毕业设计（论文）-汽车座椅设计

四川工业科技学院本科毕业设计（论文）IV第1章绪论1.1研究背景及意义汽车座椅是汽车内部最重要的部件之一，对于驾乘者的舒适和安全性至关重要。近年来，随着汽车产业的快速发展和人们对舒适性和安全性的不断追求，汽车座椅设计和分析成为了研究的热点之一。汽车座椅的设计和分析不仅关系到驾乘者的健康和安全，也涉及到汽车的节能减排和环保方面的因素。研究汽车座椅的设计和分析，可以为汽车生产企业提供更加科学、合理的设计方案，提高汽车的舒适性和安全性，降低生产成本，提高企业的市场竞争力。同时，研究还可以为驾乘者提供更加舒适、健康的驾乘体验，减少驾乘者在长时间行驶中出现的不适和疲劳感，提高驾乘者的安全性和健康性。此外，研究汽车座椅的设计和分析，还可以为汽车产业的可持续发展做出贡献，推进汽车产业的节能减排和环保工作，为实现绿色汽车产业发展提供支撑。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状在国外，许多学者对汽车座椅进行了大量的探讨，例如：SaveskiAlexander根据其拓扑优化理论，将座舱和座舱的滑道整合为一体，经分析发现：采用一体化的设计，可以将座舱的重量降低12%，而生产的费用则会降低约7%。金恩等采用有限元方法对两种高温高压钢板进行了疲劳试验。Kong等人就汽车座位进行结构与外形的最优设计，既能确保座位的结构，又能降低座位品质。张等通过对各种载荷情况下的车体结构进行了拓扑最优设计，并在保证汽车的安全性的同时，获得了明显的减轻重量。Kong等采用复合材料制作了一种新型的中间层板，并针对其不足进行了结构改造。JoseOliveira等利用线性弹性体进行了结构拓扑优化，以实现重量减轻和一组功能需求。AhmadM.N.等以槽钢为主的外形参数为基础，提出了最佳工艺条件下的最佳轮稠度模型。CelalettinYuce等对轻质车在交通领域中的地位进行了深入的研究，提出了基于车身结构的三维有限元建模，并对其进行了材质置换和尺寸优化，从而达到了ECER14的安全性要求。1.2.2国内研究现状我国座椅的研制从80年代开始，历经三十余年的发展，我国许多公司已经掌握了运用合资公司的技术，在座椅的研发、生产上具有较高的技术水平，并具有为轿车车型配套生产座椅的设计开发能力。但是其关键技术仍然由外国著名厂家控制，对其进行自主研发的探索还处在初级水平，需要不断地发展和改进。我国目前对于轻质汽车座椅的研究还处在初级水平，而相关的研究多以高校为主。王吉昌等对汽车座位进行了结构分析和空间结构的简化，达到了座位的重量减轻11.2%，符合国家规定。陈道炯等通过FEA的方法，将车座后的车架上的横杆结构从冲孔换成了钢管，并对车座的焊接进行了优化，使得车体的重量降低了0.268公斤。通过黄炫等人对某型轿车的后座骨架进行了结构设计和结构设计，使其结构强度减少13.1%。贾磊利用轻量化技术和轻量材料，利用高温热轧超高强钢材，研制出一种能有效延长疲劳使用时间的新坐垫。利用吕鑫阳的模型，将非线性碰撞技术与几何优化技术有机地融合在一起，对汽车座椅的结构进行了安全性测试，选择了最优的子模，并对其进行了尺寸的最优设计，以达到了提高研究的效果。2汽车座椅与人体工程学相关概念2.1汽车座椅结构分析本次设计的座椅从里到外分别是骨架，泡棉和皮革面。座椅分为三大部分，从上至下依次为头部、背部、座椅坐垫，对应的车身框架为头部、背部框架、坐盆。为了保证驾驶和驾驶的舒适性，还应配备可调式的座椅，以适应司机和旅客的体形、驾驶习惯和坐姿习惯。2.2人体工程学概述人机工程是一门跨学科的学科。这是对人、机器、环境三者之间的相互关系的研究，见图2.2。在人类工程学的发展过程中，各个行业的专家们都有自己的观点，对人与机器之间的交互作用进行了分析，总结起来，就是对人与机器之间的交互作用进行了分析，并将其应用于人的健康、舒适、安全以及工作效率等方面。