某型重型汽車座椅可靠性提升

楊國強，袁麗，袁鵬濤

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某型重型汽車座椅可靠性提升

楊國強，袁麗，袁鵬濤

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

為解決某型重型汽車座椅失效率高的問題，采用質(zhì)量工具及系統(tǒng)分析方法，找出了影響重型汽車座椅失效的關(guān)鍵影響因子，提出從設(shè)計方面對該型重型汽車座椅進行改進，并通過CAE分析方法對改善前后的座椅結(jié)構(gòu)進行了應(yīng)力應(yīng)變分析及驗證，改進效果佳。

重型汽車座椅；人機工程；壓陷硬度；縫合強度

前言

眾所周知，汽車座椅是人機交互的一個關(guān)鍵部件，通過人機工程設(shè)計，實現(xiàn)了駕駛員駕駛進行駕駛操作。隨著國民經(jīng)濟逐漸發(fā)展，尤其是在商用車行業(yè)，駕駛員需要較長時間駕駛汽車，商用車作為賺錢工具，人們對汽車座椅駕乘的舒適性要求越來越高，因此，各生產(chǎn)廠商對座椅不停的進行升級和優(yōu)化。然而，近兩年在重卡市場銷量不斷增長的同時，某重型汽車座椅座出現(xiàn)了海綿開裂、支架斷裂等等諸多問題，引起了用戶強烈抱怨。

1 問題概述

2016年某公司的某型座椅的“三包”座椅故障率較高，全年失效4380件，失效率12.71%，售后失效金額812.07萬元。失效模式主要為向右傾斜（49.95%）、座椅損壞（34.81%），客戶抱怨強烈，給這款車型的推廣造成了不良影響。

圖1 損壞失效

圖2 向右傾斜

從表1可知，斷裂損壞累計比例高達84.76%，超過了80%，按照質(zhì)量管理上的“二八原則”[1]，對其實施改進。

表1 失效統(tǒng)計

2 重型汽車座椅失效分析及改進措施

經(jīng)對售后舊件和新零部件對比進行測量、CAE分析，發(fā)現(xiàn)座椅布置、座椅相關(guān)系統(tǒng)、座椅結(jié)構(gòu)及性能分析，座椅布置、座椅相關(guān)系統(tǒng)符合人機工程學設(shè)計要求和圖紙設(shè)計要求，座椅結(jié)構(gòu)及性能不符合設(shè)計圖紙要求。進一步進行潛在失效模式與后果分析，座椅損壞是由于底座強度不夠，承受沖擊強度差，在沖擊載荷的交變作用下發(fā)生疲勞斷裂、損壞；向右傾斜是由于座椅海綿開裂、塌陷，座椅結(jié)構(gòu)缺乏兩翼支撐導致。因此，要降低座椅售后失效率，只能從座椅自身進行解決，具體如下。

2.1 座椅布置分析[2]

座椅的總布置設(shè)計，可能造成座椅傾斜的內(nèi)容主要有：座椅與換擋桿的相對位置不合適，座椅與方向盤的相對位置不合適。下面從這兩個方面展開分析。

2.1.1座椅與換擋桿位置分析

圖3 人機示意圖

表2 重型汽車座椅與換擋桿的換擋力研究

表格說明：在換擋力方面，該重型汽車與該公司A型換擋操縱力基本處于同一水平符合設(shè)計要求，且與解放車型相比，有較大優(yōu)勢。

表3 重型汽車座椅與換擋桿的相對位置、推薦值

表格說明：該座椅布置滿足換擋使用要求，不會造成座椅向右傾斜。

2.1.2座椅與方向盤位置分析

設(shè)計狀態(tài)座椅R點與方向盤中心處于同一Y平面（見下圖）：

圖4 座椅與方向盤位置核查

抽取3輛份白車身對座椅安裝孔及方向盤安裝孔進行三坐標測量，如下：

圖5 座椅與方向盤位置核查

測量結(jié)果：方向盤安裝孔相對于座椅安裝孔向左偏約1-2mm，司機駕駛時，處于座椅偏左位置（偏移量1-2mm），不會造成座椅向右傾斜。

2.1.3白車身強度分析

表4 白車身強度分析

從分析結(jié)果可以看出，該型白車身在四種工況作用下強度滿足設(shè)計要求，未出現(xiàn)殘余變形，不會造成座椅傾斜。

2.2 針對底座強度不夠，進行的分析和改進

2.2.1減振器前支架斷裂

圖6 在駕駛位置

圖7 改進前結(jié)構(gòu)

