以下改进方案并进行了验证：（１）在冲击时发生弯折处，增加一根横管，如图８所示㊂（２）调整了靠背锁与横管之间纵向距离㊂图８㊀增加横向管梁并调整间距３ ２㊀改进结果验证按照与原方案一致的边界条件对改进后的模型进行仿真计算，结果如图９所示㊂优化后分析结果显示：支撑梁的变形程度有了明显改善，行李箱冲击过程中，增加的横向管梁提高了结构整体的刚度，且吸收了大量的冲击能量，纵管没有发生弯折失稳㊂如图１０所示：两管梁焊接部位的应力集中也有了明显的改善，改进后的后排座椅可以满足该项试验的强制法规要求，有效地保障了后排乘员的安全㊂图９㊀改进后行李冲击位移结果图１０㊀改进后行李冲击应变结果４㊀结论以某款汽车后排座椅骨架为例，具体阐述了行李箱冲击试验方法；在对行李箱冲击试验失效分析的基础上，基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ㊁ＬＳ－ＤＹＮＡ㊁ＨｙｐｅｒＶｉｅｗ等平台对后排座椅进行了有限元仿真分析，对该款座椅在强制工况行李箱冲击试验中的表现和安全性进行了预测，并针对存在的问题提出了改进方案㊂结果表明：改进后的座椅能满足国家强制法规ＧＢ１５０８３－２００６附录Ｆ条例的要求㊂座椅支撑横梁的结构不仅提高了座椅骨架的刚度，更能为后排成员提供良好的保护㊂同时，应用ＣＡＥ仿真分析和优化设计技术可以有效提高研发效率，减少实车试验的次数，降低研发成本㊂参考文献：［１］明宇．汽车后座椅骨架行李冲击分析与结构优化［Ｊ］．汽车零部件，２０１６（１）：１２－１５．ＭＩＮＧＹ．Ｌｕｇｇａｇｅｉｍｐａｃｔａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｒｅａｒｓｅａｔｆｒａｍｅｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＰａｒｔｓ，２０１６（１）：１２－１５．［２］魏冠琳，王琳．后排分体式靠背骨架抗行李冲击性能的仿真研究［Ｊ］．中国科技博览，２０１３（３１）：２５８－２６０．ＷＥＩＧＬ，ＷＡＮＧＬ．ＴｈｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｃａｒｇｏｒｅｔｅｎｔｉｏｎｔｅｓｔｆｏｒｒｅａｒｓｅａｔｂａｃｋｆｒａｍｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ，２０１３（３１）：２５８－２６０．［３］覃鹏飞，秦海滨，伍升安，等．汽车行李箱冲击法规通过性车身结构研究［Ｊ］．中国高新技术企业，２０１７，１（１９）：６４－６６．［４］张泳华．基于ＬＳ－ＤＹＮＡ的后排汽车座椅挂钩仿真分析及优化设计［Ｊ］．汽车零部件，２０１８（２）：１６７４－１９８４．ＺＨＡＮＧＹＨ．ＦＥＡａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｒｅａｒｓｅａｔｈｏｏｋｂａｓｅｄｏｎＬＳ⁃ＤＹＮＡ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＰａｒｔｓ，２０１８（２）：１６７４－１９８４．［５］全国汽车标准化技术委员会．汽车座椅㊁座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法：ＧＢ１５０８３－２００６［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００７．［６］Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ＬＳ⁃ＤＹＮＡＫｅｙｗｏｒｄＵｓｅｒ ｓｍａｎｕａｌ［Ｚ］，２００３．［７］Ａｌｔａｉｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｌｔａｉｒｈｙｐｅｒｍｅｓｈｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇｗｉｔｈＬＳ⁃ＤＹＮＡ［Ｚ］，２００２．