某车型座椅骨架的安全性能研究
发布时间：2021-12-17 10:52
汽车座椅是全车约束系统中极其重要的部件之一,也是“人”与“车”连接的重要环节。汽车座椅在满足乘车人舒适需求的同时,还需在安全方面给予保障。合理的汽车座椅设计和良好的结构强度能够有效地降低乘员在事故中所受的伤害,避免乘员发生二次碰撞。论文以某乘用车作为研究对象,以我国GB15083-2006和GB11550-2009等相关法规为依据,基于逆向工程理论,借助计算机辅助技术,使用ANSA、OptiStruct及LS-DYNA等有限元处理软件,分别对汽车前后排座椅骨架进行安全性能研究。在静态特性研究与模态分析中,具体包括座椅骨架总成静强度、座椅头枕静强度、座椅头枕后移量、座椅靠背静强度及座椅骨架模态的仿真计算,分析计算结果,针对靠背静强度分析中强度不足的问题,对调角器连接板进行合理的结构改进,靠背性能明显提高。针对模态分析中固有频率较低的问题,提出了两种模态改善方法。在动态特性研究中,分别建立了汽车座椅头枕吸能性分析和后排座椅骨架行李箱冲击分析两大仿真模型。验证了在不同危险工况下座椅头枕的吸能性,得到了加速度时间历程图、最危部位节点位移时间曲线图和碰撞时的主要吸能部件,其各项指标均满足法规规定...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主驾驶座椅结构示意图
第1章绪论5过改变临界频率，可以在早期设计阶段预测和控制座椅噪声[9]。图1.2美国福特—四点式约束座椅Fig.1.2FordofUSA-Fourpointrestraintseat在全球众多汽车品牌中，在安全方面最具代表性的要数沃尔沃公司（VOLVO），尤其是旗下XC系列收获了众多消费者的一致好评。沃尔沃公司花费了二十余年研发了一款座椅头颈保护系统（Whiplashprotectionsystem），是世界上最有效的座椅安全防护系统之一，目前广泛应用在多款车型上。其核心原理表征为在碰撞的整个过程中头枕可根据实际情况进行自我调节，使头部、颈椎和躯干始终保持相对位置的一致。在发生后向碰撞时，前排座椅上的钢丝框架可防止乘员受到背部挤压，座椅的机械构件会适当的向后滑移来吸收更多的能量。然后座椅骨架向上或向前固定住乘员的后背和颈部，最后会向后倾斜避免冲击头部，图1.3展示了该系统的工作原理。WHIPS系统的椅背与坐垫之间的连接件上安装了可变形部件，碰撞时增加了坐垫骨架与靠背骨架运动的灵活性，移动方式得到了延展，减轻了对乘员背部的冲击力。该系统最大的特点在于头枕与靠背结合为一体，形成了合理搭配的保护机构，降低因为头部加速度过大而导致的颈部损伤。大量研究结果表明：WHIPS系统可减轻33%的短期颈椎伤害，54%的长期(一年以上)伤害。在女性受害人员中效果更为显著，减伤程度可提高20％左右。
沈阳工业大学硕士学位论文6a碰撞初期b碰撞中期c碰撞后期图1.3WHIPS头颈保护过程Fig.1.3HeadandneckprotectionprocessofWHIPS相比于国外，我国在汽车座椅研究方面起步较晚，我国于上世纪九十年代才开始着手制定汽车强制性标准，其中就包含了诸多对于座椅要求的条款，目前国内实施的有关座椅安全性的法规标准多是参考国外的法规而制定的。我国的座椅研究在经历了30多年的发展后，座椅市场逐渐形成以合资厂商为主，各大主机厂下属或配套的国内本土零件厂家为辅的局面，凭借着与全球前列的汽车零件制造商进行合资的优势，我国的技术水平在一些重要的制造工艺和检测手段上已达到国际先进水平，但核心技术仍掌握在外商手中。国内发展不足的原因主要有以下几点：（1）对于世界领先水平的座椅开发，国内的制造工艺不能匹配一些新材料新设计，或者产品的一致性难以保障。（2）企业对于研发的重视不够，尤其是儿童安全座椅的研发。（3）落后的研发手段。（4）本土企业较少，且目前全球汽车行业整体处于寒冬期。