基于人体工效的重新设计，其目标是：让驾驶者、座椅、环境三者之间的关系更加和谐，从而提高驾驶者的感觉，提高驾驶效率，提高安全和舒适性。汽车座椅的人体工效学研究主要集中在座椅的静态、动态、操作舒适性等方面。图2.2人机工程研究的相互关系2.3汽车座椅中的人体工程学2.3.1静态舒适性汽车座椅的静态舒适性是指汽车在行驶过程中受到的静态性能的影响。以人体尺寸为基础，对座椅的静态几何参数、结构尺寸进行了分析，汽车座椅的座椅座宽、座高、座深、椅面倾角、靠背宽度、高度、倾角等参数的确定都与人体尺寸息息相关，座椅头枕宽度、高度、深度、倾角等数据尺寸，特殊身高尺寸的驾乘人需要个性化专属设计。根据人机工程学的原则，对座椅进行静态舒适度的设计，不仅要从座椅的大小出发，还要从人体的体压分布、座椅的热舒适度等方面加以考虑。2.3.2动态舒适性汽车座椅的动力舒适性是指座椅在人体内部对震动和震动的传导过程中所产生的缓冲和减震效果。汽车在行驶过程中，路面不平是造成身体不舒服的原因，而道路通过汽车轮胎、悬架和座椅的三个作用将震动传导到驾驶者和驾驶者身上。降低胎压，降低悬架刚度，增加悬挂阻尼，可以提高车辆的乘坐舒适度。然而，改变轮胎和悬架会对其他车辆的其他特性产生一定的作用，因此改善驾驶舒适度的空间非常有限。而在汽车的其他方面，改变车辆的动力学参数并不会对车辆的其他性能产生任何的负面作用，从而提高车辆的乘坐舒适度。所以，汽车座椅的动态舒适性问题显得尤为重要。2.3.4安全性车辆的安全性分为两大类型：主动安全性和被动安全性。（1）主动安全性：在良好的行车条件下，司机视野开阔，操作稳定，驾驶舒适度，能积极预防意外。（2）被动安全性：在发生意外时，能够有效地减少意外对乘客的伤害，汽车座椅安全带、气囊和座椅的刚性强度必须满足特定的标准，从而确保：防止外部的外力侵入乘客的居住环境；保持乘员一定的姿势不变。图2.1汽车座椅结构示意图3基于人体工程学的汽车座椅结构设计3.1座椅设计原则汽车座位人机界面的造型是一个涉及美学、生物力学、人机工程学和力学等多方面的综合研究。为了使研究的结论更加精确，除了要充分地了解人体的生理特征和身体的大小之外，还要注意排除环境、材料等因素的干扰。所以，在汽车座椅的外形设计中，应该注意下列几点：（1）符合健康要求的坐姿在进行座椅人机形态设计时，首先要考虑到座椅对人体健康的影响，这就需要设计师对人体、生理参数有足够的了解、规划和重视。其次，压力分布的均匀度会影响人体的血液循环，保持正常的血液循环可以有效地减轻疲劳。（2）符合人体尺寸汽车座椅的设计必须符合人体基本参数。目前汽车座椅尺寸明显不符合人体尺寸要求，主要表现在汽车座椅过短，稳定性下降，头枕高度过高，头部支撑缺失，腰部支撑过高，没有贴合感。因此，在进行汽车座椅的基础尺寸时，必须选用合适的人体参数。3.2汽车座椅人体参数3.2.1成人人体尺寸目前，我国已制订了GB/T10000-1988《中国成年人人体尺寸》，为我国法定成人（18~60岁，18~55）的人体尺寸提供了基本数据。在身体测量中，百分位数是指在一个特定的身体大小范围内，受测者的大小小于或等于。常用的有5%、50%、95%三个百分位数人体尺寸表示小身材、中等身材、大身材，如图3.1所示。图3.1三种百分位人体模板示意图在汽车座位的工效分析中，常用的是百分之五和百分之九十五的身体大小。裸体或尽量少着装，免冠赤足情况下中国成人立姿人体尺寸如表3.1所示，P5=1583mm。中国男性中，有5%的男性低于1583mm，而其余95%的人身高大于1583mm。