菲亚特动力科技向中国市场推出Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气国六／欧六发动机㊀㊀为满足最新的发动机行业趋势和排放标准，菲亚特动力科技在２０１９年５月２９日至３１日中国国际展览中心举办的中国北京国际客车㊁卡车和零部件展览会上，面向中国市场，推出Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气国六／欧六发动机㊂直列六缸的Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气国六／欧六发动机是一款天然气发动机，可提供功率３３８ｋＷ（转速１９００ｒ／ｍｉｎ），最大扭矩为２０００Ｎ㊃ｍ（转速１０００ｒ／ｍｉｎ），通过化学计量燃烧满足国六ｂ（ＧＢＶＩｂ）的排放法规，这不仅有助于保护环境，更可确保最佳燃油消耗和低噪声（相比柴油发动机）㊂Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气国六／欧六发动机采用简单且易于安装的三元催化后处理系统，也是无需再生系统的解决方案㊂菲亚特动力科技天然气发动机可将污染物排放量减少９５％㊂与相同功率的柴油机相比，Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气发动机的ＰＭ排放量减少９８％，氮氧化物排放量减少４８％㊂多点喷射系统提供快速稳定的燃烧效率，精确的燃油输送，以及媲美大排量发动机的瞬态响应，从而产生具有竞争力的燃油经济性㊁燃油消耗的降低以及更佳的发动机性能㊂为了在不影响耐用性的前提下满足高性能和低运营成本的要求，Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气发动机孕育而生，并成为了长途路况的最佳可选方案㊂菲亚特动力科技的天然气发动机可通过压缩天然气（ＣＮＧ）㊁液化天然气（液化天然气）和生物甲烷（Ｂｉｏｍｅｔｈａｎｅ）来运行，后者能够将二氧化碳排放水平降低到接近零的水平㊂在此次展会上，该品牌还展示了Ｃｕｒｓｏｒ９天然气国六发动机，该发动机具有与Ｃｕｒｓｏｒ１３天然气发动机相同的可持续性和性能优势，且同样满足国六排放法规要求㊂（来源：俞庆华）。
正面碰撞中基于新型前排安全座椅的后排约束系统优化研究
正面碰撞中基于新型前排安全座椅的后排约束系统优化研究洪亮;葛如海
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2015(000)011
【摘要】提出了一种新型汽车前排安全座椅,以实现正面碰撞中对后排乘员的约束保护。
首先,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了某轿车后排约束系统模型,进行仿真和试验验证,并利用该模型,分析确定能使乘员获得较好的保护的扭簧转动刚度为10N·m/(°)。
接着通过灵敏度分析,选出5个较为敏感的参数。
最后,以该5个参数为优化变量,由头部伤害指标HIC15、胸部压缩量D和枕骨伸张弯矩峰值Myoc加权构成的综合伤害指标最小化为优化目标,通过响应面分析进行优化。
优化后,后排女性乘员安全性显著提高,HIC15,D和Myoc分别降低了37.76%,4.72%和
56.08%。
【总页数】7页(P1277-1283)
【作者】洪亮;葛如海
【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院，镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院，镇江 212013
【正文语种】中文
【相关文献】
1.轿车碰撞中新型前排安全座椅对后排乘员保护效果的研究 [J], 洪亮;葛如海
2.正面碰撞中轿车前排头枕气囊对后排乘员的保护影响分析 [J], 洪亮;葛如海
3.保护后排乘员安全的前排座椅参数研究 [J], 葛如海;任美娟;赵飞;应龙
4.汽车前排座椅正面碰撞的仿真分析及优化 [J], 赵民;周嘉伟;王宇;邵萌
5.前排座椅参数设计对后排乘员的安全性仿真分析 [J], 赵飞;葛如海;洪亮
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汽车研发：整车座椅的设计开发方法与流程！
汽车研发：整车座椅的设计开发方法与流程！看来老司机虽然经历丰富但也有羞涩的一面嘛其实放美女图是为了男女搭配学习嘛这样就不会枯燥呀好啦，言归正传，大家在买车的时候，对座椅的舒适性和实用性都很关注，对人体的感觉最为明显。