随着我国对汽车安全的不断重视，中国汽车技术研究中心于2006正式建立了C-NCAP（中国新车评价规程）[10]，该项目匹配下属多家汽车试验场，旨在建立高标准、公平和客观的车辆碰撞安全性能测评方法，以推进车辆技术的高质量发展，追求更高的安全理念。通过公告等形式给消费者提供全方位的新上市车型安全信息，让消费者通过“评分”和“星级”的评价形式来直观的判断车辆安全性能的优劣。该项目实施十四年以来，国内车型整体安全技术水平及评价成绩大幅提高，安全配置的普及率也逐渐增加，大多数整车以及零部件企业已将C-NCAP做为产品开发和改进的标准之一。汽车座椅作为汽车约束系统中的主要装置，在C-NCAP中也扮演了非常重要的角色，现
【参考文献】：
期刊论文
[1]某乘用车车门静态刚度与模态分析[J]. 田国富,张家兴. 制造业自动化. 2020(04)
[2]某车型座椅骨架动态安全性与模态分析[J]. 张家兴,张国胜,杜林森,刘宏利. 交通节能与环保. 2020(01)
[3]重型道路交通事故模块化智能综合救援车的研制[J]. 杜林森,刘宏利,张家兴,杨砾. 交通节能与环保. 2019(05)
[4]汽车行李箱冲击法规通过性车身结构研究[J]. 覃鹏飞,秦海滨,伍升安,谢贵山,郑勇新. 中国高新科技. 2017(07)
[5]汽车正面碰撞时乘员约束系统能量的研究[J]. 葛如海,卫姝琰,应龙,张苏秀. 汽车工程. 2017(07)
[6]汽车后座椅骨架行李冲击分析与结构优化[J]. 明宇. 汽车零部件. 2016(01)
[7]某特装车汽车座椅的模态分析[J]. 苏金英,周炬. 装备制造技术. 2011(10)
[8]基于灵敏度的车门下沉刚度分析及优化[J]. 韦勇,张军,成艾国. 机械工程师. 2010(03)
[9]有限元分析中单元类型的选择[J]. 王鑫,麦云飞. 机械研究与应用. 2009(06)
[10]基于ADAMS的汽车座椅冲击强度的仿真研究[J]. 郭西雅,孟翔. 陕西科技大学学报. 2007(02)
硕士论文
[1]某款汽车座椅骨架的有限元分析与优化[D]. 单惠民.重庆大学 2015
[2]一种汽车后排座椅的有限元仿真分析[D]. 胡世博.吉林大学 2014
[3]轿车后排座椅系统有限元仿真分析研究[D]. 金正男.吉林大学 2012
[4]镁铝合金轻量化汽车座椅骨架静态特性的模拟分析[D]. 赵爱霞.吉林大学 2007
[5]基于有限元方法的汽车座椅静强度和结构优化[D]. 付奇.吉林大学 2004
本文编号：3539970
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主驾驶座椅结构示意图
第1章绪论5过改变临界频率，可以在早期设计阶段预测和控制座椅噪声[9]。图1.2美国福特—四点式约束座椅Fig.1.2FordofUSA-Fourpointrestraintseat在全球众多汽车品牌中，在安全方面最具代表性的要数沃尔沃公司（VOLVO），尤其是旗下XC系列收获了众多消费者的一致好评。沃尔沃公司花费了二十余年研发了一款座椅头颈保护系统（Whiplashprotectionsystem），是世界上最有效的座椅安全防护系统之一，目前广泛应用在多款车型上。其核心原理表征为在碰撞的整个过程中头枕可根据实际情况进行自我调节，使头部、颈椎和躯干始终保持相对位置的一致。在发生后向碰撞时，前排座椅上的钢丝框架可防止乘员受到背部挤压，座椅的机械构件会适当的向后滑移来吸收更多的能量。然后座椅骨架向上或向前固定住乘员的后背和颈部，最后会向后倾斜避免冲击头部，图1.3展示了该系统的工作原理。WHIPS系统的椅背与坐垫之间的连接件上安装了可变形部件，碰撞时增加了坐垫骨架与靠背骨架运动的灵活性，移动方式得到了延展，减轻了对乘员背部的冲击力。该系统最大的特点在于头枕与靠背结合为一体，形成了合理搭配的保护机构，降低因为头部加速度过大而导致的颈部损伤。大量研究结果表明：WHIPS系统可减轻33%的短期颈椎伤害，54%的长期(一年以上)伤害。在女性受害人员中效果更为显著，减伤程度可提高20％左右。
