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某轿车后排座椅靠背骨架的轻量化改进设计
| 论文题名： | 某轿车后排座椅靠背骨架的轻量化改进设计 |
| 关键词： | 轿车;后排座椅;靠背骨架;轻量化设计;有限元模型 |
| 摘要： | 当今，汽车座椅轻量化已经成为整车轻量化非常重要的一部分。本文在此背景下，为配合整车厂完成减重目标，从工程实际研究的角度，在保证座椅安全性及舒适性、不增加座椅成本、不复杂制造工艺的前提下，利用座椅强刚度有限元分析，对某轿车后排座椅管板式靠背骨架初始模型进行轻量化改进设计。 本文首先确立以后排座椅最苛刻的一项试验，即GB15083-2006行李箱碰撞试验，作为轻量化改进设计的试验依据。接着在利用CATIA所建立的管板式靠背骨架几何模型的基础上，确立试验边界条件、载荷加载方式及模型假设，利用Hypermesh建立靠背骨架行李箱碰撞有限元模型，并应用Ls-Dyna进行计算仿真。然后按新开发零件、借用件和直接采购件将靠背骨架各零件分成三类，并分别根据各类零件的特点分析其受力及强度裕量情况等。分析表明，此管板式靠背骨架强度和刚度均有较大裕量。故对此管板式靠背骨架进行如下两阶段轻量化改进： 第一阶段，将靠背骨架结构由管板式改为管钢丝式，文中根据靠背钢丝与钢管、发泡及面套的匹配情况，设计钢丝的直径、形位等，建立管钢丝式靠背骨架的几何模型，然后建立管钢丝式靠背骨架的有限元模型并进行仿真分析。分析表明：靠背管及旋转支架仍存在强度裕量，仍可进行进一步优化。第一阶段优化后，座椅重量降低约29.4％； 第二阶段，结合工程生产实际，对管钢丝式靠背骨架中钢管壁厚及旋转支架厚度进行进一步优化，寻找二者最佳的厚度组合，并建立相应的行李箱碰撞有限元模型进行仿真分析，然后制造轻量化座椅样件完成台车碰撞试验和三坐标H点测量进行进一步可行性验证。最终在保证座椅靠背骨架刚度和强度的前提下，实现其材料利用的最大化及最大程度的轻量化。经过第二阶段进一步优化，座椅总重量降低约43.6%。 本文的研究成果为座椅生产企业提供了适合工程实际的切实可行的后排座椅骨架轻量化方案，具有一定的实践意义和工程价值。 |
| 作者： | 王拖连 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨世文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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