今天漫谈君就和大家一起来看看整车座椅的设计开发方法与流程交通事故统计分析表明，疲劳驾驶是造成交通事故的主要原因。
驾驶座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施，对于减少驾驶员疲劳程度，降低事故发生率有重要作用，汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量与安全。
故座椅的设计开发在整车的设计中尤为重要。
一、座椅组成及术语1座椅总成的组成1）座椅（seat）供一个成年乘员乘坐且有完整装饰并与车辆结构为一体或分体的乘坐设施。
它包括单独的座椅或长条座椅的一个座位。
2）固定装置（anchorage）将座椅总成固定到车辆结构上的装置。
包括车身上受影响的部件。
3）调节装置（adjustment system）能将座椅或其部件的位置调整到适应乘员乘坐姿态的装置。
该装置应有如下功能：A. 纵向位移（longitudinal displacement）B. 垂直位移（vertical displacement）C. 角位移（angular displacement）4）锁止装置（locking system）使座椅及部件保持在使用位置的装置。
5）头枕（head restraint）用于限制成年乘员头部相对于其躯干后移，以减轻在发生碰撞事故时颈椎可能受到的损伤程度的装置。
2相关术语1）“H”点(“H”point)二维或三维人体模型样板中人体躯干与大腿的连接点即胯点(HipPoint)。
2）“R”点“（R”point）GB11551—2003中附录C定义的乘坐基准点。
基准线（referenceline）为GB11551—2003中附录C附件1图C.1中所示的通过三维人体模型的线。
3）加速踏板踵点（AHP）在加速踏板未压缩时,人体模型的踵点在被压塌的地板覆盖件上的点。
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2015年第17期
科
技创新
科技创新与应用
汽车后排座椅结构安全性设计与优化探析
顾芮玮
（保定延锋江森汽车座椅有限公司，河北保定071000）
我国对汽车安全性能法规的制定起于上世纪
90年代初期，关于安全性可区分为主动安全性和被动安全性。主动安全性的目的是预防交通事故的发生，以此使人员免受灾难。通过在汽车上安置主动避开危险的能力。如防抱死系统（ABS）、高位刹车灯的配备、前后雾灯等，均为主动安全的发展。[1]而由主动转向为被动，是伴随汽车的发展带来的。被动安全性的目的在于事故发生后，如何减轻人员的伤亡。汽车后排座椅的安全性能包括防止事故发生以及事故发生后如何最大限度的减轻对驾乘人员造成的伤害。关于后排座椅的安全性也可以分为主动安全性和被动安全性进行设计分析。下面将就汽车后排座椅的安全性分为主动安全和被动安全进行探讨。1汽车后排座椅的主动安全性设计的探讨座椅就其位置可分为前排座椅、中排座椅和后排座椅。一般的家用汽车仅含前排后排座位，相对的商务汽车便有所例外，增加了中排座椅。随着家用私家车使用量的迅猛增长，为防止交通事故在私家汽车上发生，应针对家用汽车的安全性漏洞加以分析，以此缓解逐年增长交通事故的发生频率。根据相关的调查显示，家庭汽车座椅后排的乘员多为女性以及儿童等弱势群体，自然受到伤害的风险更高一些，所以后排的座椅安全性要得到充分考虑。家庭的汽车后排座椅的主动安全性是指座椅通过供给操作者和乘车人员一个良好的驾驶环境和乘车环境，以此避免事故的发生。关于座椅主动设计的作用包括缓解驾驶人员的疲劳，让驾驶人员能够全身心的操纵汽车的行使。在对汽车内部饰件的设计过程中，任何细枝末节都需要被考虑到。例如座椅的尺寸、坐垫以及布局，靠背的压力作用下的分布等，通过让驾驶人员身心愉快，来降低事故的发生频率。2汽车后排座椅的被动安全性设计的探讨关于汽车后排座椅的被动安全性是用于在事故发生时如何能够最大程度的减轻对驾乘人员伤害的条件下提出的。因此，被动安全性的设计应以发生事故作为前提，考虑到人员可能会受到哪个部位的伤害，或者如何让他们去避开伤害，或者在伤害中去逃生。