徐迎　林龍

【摘 要】現(xiàn)在生活水平不斷提高，人們對于汽車的舒適性、功能性要求越來越高。由于汽車內(nèi)部空間有限，如何個性化增加車內(nèi)空間，提升汽車內(nèi)的舒適性具有一定的實際意義。本文提出一種汽車座椅的快速拆解方案，便于汽車的檢修和車內(nèi)空間的改善，同時對座椅后底座進(jìn)行強(qiáng)度校核，simulation仿真結(jié)果說明底座結(jié)構(gòu)在屈服強(qiáng)度范圍之內(nèi)，符合設(shè)計要求。

【關(guān)鍵詞】汽車座椅；機(jī)構(gòu)設(shè)計；乘坐空間性；強(qiáng)度校核

汽車座椅作為汽車內(nèi)飾部件的重要組成部分，如今已經(jīng)不只是簡單地滿足人們乘坐舒適的需要，而是擴(kuò)展到人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域，對汽車座椅的舒適性、空間性提出了更高的要求。汽車座椅設(shè)計應(yīng)從消費(fèi)者的需求出發(fā)，賦予產(chǎn)品新的功能和用途，給消費(fèi)者提供更加舒適、安全和愉悅的駕乘體驗[1]。汽車座椅結(jié)構(gòu)是由表皮，發(fā)泡和骨架所組成。一般對于乘用車而言，前排座椅的骨架底部結(jié)構(gòu)是滑軌，方便對座椅的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前市面上90%的汽車座椅滑軌都采用雙滑軌結(jié)構(gòu)，且滑軌通過4顆螺栓與汽車底板緊固，螺栓的緊固力矩在20-40Nm。拆除座椅比較費(fèi)時，正常的拆解時間一般需要十幾分鐘一臺。對于維修人員而言，比較費(fèi)時費(fèi)力；對于乘客而言，在出行過程中不能對汽車內(nèi)部空間進(jìn)行靈活調(diào)整。因此設(shè)計一種快速拆解機(jī)構(gòu)既能方便維修人員檢修，也能為特定車輛提升內(nèi)部空間和舒適性。

1 現(xiàn)狀

目前，為了提升車內(nèi)的空間性和靈活性，各大汽車生產(chǎn)廠商以及汽車座椅零部件商對座椅的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。比如，東風(fēng)柳汽公司發(fā)明一種多位置快速拆裝座椅，該技術(shù)方案可以在乘坐艙不同位置按需要設(shè)置座椅安裝位，座椅就可根據(jù)不同的需要安裝有不同的位置，在乘坐艙就可流出所需要的空間，其優(yōu)點可以滿足用戶多樣化需求，能夠為用戶提供更長的后部空間[2]。長春旭陽汽車技術(shù)有限公司發(fā)明一種軸孔鎖止的快速拆卸座椅，其特點在于配置有安裝拆裝的快速鎖定裝置[3]。北京汽車股份有限公司設(shè)計一種可拆卸的座椅[4]，該汽車座椅底部包括汽車座椅底部，座椅底部的座椅骨架的兩相對側(cè)邊上均設(shè)有一安裝支架，安裝支架的一端設(shè)有多個第一安裝過孔，另一端設(shè)有第一卡裝結(jié)構(gòu)，汽車座椅通過第一安裝過孔和第一卡裝結(jié)構(gòu)可拆卸的安裝在汽車地板上，該結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，不過過孔位置在安裝過程不便對中，使得安裝比較費(fèi)時費(fèi)力，且連接的插銷承受的載荷較大，容易失效。

目前，座椅快拆技術(shù)方案較多，但在原廠車上還未普及，基本是修理廠或者個人對出廠后的座椅按照使用需求進(jìn)行拆解改裝。目前較多的快拆方案為：對固定位置的螺栓進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后可不借助工具進(jìn)行旋松緊，比如采用羊角螺栓。這種方案結(jié)構(gòu)簡單，但是存在強(qiáng)度不夠，拆裝的效率不高，而且反復(fù)拆解后容易松脫等不足。