沈阳工业大学硕士学位论文6a碰撞初期b碰撞中期c碰撞后期图1.3WHIPS头颈保护过程Fig.1.3HeadandneckprotectionprocessofWHIPS相比于国外，我国在汽车座椅研究方面起步较晚，我国于上世纪九十年代才开始着手制定汽车强制性标准，其中就包含了诸多对于座椅要求的条款，目前国内实施的有关座椅安全性的法规标准多是参考国外的法规而制定的。我国的座椅研究在经历了30多年的发展后，座椅市场逐渐形成以合资厂商为主，各大主机厂下属或配套的国内本土零件厂家为辅的局面，凭借着与全球前列的汽车零件制造商进行合资的优势，我国的技术水平在一些重要的制造工艺和检测手段上已达到国际先进水平，但核心技术仍掌握在外商手中。国内发展不足的原因主要有以下几点：（1）对于世界领先水平的座椅开发，国内的制造工艺不能匹配一些新材料新设计，或者产品的一致性难以保障。（2）企业对于研发的重视不够，尤其是儿童安全座椅的研发。（3）落后的研发手段。（4）本土企业较少，且目前全球汽车行业整体处于寒冬期。随着我国对汽车安全的不断重视，中国汽车技术研究中心于2006正式建立了C-NCAP（中国新车评价规程）[10]，该项目匹配下属多家汽车试验场，旨在建立高标准、公平和客观的车辆碰撞安全性能测评方法，以推进车辆技术的高质量发展，追求更高的安全理念。通过公告等形式给消费者提供全方位的新上市车型安全信息，让消费者通过“评分”和“星级”的评价形式来直观的判断车辆安全性能的优劣。该项目实施十四年以来，国内车型整体安全技术水平及评价成绩大幅提高，安全配置的普及率也逐渐增加，大多数整车以及零部件企业已将C-NCAP做为产品开发和改进的标准之一。汽车座椅作为汽车约束系统中的主要装置，在C-NCAP中也扮演了非常重要的角色，现
【参考文献】：
期刊论文
[1]某乘用车车门静态刚度与模态分析[J]. 田国富,张家兴. 制造业自动化. 2020(04)
[2]某车型座椅骨架动态安全性与模态分析[J]. 张家兴,张国胜,杜林森,刘宏利. 交通节能与环保. 2020(01)
[3]重型道路交通事故模块化智能综合救援车的研制[J]. 杜林森,刘宏利,张家兴,杨砾. 交通节能与环保. 2019(05)
[4]汽车行李箱冲击法规通过性车身结构研究[J]. 覃鹏飞,秦海滨,伍升安,谢贵山,郑勇新. 中国高新科技. 2017(07)
[5]汽车正面碰撞时乘员约束系统能量的研究[J]. 葛如海,卫姝琰,应龙,张苏秀. 汽车工程. 2017(07)
[6]汽车后座椅骨架行李冲击分析与结构优化[J]. 明宇. 汽车零部件. 2016(01)
[7]某特装车汽车座椅的模态分析[J]. 苏金英,周炬. 装备制造技术. 2011(10)
[8]基于灵敏度的车门下沉刚度分析及优化[J]. 韦勇,张军,成艾国. 机械工程师. 2010(03)
[9]有限元分析中单元类型的选择[J]. 王鑫,麦云飞. 机械研究与应用. 2009(06)
[10]基于ADAMS的汽车座椅冲击强度的仿真研究[J]. 郭西雅,孟翔. 陕西科技大学学报. 2007(02)
硕士论文
[1]某款汽车座椅骨架的有限元分析与优化[D]. 单惠民.重庆大学 2015
[2]一种汽车后排座椅的有限元仿真分析[D]. 胡世博.吉林大学 2014
[3]轿车后排座椅系统有限元仿真分析研究[D]. 金正男.吉林大学 2012
[4]镁铝合金轻量化汽车座椅骨架静态特性的模拟分析[D]. 赵爱霞.吉林大学 2007
[5]基于有限元方法的汽车座椅静强度和结构优化[D]. 付奇.吉林大学 2004
本文编号：3539970
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