摘要：為解決某車(chē)身安全帶鎖扣與座椅本體干涉磨損的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一套新的座椅結(jié)構(gòu)，單獨(dú)將右側(cè)安全帶固定點(diǎn)設(shè)計(jì)在座椅本體上，對(duì)新座椅結(jié)構(gòu)的骨架強(qiáng)度進(jìn)行研究。再通過(guò)靈敏度分析法對(duì)骨架進(jìn)行輕量化分析，優(yōu)化過(guò)程中綜合考慮碰撞工況及模態(tài)工況，通過(guò)改變部分零件的厚度實(shí)現(xiàn)了骨架降重0.8kg，優(yōu)化后靠背前向位移最大為66.5mm，與優(yōu)化前的骨架前向位移偏差為2.2mm，模態(tài)頻率優(yōu)化前后的波動(dòng)率最大為8.1%。最后根據(jù)法規(guī)要求，對(duì)優(yōu)化后的座椅骨架進(jìn)行仿真驗(yàn)證分析，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的可行性和有效性，從而驗(yàn)證了優(yōu)化后的骨架符合座椅強(qiáng)度法規(guī)與輕量化要求，新的座椅骨架結(jié)構(gòu)解決了車(chē)身干涉的問(wèn)題，為后期座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的理念和方法。

關(guān)鍵詞：座椅強(qiáng)度；靈敏度分析；模態(tài)；輕量化

相對(duì)車(chē)身系統(tǒng)而言，座椅是將人體與車(chē)身連接起來(lái)的載體，研究汽車(chē)座椅的安全性、舒適性是座椅設(shè)計(jì)流程中不可少的環(huán)節(jié)［1］。一套商用車(chē)座椅除了其對(duì)應(yīng)的骨架結(jié)構(gòu)要具有足夠的強(qiáng)度特性以外，還應(yīng)滿(mǎn)足輕量化及低制造成本的要求。汽車(chē)座椅骨架強(qiáng)度是車(chē)身被動(dòng)安全性的一個(gè)重要指標(biāo)，其中，安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度是影響交通事故中座椅及安全帶對(duì)乘員約束和防護(hù)能力可靠性的主要因素。據(jù)前期客戶(hù)市場(chǎng)反饋，座椅的最右邊安全帶固定點(diǎn)在車(chē)身上時(shí)，當(dāng)插拔安全帶時(shí)座椅與車(chē)身副儀表之間的間隙較小，造成安全帶插接操作的不便性；同時(shí)，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，經(jīng)過(guò)顛簸路面時(shí)安全帶鎖扣與座椅產(chǎn)生反復(fù)摩擦，造成座椅鎖扣表面塑料件磨損，甚至擠破安全帶鎖扣，影響了座椅的安全性，如圖1所示。對(duì)座椅設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，產(chǎn)生該問(wèn)題的原因主要是目前安全帶鎖扣與座椅骨架所在位置存在硬干涉5mm造成，伴隨座椅總成不可避免的制造誤差，實(shí)物裝車(chē)后干涉量會(huì)更大，由此造成干涉與磨損，如圖2所示。

圖1 車(chē)身鎖扣與座椅磨損

圖2 車(chē)身座椅數(shù)據(jù)校核

由于干涉部位的座椅包絡(luò)為整個(gè)鼓包側(cè)面，在車(chē)身地板鼓包上更改安全帶固定點(diǎn)無(wú)法解決該問(wèn)題，故將右邊原固定在地板上的安全帶鎖扣布置在座椅上，即座椅骨架右側(cè)自帶安全帶鎖扣，取消原地板上的安全帶鎖扣。因此，當(dāng)將右側(cè)安全帶固定點(diǎn)由車(chē)身轉(zhuǎn)移至座椅上時(shí)，就對(duì)座椅骨架設(shè)計(jì)及強(qiáng)度特性提出了更高的要求。文獻(xiàn)［2］用HyperMesh建立了座椅有限元模型，基于頭枕強(qiáng)度法規(guī)的要求，運(yùn)用LS-dyna求解器對(duì)頭枕強(qiáng)度進(jìn)行了仿真分析并對(duì)失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。文獻(xiàn)［3］針對(duì)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)FMVSS和歐洲標(biāo)準(zhǔn)ECE的要求，采用顯式求解和隱式求解方法對(duì)座椅安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度進(jìn)行了分析研究。文獻(xiàn)［4］根據(jù)安全帶錨固強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程，對(duì)座椅進(jìn)行了試驗(yàn)方法和有限元分析，評(píng)價(jià)了座椅主要部位對(duì)安全帶錨固強(qiáng)度的影響。為解決此干涉問(wèn)題并提升座椅的舒適性，利用Hyperworks仿真分析法對(duì)座椅局部數(shù)據(jù)進(jìn)行修正優(yōu)化，并結(jié)合仿真結(jié)果對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行質(zhì)量和位移靈敏度分析，優(yōu)化出符合條件的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)座椅骨架的輕量化，再對(duì)輕量化后的骨架進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn)，以驗(yàn)證仿真結(jié)果的有效性。

1 建模過(guò)程