表3.1中国成人人体尺寸表项目男性百分位5男性百分位95女性百分位5女性百分位95体重48kg75kg42kg66kg身高1583mm1775mm1484mm1659mm上臂长289mm338mm262mm308mm前臂长216mm258mm193mm234mm大腿长428mm505mm402mm476mm小腿长338mm403mm313mm376mm胸宽253mm315mm233mm299mm胸厚186mm245mm170mm239mm肩宽344mm403mm320mm377mm最大肩宽398mm469mm363mm438mm臀宽282mm334mm290mm346mm胸围791mm970mm745mm949mm腰围650mm895mm659mm950mm臀围805mm970mm824mm1000mm在人体工效分析中，常用的是5%和95%的人类身体大小，见图3.2。图3.2汽车座椅5%和95%人体坐姿示意图中国成人坐姿人体尺寸测量结果如表3.2所示。表3.2中国成人坐姿人体尺寸（单位：mm）项目男性百分位5男性百分位95女性百分位5女性百分位95坐高85895880995坐姿颈椎点高615701579657坐姿眼高749847695783坐姿肩高557641518594坐姿肘高228298215284坐姿大腿厚112151113151坐姿膝高456532424493小腿加足高383448342405坐深421494401469臀膝距515595495570坐姿下肢长9211063851975坐姿臀宽295355310382坐姿两肘间宽3714893484783.2.2座椅人机参数座椅的参数设置与人体的坐位大小密切相关，而坐位眼高则与驾驶者的视角密切相关，而座椅长度则是的重要依据，而腿部和足部的高低则会对座椅的高低产生一定的作用。GB7258-2021《机动车运行安全技术条件》GB/T33216-2016《工作座椅一般人类工效要求》，GB15083-2019《汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法》等相关法律、法规，汽车座椅的主要参数范围见表格3.3。表3.3座椅设计主要参数范围参数数值座高360-480mm座宽480-560mm座长400-600mm靠背长320-340mm靠背宽200-300mm靠背厚35-50mm靠背高650-850mm腰靠圆弧半径400-700mm倾覆半径195mm椅面倾角0-5°靠背倾角5-25°3.3座椅形态设计3.3.1座椅轮廓尺寸设计（1）座垫一般座椅的尺寸对支撑的作用有很大的关系，如果座椅的尺寸过小，那么乘客的腿部就会不堪重负，如果座椅过大，就会干扰到座椅的前排。座椅坐垫角度较大也会对乘坐舒适度有较大的影响，若坐垫角度过大，可改变内敛的情况但会减少髋部角度，从而增大腿部的压强。太小的座垫角会増加下潜现象，增加乘员的腿部支撑，降低舒适性效果，汽车的座垫角应在12-16°之间，因此本次设计的坐垫如下所示：图3.3座垫实际示意图人机工程学设计座椅的坐垫需要考虑到人体的生理特征和舒适性要求。根据人体工程学原理，坐垫的角度应该在12-16°之间，以保证身体的自然姿势和舒适度。下面将详细介绍座椅坐垫角度的计算过程。1）确定坐垫高度首先，需要确定座椅的高度，以便确定坐垫的高度。根据人体工程学原理，座椅高度应该使得膝盖与髋关节呈90°的弯曲角度。设人体坐下时的膝盖高度为H1，座椅高度为H2，则有：座椅高度H2=H1+0.2m（3-1）其中，0.2m是座椅高度与膝盖高度的差值，可根据人体测量数据确定。2）确定坐垫深度接下来，需要确定坐垫的深度，以保证大腿和坐垫之间有适当的空间。根据人体工程学原理，坐垫深度应该使得大腿和坐垫之间的间距为2-3个手指宽度。设大腿长度为L1，坐垫深度为L2，则有：坐垫深度L2=L1-0.1m（3-2）其中，0.1m是大腿长度和坐垫深度之间的差值，可根据人体测量数据确定。