圖8 新狀態(tài)

圖9 改進后結(jié)構(gòu)分析

改進后，通過CAE分析[3]，改善后產(chǎn)品未出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，有效的解決了此故障模式。

2.2.2副座椅支架斷裂

圖10 座椅支架斷裂

支架斷裂主要原因為：焊接區(qū)域應(yīng)力[5]集中，支架強度不足。

圖11 座椅支架加強

采取的措施：

（1）后梁管料厚由1.2mm改為1.5mm；

（2）原焊接為單邊焊接，更改為雙面焊接；

（3）更改結(jié)構(gòu)，增加對接處連接板。

2.3 升降系統(tǒng)改進[4]

（1）由機械調(diào)節(jié)升級為氣動無級調(diào)節(jié)，操縱舒適性提升。

圖12 老座椅

圖13 新座椅

（2）改進前后的底座結(jié)構(gòu)：

圖14 老結(jié)構(gòu)座椅底座

圖15 新座椅底座

2.4 針對座椅海綿開裂、塌陷，座椅結(jié)構(gòu)缺乏兩翼支撐分析

2.4.1檢測性能參數(shù)

通過隨機抽取幾個供方出廠坐墊海綿，檢測性能參數(shù)，如下：

表5 座椅海綿性能核查表

存在問題：供方1、供方2座墊海綿的壓陷硬度與技術(shù)要求偏差較大，會造成用戶感覺座椅偏硬。

（1）要求供方按技術(shù)要求對海綿進行整改，并要求按季度提交檢測報告；

（2）優(yōu)化海綿造型，更符合人機工程；

圖16 座椅海綿兩側(cè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

（3）座墊骨架增加兩翼支持，提升支撐性，防止海綿塌陷；

圖17 座椅兩側(cè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

（4）座墊增加兩翼塑料護殼，提升支撐性及美觀性，防止海綿塌陷。

圖18 座椅兩側(cè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

2.4.2座墊海綿及面料開裂

圖19 座椅兩側(cè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

圖20 面料改進后驗證

明確面料的縫合強度要求和檢測要求：縫合強度要求≥350N，每批次均需對面料的縫合強度進行抽檢。

3 改進效果

該重型汽車座椅整改2017年5月開始體現(xiàn)臨時整改方案，2017年10月1日開始體現(xiàn)永久整改方案。

根據(jù)售后2018年1月份～2018年12月份故障率統(tǒng)計，整改后重型汽車空氣座椅故障率由12.71%降低到1.08 %，產(chǎn)品的故障率明顯下降，可靠性得到大幅度提升。

[1] 馬林,何楨.六西格瑪管理[M.]第二版.北京:中國人民大學出版社,2007.

[2] 黃天澤.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社,2011年.

[3] 丁渭平.汽車CAE技術(shù)[M].西南交通大學出版社,2010年.

[4] 編輯委員會.汽車工程手冊·設(shè)計篇.人民交通大學出版社,2001年.

[5] 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊第三版,中國機械工業(yè)出版社,2008年.

Reliability Improvement of a Heavy Truck Seat

Yang Guoqiang, Yuan Li, Yuan Pengtao

（Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi’an 710200）

In order to solve the problem of high seat failure rate of a heavy-duty truck, the key factors affecting the seat failure of a heavy-duty truck are found out by means of quality tools and system analysis method. It is proposed to improve the seat structure of the heavy-duty truck from the design aspect. The stress-strain analysis and verification of the seat structure before and after improvement are carried out by means of CAE analysis method, and the improvement effect is good.

Seats of heavy trucks; ergonomics; indentation hardness; stitching strength

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.056

U463.83

A

1671-7988(2019)10-163-04

U463.83

A

1671-7988(2019)10-163-04

楊國強，男，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，從事汽車零部件方面的質(zhì)量技術(shù)工作。