对于汽车后排被动安全性设计的探讨可分为以下几个方面：（1）在发生事故的过程中，后排乘员生存空间本就狭小，应阻挡其他如碎玻璃等有二次损伤的物体进入以造成伤害；（2）在发生事故的时候，应保护乘员的重要部位，这就必须让他们在灾难发生时能够保持相应的姿势保护自身的重要器官，并在其他约束系统如安全气囊，安全带的协助下，减轻承受的伤害；（3）关于座椅本身的研究，以使事故的发生对乘员的伤害就使事故后果对乘员的伤害降低到最低限度。座椅是汽车内部重要的安全饰件，提高汽车安全性能的重要发展方向之一便是对汽车后排座椅进行分析研究，通过提高汽车后排座椅的安全性能来提高汽车的安全性是至关重要的步骤。3关于汽车后排座椅的碰撞试验对于汽车后排座椅的设计过程，应在满足其刚度、强度、稳定性的情况下进行，保证经济合算，成本低廉。满足刚度、强度、稳定性的同时，需要对汽车进行正撞试验，以此来衡量汽车的安全性能。而对
于后排座椅安全性能，是通过观察座椅的变形程度来考核的。在试
验过程中，用长宽高均为3分米的立方体作为后座椅的行李箱，棱
角的倒圆为2厘米，质量18千克。把若干样块放在后排座椅的地板
上。试验时，用规定的速度加速度向前碰撞。然后试验体将根据自身
的惯性向前滑动而作用于后排的靠背上，从而使其发生形变。然后
衡量合格的依据是估量座椅靠背的硬度，一般硬度在大于50的情
况下，便可认为这些零件及时发生形变，但没有超过规定的范围内，
认为座椅的强度符合要求。而对于前撞时座椅安全性的研究，通过
座椅的靠背形变或者构造来进行分析。一般在乘坐汽车的后排座椅
时，力量主要是由靠背的力量来支撑，因此对于靠背的结构构建尤
为重要。以分体式的靠背座椅为例，分体式的靠背构成主要由靠背
主钢管，中间支撑板，下支撑板，中间支架，靠背锁支架，两侧安装支
架和安全带固定装置等构成。[2]在碰撞过程中，靠背骨架下部被固定
住，中间支架也由螺丝被紧固于车上，当靠背的状态处于锁止状态
是，座椅的整体相当于锁定在整个车身，而车身又固定在试验台上。
所以，碰撞的过程中，对座椅安全性能的要求便转变为对靠背结构
和其他连接构件的考核。
[3]
4关于汽车后排座椅的修正和改进
关于汽车的安全性能，将直接作用于驾驶人员和乘车人员的生
命和财产安全。根据上面谈及的内容，可以得到关于汽车后排座椅
修正和改进的几个方面。
（1）增加支撑板的强度，包括中间和下部的支撑板翻边结构，以
加强零件对负载的承载能力；
（2）改用材料性能更佳的支撑板，好的材料应具备刚度、强度、
稳定性都符合要求的优势；
（3）在支架的两侧均增加翻边结构，以加强支架对靠背主钢管
起到的作用。
5结束语
对于汽车后排座椅的安全性能，在我国的重视程度得到显著提
高，它安全性能的好坏对驾乘人员的安全十分重要。如今，后排的座
椅也增添了安全带等被动安全措施。相信在未来的汽车安全性研究
方面，主动性防护措施和被动性的防护措施将受到足够重视，并综
合考虑国内外的动态，从而保障驾乘人员的安全。
参考文献
[1]
颜先华.某微型乘用车后面碰撞结构安全优化设计[J].公路与汽
运，2013，6：5-8.
[2]刘存山.基于正面碰撞安全性的PHEV乘员约束系统的优化和实
验[J].现代制造工程，2014，11：53-59.
[3]马瑞雪，王欣，张科峰.移动行李对后排座椅冲击的仿真分析与结
构优化[J].客车技术与研究，2014，1：1-3.
摘
要
：随着当今城市化
建设的不断深入以及科技日新月异的发展，人们的生活水平和消费水平的不断提高，均表现在衣食住行
上面。而作为其中一个方面的“行”，汽车作为重要的交通工具之一，越来越受到人们的大力追捧。随着汽车的日益普及，汽车在促
进经济发展的同时，也带来不少的负面影响，如大气污染，噪声污染，能源利用等问题。而作为最重要的安全问题正逐渐被众多
国家和消费者所重视，人们所注重的方面为汽车的后排座椅结构。汽车的后排座椅结构作为汽车的内部饰件之一，它安全性能
的好坏对驾乘人员的安全十分重要。当安全性能逐步受到重视，对安全性的检查也越来越高。对我国来说，有关座椅的安全法规
便通过综合考虑汽车的座椅动态以及强度性能，以此来保证驾乘人员的安全。下面将对汽车的后排座椅结构安全性设计与优化
方案的探讨，来提出相关的解决措施，并为未来汽车的发展提供思路。
关键词
：
后排座椅；结构设计；安全性能；优化方案
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