3）确定坐垫角度最后，需要确定坐垫的角度。根据人体工程学原理，坐垫角度应该在12-16°之间，以保证身体的自然姿势和舒适度。设坐垫长度为L2，坐垫高度为H2，坐垫角度为θ，则有：tan（θ）=H2/L2（3-3）将式（3-2）和式（3-3）代入式（3-1）中，得到：tan（θ）=（H1+0.2m）/（L1-0.1m）（3-4）根据式（3-4）可以计算出坐垫角度θ，进而确定座椅坐垫的设计参数。下面以一个实例进行计算：设人的膝盖高度为0.5m，大腿长度为0.55m，座椅高度与膝盖高度的差值为0.2m，大腿长度和坐垫深度之间的差值为0.1m。则根据式（3-1）和式（3-2），可以计算出座椅高度为0.7m，坐垫深度为0.45m。将这些值代入式（3-4）中，可得：tan（θ）=（0.5+0.2）/（0.55-0.1）=1.2因此，坐垫角度为tan^-1（1.2）=50.19°，即座椅坐垫的角度应该在12-16°之间，可以选择14°作为坐垫的角度。（2）靠背目前座椅都是可以调节靠背与坐垫之间的角度，但无法调节靠背的高度，以至于对部分驾驶员来说，因为身高差异，头枕可能不会很好的发挥设计者所希望的功能，从而使头枕成为摆设或累赘，为此，本文将靠背进行了设计，使靠背可以根据驾驶者的身高自由调节高度，从而使头枕和靠背完美搭配。图3.4设计后的骨架座椅的靠背设计同样需要考虑到人体的生理特征和舒适性要求。一般来说，靠背的高度和角度应该与坐垫相匹配，以保证身体的自然姿势和舒适度。下面将介绍靠背的计算过程。1）确定靠背高度靠背的高度应该使得腰部和脊椎得到支撑，同时又不会对肩部造成过大的压力。一般来说，靠背的高度应该在0.8-1.2倍的坐垫高度之间。设坐垫高度为H2，靠背高度为H3，则有：0.8H2≤H3≤1.2H2（3-5）根据上述设计，座椅坐垫的高度为0.7m，因此靠背的高度应该在0.56m到0.84m之间。2）确定靠背角度靠背的角度应该使得身体的脊柱和颈部得到支撑，同时又不会对肩部造成过大的压力。一般来说，靠背的角度应该在90-110°之间。设靠背长度为L3，靠背高度为H3，靠背角度为θ2，则有：tan（θ2）=H3/L3（3-6）根据上述设计，靠背的长度为0.108m，宽度为0.24m，因此靠背角度可以通过式（3-6）进行计算。设座椅坐垫的高度为0.7m，靠背的宽度为0.24m，长度为0.108m。根据式（3-5）可以计算出靠背的高度应该在0.56m到0.84m之间。靠背的高度为0.7m，则根据式（3-6）可以计算出靠背角度为：tan（θ2）=0.7/0.108=6.48因此，靠背角度为tan^-1（6.48）=81.5°，即靠背的角度应该在90-110°之间，可以选择100°作为靠背的角度。3.3.2座椅调节装置设计（1）抬高器汽车座椅的升降装置位于座席总成之内，它是用齿轮和齿盘进行配合调节的，并在某一特定的距离内，将其提起或放置于汽车座席之上。上图3.5是汽车座椅骨架的有限元模型，由最小到最大，通过提升器调整。图3.5汽车座椅骨架调节示意图通过调整档位，使座位在升降幅度上接近无级变位。根据坐垫后的支承筒与地板的高程，从下至上等间距分为五个部位，称为第一至第五。头部和其它调整机构维持在设计预设的位置，并在此基础上对提升机构调整后的五种状况进行一次工作模式的计算，分析结果模态频率如表3.4，对应如图3.6所示：表3.4模态频率表抬高器调节模态频率/Hz位置1（低）18.76位置219.28位置3（中）19.60位置419.65位置5（高）19.82图3.6模态频率图从表格3.4、图3.6中可以看到：提升装置使车体结构从最低点提升至最高点，第一次工作模式的频率提高1.06赫兹；在提升机构的作用下，车体一次工作模式的频率呈线性增长，但没有呈非线性增长趋势。（2）调角器调角器是调整汽车座椅后仰角的一个重要部件。