汽車座椅和懸架系統(tǒng)舒適性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

郭灝 江偉 包從望 鄒靜

汽車座椅和懸架系統(tǒng)舒適性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

郭 灝 江 偉 包從望 鄒 靜

（六盤水師范學(xué)院礦業(yè)與土木工程學(xué)院，貴州 六盤水 553004）

【摘 要】汽車座椅與懸架系統(tǒng)的舒適性已經(jīng)被社會(huì)廣泛關(guān)注，在本次研究中，將從對(duì)于影響舒適性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度，對(duì)汽車座椅與懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】汽車座椅;懸架系統(tǒng);舒適性;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號(hào)： U463.33;U463.836文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）08-0020-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.007

Structure Optimization Design of Comfort for Car Seat and Automobile Suspension System

GUO Hao JIANG Wei BAO Cong-wang ZOU Jing

（Liupanshui Normal University，School of Mining and Civil Engineering，Guizhou Liupanshui 553004，China）

【Abstract】The driving comfort of car seat and automobile suspension system has become a very significant point in our society.In this research，through the point of view of affecting comfort and structure optimization design，the structure optimization design of automobile seat and suspension system were discussed in details.

【Key words】Car seat;Suspension system;Comfort;Structure optimization

0 前言

隨著人們生活水平的提高，汽車作為一種常見的代步工具已經(jīng)走入到人們生活中，并且受現(xiàn)代汽車制作工藝的影響，人們對(duì)汽車的舒適度、實(shí)用性等提出了較高的要求，而汽車座椅與懸架系統(tǒng)是影響汽車舒適度的重要因素，直接決定了駕駛員的身體感覺，因此應(yīng)該得到相關(guān)人員的重視。

1 汽車座椅舒適性結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1.1 汽車座椅舒適度設(shè)計(jì)的基本要求

基于車輛行駛的座椅應(yīng)該滿足人體工程學(xué)的特征，因此其基本設(shè)計(jì)要求主要體現(xiàn)為：座椅的舒適性、座椅的靜態(tài)舒適性、座椅的動(dòng)態(tài)舒適性等。

1.2 座椅的布置設(shè)計(jì)

在本次的座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，遵照文獻(xiàn)[1]研究所得出的參數(shù)與工作經(jīng)驗(yàn)，確定了座椅的常規(guī)數(shù)據(jù)，相關(guān)資料為：

（1）座椅的行程。座椅行程在設(shè)定原則上，必須要充分覆蓋95%醫(yī)生的人體舒適線范圍，座椅設(shè)計(jì)位置向前滑動(dòng)距離LO1，200-240mm;座椅設(shè)計(jì)位置向后滑動(dòng)距離L02，20-40mm;座椅設(shè)計(jì)位置向上滑動(dòng)距離L03，20-40mm;座椅設(shè)計(jì)位置向下滑動(dòng)距離L04，15-20mm

（2）座椅靠背的角度（A40）。根據(jù)人體舒適性的要求，本文將靠背的角度范圍設(shè)置在25-30°之間。

（3）座椅與周邊部件的設(shè)置。座椅與周邊部件的布置也需要考慮人員舒適使用的要求，因此在座墊外輪廓與門護(hù)板的間隙設(shè)定中，考慮到座椅外側(cè)不同形式的調(diào)節(jié)手柄對(duì)該間隙的設(shè)定存在差異，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行劃分[2]。其中輪式手柄的間距最小為50mm，泵式與掀式手柄的最小間距為45mm。而在座墊外輪廓與中控臺(tái)的間隙控制中，考慮到間隙過小會(huì)導(dǎo)致座椅內(nèi)側(cè)表面的安全帶鎖扣與中空臺(tái)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而出現(xiàn)噪聲，會(huì)嚴(yán)重影響舒適度[3]。所以為了避免上述問題的發(fā)生，應(yīng)該根據(jù)座椅的造型特征，提前預(yù)留15-20mm的間距，這樣就可以避免出現(xiàn)噪音問題。

1.3 座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù)

出于對(duì)人體舒適度的考慮，本文認(rèn)為座椅結(jié)構(gòu)的舒適性受到多方面因素的影響，主要內(nèi)容包括：（1）受人體到座椅骨架之間的距離影響，需要考慮乘客在乘坐時(shí)的舒適性

（2）而在座墊尺寸的控制中，側(cè)翼角度（°）：過H點(diǎn)向前200mm垂直與滑軌的截面25～32;側(cè)翼高度：過H點(diǎn)垂直于滑軌的截面30～38，過H點(diǎn)向前200mm垂直與滑軌的截面25～30;中間高度：過H點(diǎn)垂直于滑軌的截面320～325，過H點(diǎn)向前200mm垂直與滑軌的截面325～335;座墊寬度：過H點(diǎn)垂直于滑軌的截面480～520，過H點(diǎn)向前200mm垂直與滑軌的截面510～540。

（3）坐壓分布情況會(huì)直接影響座椅的舒適度，因此在設(shè)計(jì)之前，需要優(yōu)先定義好座椅的各種參數(shù)，在條件允許的情況下采用CAE仿真分析的方法，對(duì)座椅的坐壓分布情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。若仿真分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了大范圍的應(yīng)力集中問題，則需要對(duì)發(fā)泡的舒適性進(jìn)行調(diào)整，來減少后期修改的經(jīng)濟(jì)損失。

1.4 座椅骨架材料的選擇

人體舒適度對(duì)汽車座椅的材質(zhì)也提出了一定的要求，相關(guān)研究[4]指出，在當(dāng)前汽車輕量化的發(fā)展趨勢(shì)下，借助結(jié)構(gòu)輕量化不僅可以降低汽車的整體重量，也能改善汽車的座椅舒適性，保證駕駛安全。目前在座椅材料的選擇中，常見的材料主要包括：（1）鋁合金材料。鋁合金是目前常見的輕質(zhì)材料，并且目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)中，多數(shù)企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也證明，鋁合金材料可以更好的適應(yīng)外部沖擊，對(duì)于各種行車風(fēng)險(xiǎn)具有滿意的抵抗能力。且在座椅設(shè)計(jì)中，通過使用鋁合金材料能夠減少硬質(zhì)物質(zhì)的使用，讓設(shè)計(jì)人員更加靈活的設(shè)計(jì)發(fā)泡厚度與座墊參數(shù)，也可以提高人體舒適度。（2）高強(qiáng)度鋼。與傳統(tǒng)材質(zhì)的鋼相比，高強(qiáng)度鋼具有質(zhì)量輕、硬度高等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以顯著降低整個(gè)車的重量，還可以滿足人體對(duì)座椅舒適性的要求。