2 快拆方案

2.1 快拆機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

本文提出一種汽車座椅底座快拆方案。該機(jī)構(gòu)包含4個座椅支撐，前后兩個支撐的結(jié)構(gòu)一致，前部和后部快拆結(jié)構(gòu)如圖1。如圖1a），前部結(jié)構(gòu)包含頂部支架、底座以及快拆螺桿、螺帽、把手和鎖緊墊片。其組裝方式為：底座通過下部兩處螺栓孔固定在車廂內(nèi)部；座椅支撐的鎖孔對準(zhǔn)支撐底座上端的凸緣進(jìn)行安裝，快拆螺桿穿過底座上端凸緣孔與螺母配合，通過旋轉(zhuǎn)把手對座椅支撐進(jìn)行固定鎖緊，從而防止支撐在底座上進(jìn)行橫向移動，鎖緊墊片具有一定的彈性，在扳動把手過程中起到補(bǔ)償間隙的作用。后部結(jié)構(gòu)如圖1b），包含：頂部支架、底座。其組裝方式為：頂部支架的開口鎖孔對準(zhǔn)底座橫桿進(jìn)行卡裝，在拆卸過程中可直接往后移動脫離。

a）前部結(jié)構(gòu)

b）后部結(jié)構(gòu)

2.2 拆裝過程說明

在拆卸過程中，先對座椅前部支撐進(jìn)行拆解，固定螺帽的同時，扳動一側(cè)的快拆把手，將螺帽松脫后即可取下快拆桿，對另一側(cè)進(jìn)行同樣的操作，取下兩處快拆螺桿之后，即可將座椅前端提起，同時將座椅往后移動從而使得后支撐鎖孔脫離底座橫桿，整個拆卸過程時間不到30秒，操作簡便輕松，不需要借助工具。安裝過程同樣簡單，首先將后支撐架在底座上，同時前部支持安裝在凸緣上，將快拆螺桿穿過凸緣孔進(jìn)行鎖緊，保證座椅不會前后左右移動。本方案的優(yōu)點在于，前部支撐不需要螺栓螺母連接固定，拆卸過程簡單，后部快拆螺桿可以對支撐進(jìn)行軸向鎖定，鎖鉤可以實現(xiàn)前后方向的約束。

2.3 后支架強(qiáng)度校核

連接關(guān)系的校核在產(chǎn)品設(shè)計初期非常重要，尤其是涉及到螺栓連接、銷釘連接、彈簧、點焊、軸承等復(fù)雜的連接關(guān)系，在校核過程中可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和提升可靠性。利用solidworks中的simulation模塊對座椅后支架底座進(jìn)行靜載荷仿真[5]，選擇材料為合金鋼，泊松比0.28，屈服強(qiáng)度620Mpa，對底座施加固定約束，同時對底座兩側(cè)凸緣施加垂向載荷，載荷大小為220.5N（假定乘客體重為75kg，座椅支撐前后載荷分配比例為40：60，凸緣半徑為6.7mm），對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格數(shù)量7919個，節(jié)點數(shù)12695個。仿真結(jié)果顯示底座所受的最大應(yīng)力為8.32Mpa，位于凸緣底部，最大位移為6.157*10-4mm，位于凸緣頂部，應(yīng)力分布和應(yīng)變分布如圖2所示。由結(jié)果可知，該設(shè)計符合強(qiáng)度要求，具有一定的安全余量。

a）應(yīng)變器

b）位移圖

3 結(jié)語

本文借助solidworks設(shè)計一種汽車座椅的快速拆解結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不需借助專用工具，使駕駛?cè)藛T能在短時間內(nèi)對座椅進(jìn)行拆卸，提升了拆解的速度，同時安裝過程也非常便捷，大大提高家用轎車的靈活性，對于某些特殊車輛（如電動汽車）的維修人員而言，該機(jī)構(gòu)能方便其檢修車輛內(nèi)部的電器線路。最后，通過solidworks simulation仿真模塊進(jìn)行強(qiáng)度校核，驗證座椅底座設(shè)計符合屈服強(qiáng)度要求，安全可靠。

【參考文獻(xiàn)】

[1]符大興.對汽車座椅設(shè)計的探討[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011，（12）：31-33.

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[5]王宏雁，張丹.汽車座椅有限元建模與計算[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004， 32（7）：947-951.endprint