通过调整后的坐垫和坐垫，调整后的坐垫可以调整到最舒服的位置，从而调整乘客脊柱的受力状况。当车辆发生撞击时，它能起到很好的辅助作用，是汽车座椅系统的重要组成部分。汽车调角器后板总成、调角器座板总成、传动机构和扁平涡卷簧等。其设计的结构如图3.7所示。图3.7调角器结构在靠背锁定、把手锁定（靠背具有折叠作用）的情况下，可以将靠背直接推向传动装置中的第一个齿轮锁定位置；调节把手，打开调角器，将椅背向后推至合适的角度，然后松开把手，自动锁定；调节把手，可以打开调角器，实现后座的自动向前锁定。图3.8示出了汽车座位调整的示意图，该调角机具有104°的调角冲程，有级调整到12°，无级调整到92°。图3.8座椅调节示意图图3.9中显示了调角器的函数。在车辆行进方向上，超过空程第一档的啮合位置为调角器的前端极限位置；在调角机倒退92°至空冲程位置时，无齿轮啮合，所以调整座位时轻松省力。调角机在空档位置后转动10°，直到后部的设计位置，也就是供应位置。在后部的设计位置，调角器的后部转动2°，达到后端的位置，这段时间也是有阶梯式的调整，传动装置内的传动装置有啮合。图3.9调角器功能示意图（3）滑轨汽车座椅滑道的组成主要有左滑轨、右滑轨、操纵杆等。在国内外，汽车座椅滑轨的类型很多，一般是由上滑轨、下滑轨、锁卡、锁孔、回位扭力弹簧等构成，滑轨结构如图3.10所示。图3.10座椅滑轨结构图汽车座椅滑轨的工作原理：采用上提操作杆，带左右滑轨把手盘旋转，由于把手盘与锁齿盘通过型紧固盘相连，所以把手盘带锁齿盘旋转，锁齿盘的齿与滑轨上的限制槽分离，由此将锁齿片的齿向外打开。在打开的时候，使用你的身体或者手上的钱，让你的椅子在一个舒服的姿势下移动。在松开活动杠杆后，回位扭转弹簧将锁定板的齿锁紧在上一条限位槽中，这时，座位就处于一个舒服的状态。球体两端的U形曲线部分是球体的固定点，其孔的相对定位精度有较高的要求；底部平坦，大的区域，与车体连接的滑动轨道；其下部密封圈采用焊接方法与下部滑动导板连接，使得在冲孔时，滑动导板的位置更为稳定；该产品的成型工艺比较复杂，需要在导轨的底端冲压出两个钻石型的定位孔（保证在下一步的加工中使用相同的孔位，并且在弯头时不会出现偏差）和多个折弯成型的步骤。3.3.3座椅头枕设计从本次设计头枕（图3.11所示）构造可以看出，在该结构中，座位框架是由所述皮带轮的构件支承的主要结构，而主要是由所述支承板与所述托架焊接在一起，以保证所述座椅框架的支承作用。上支承板主要是由框架内的穿孔托架和滑轴构成，它利用滑杆的弹性作用来达到滑道的滑移作用，在滑道的过程中，滑道采用圆弧构造，并用螺栓将滑块与支承板连接起来，并通过旋转挂钩与支承板的组合来支撑整体的移动。扳机的弹片是弧形的，它的作用是通过转动钩子的一部分来完成零件之间的联系，而转动的钩子可以利用弹片的变形来展开旋转托架的移动，最后把弹片从滑轴上卸下，同时，当没有触发器时，转动钩子的上半部分会把相应的滑轴钩接到一起，在工作时，钩子会自动地与滑轴分离。图3.11头枕整体结构图1）确定头枕高度头枕的高度应该使得头部得到支撑，同时又不会对颈部造成过大的压力。一般来说，头枕的高度应该与靠背的高度相匹配。设靠背高度为H3，头枕高度为H4，则有：H4=H3（3-7）根据上述设计，靠背的高度为0.7m，因此头枕的高度应该为0.7m。2）确定头枕位置头枕的位置应该使得头部得到支撑，同时又不会对颈部造成过大的压力。一般来说，头枕的位置应该在头部的中央位置，与颈部保持一定的距离。设靠背长度为L3，头枕位置距离靠背顶部的距离为L4，则有：L4=L3/2（3-8）根据上述设计，靠背的长度为0.108m，因此头枕位置距离靠背顶部的距离应该为0.054m。3）确定头枕尺寸头枕的尺寸应该使得头部得到充分的支撑，同时又不会对头部造成过大的压力。一般来说，头枕的宽度应该与肩部相匹配，高度应该能够覆盖头部。设头枕宽度为W4，高度为H4，则有：W4=0.9W2（3-9）H4=0.1H1（3-10）其中，式（3-9）表示头枕的宽度应该为坐垫宽度的90%，式（3-10）表示头枕的高度应该为身高的10%。根据上述设计，坐垫宽度为0.3m，身高为1.81m，因此头枕的宽度应该为0.27m，高度应该为0.181m。根据座椅设计的各个组成部分的参数，可以得到座椅的最终设计参数。设座椅高度为H，宽度为W，则有：H=H1+H2+H3+H4（3-11）W=max（W1，W2，W4）（3-12）其中，式（3-11）表示座椅高度为坐垫高度、靠背高度、头枕高度之和；式（3-12）表示座椅宽度为坐垫宽度、扶手宽度、头枕宽度三者之中的最大值。根据上述设计和计算结果，可以得到座椅的最终设计参数为：H=0.4m+0.7m+0.7m+0.181m=1.981m=198.1cmW=max（0.4m，0.35m，0.27m）=0.4m将座椅高度转换为毫米，则有H=1981mm。因此，座椅的最终设计参数为高度为1981mm，宽度为400mm。3.3.4泡沫硬度与舒适性座椅泡沫塑料对乘客的乘坐舒适性有很大的影响，乘坐者可以直观感受到乘坐的舒适度；过于柔软会把乘客卡在座位上，给乘客造成不便。另外，坐垫和靠背的凹陷程度也有关，硬度越高，凹陷的程度就越低，而硬度低的坐垫就会产生较大的凹陷。在测定坐垫和坐垫的总体凹陷程度时，可以将椅背或衬垫泡沫塑料装配在一个刚性的固定装置上，通过一个200毫米的刚性圆盘对其进行负载的测定，从而获得一个力-位移图。根据GB/T10807《软质泡沫聚合材料硬度的测定（压陷法）》对泡沫状物体的压陷强度进行了测量，将边缘长度380毫米、厚50毫米的试件从座椅衬底或椅背上切下，并将负载板的直径为104毫米，并在专用的试验台上进行实验，得出该衬垫和衬底的刚度。泡沫的硬度是由大部分人的评估值决定的，而不同的车型使用的泡沫硬度值也是不一样的，汽车的泡沫压塌硬度指数是25%，座椅的建议是130-240N，座椅的后背是110-180N。4汽车座椅结构三维建模4.1基本模型的建立Solidworks是一款由DassaultSystèmes开发的三维计算机辅助设计（CAD）软件，它是工程师、设计师和制造商等专业人士广泛使用的软件之一。Solidworks提供了一系列的工具和功能，可用于快速、准确地创建、模拟和验证三维模型和工程图纸。Solidworks的主要特点包括以下几个方面：（1）用户友好性：Solidworks具有直观的界面和易于使用的工具，使得用户可以快速掌握软件的使用技巧。（2）多种建模方式：Solidworks支持多种建模方式，包括实体建模、曲面建模、装配建模等，可根据不同的需求选择最适合的建模方式。（3）高效的装配设计：Solidworks提供了一系列的功能和工具，可用于快速创建和编辑复杂的装配结构，包括装配零件的定位、约束和运动仿真等。Solidworks建立模型的基本原则即准确性，模型只有如实地反映座椅几何特性、力学特性，才能够保证计算结果的真实可靠。同时还需要考虑到单元类型、单元数量等因素。具体来说主要有下面几条：（1）在保证精度的条件下，适当进行模型简化。（2）合理地选择单元的类型，以减少数据量和计算时间。（3）合理地控制单元的大小，分配相应的模型单元数目。4.2Solidworks模型的建立依据人体自身结构靠背上体压会存在分布的不均匀性，在驾驶员座椅靠背结构的设计过程中应保证人体背部曲线和腰部曲线能够与座椅合理贴合以达到的合理支承。汽车在座椅设计时应考虑座椅结构形状和位置两点的适宜支承，首先是于人体的胸椎之间的高度上，作为肩靠；其次是设置在腰曲部位，作为腰靠。腰靠结构曲线能保证乘客具有正确的坐姿势下以近似于正常的腰弧曲线。最后运用Solidworks创成式曲面设计，选定驾驶员座椅的参数对驾驶员座椅进行结构设计，驾驶员座椅的结构图形及尺寸如图4-1所示。图4.1汽车座椅三维模型4.3材料特性和物理特性的定义定义单元类型的同时，还要定义单元的材料和物理特性。材料特性是由座椅实际使用的材料决定的，在Solidworks中我们需要输入材料的厚度，密度，泊松比，沙漏系数，弹性模量，屈服极限，强度极限，塑性变形特性等。物理特性是指壳单元的厚度。本文选择的汽车座椅一共有10个结构件，绝大多数材料为MATL24这种弹塑性材料类型，所使用的参数为材料的密度、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、延伸率和部分插值参数等。材料的基本参数如表4-1所示，材料的力学参数如表4-2所示。表4.1材料基本参数RhoEIUN7.800e-09200000.000.300表4.2主要材料力学参数名称屈服极限（MPa）强度极限（MPa）延伸率（100%）头枕杆5257310.157靠背U形管1954180.285靠背侧板5006160.113靠背连接板7464720.231坐框管3054180.285支撑腿5006160.113滑轨内外轨3058650.123滑轨内芯5005720.262安全带约束件连板7466160.113地板连接板3055720.2624.4有限元网格的划分IGES文件导入Solidworks的部分必须几何清理这是因为，网格应符合以下要求：（1）导入几何模型的曲面数据时，有时会出现曲面丢失、边界错位，结点重合，曲线重叠等缺陷，从而引起网格扭曲，导致单元质量不高，求解精度差。（2）CAD模型中包含一些细微特征，例如曲面和边地倒圆、小孔，在进行分析时如果要完全准确的模拟这些特征，需要用到很多小单元，导致求解时间不必要的加长。因此，几何清理的目的就是消除错位和小孔，压缩相邻曲面之间的边界，识别并删除重复曲面，消除不必要的细节，这样就能够提高整个划分网格的速度和质量，提高计算精度。在几何清理工作完成以后，要开始对各零件逐一划分网格，由于零件之间的相对位置已经在以T工A中确定，因此对零件单独划分网格不会影响其整体的结构。网格的划分应该满足以下要求：1）合法性。一个单元的结点不能落入其他单元内部，在单元边界上的结点均应作为单元的结点，不可丢弃；2）相容性。单元必须落在待分区域内部，不能落入外部，且单元并集等于待分区域；3）逼近精确性。待分区域的顶点（包括特殊点）必须是单元的结点，待分区域的边界被单元边界所逼近；4）良好的单元形状。单元最佳形状是正多边形和正多面体；5）良好的剖分过渡性。单元之间过渡应相对平稳，否则将影响计算结果的准确性甚至使有限元计算无法进行下去；6）网格剖分的自适应性。在几何尖角处，应力变化大的地方网格应密集，其他部分应稀疏，这样可以在保证求解精确的基础上缩短计算时间。本文中，划分网格时控制壳单元的网格质量如下：最小边的边长应当不小于5mm，最大翘曲不应大于150，四边形单元的最小角的角度不应小于400，最大角的角度不应大于1400，三角形单元最小角的角度不应小于200，最大角的角度不应大于1200。该网格标准通常能够在模拟计算中控制计算时间的基础上保证模型的计算精度。使用Solidworks生成网格后，会产生一些质量不合格单元，对于这些质量不高的单元，可以使用mesh功能将网格重新划分，目的使模型的网格全部能够达到保证模拟计算成功。最终得到网格如图4.2所示。图4.2最终模型图

5结语随着智能系统、网络通讯技术、新材料、新交互技术的不断发展，汽车内部空间、交互方式、内饰风格等都将发生翻天覆地的改变。随着人们的生活习惯越来越多样化，对各种不同的审美要求越来越高，导致了轿车的外形发生了很大的改变，尤其是内部空间。座椅