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原文传递汽车座椅骨架系统功能公差研究

论文题名：	汽车座椅骨架系统功能公差研究
关键词：	汽车座椅;骨架系统;功能公差;结构设计
摘要：	汽车座椅系统是汽车上非常重要的部件，其性能决定着驾乘人员的安全与舒适程度。汽车座椅的性能好坏与公差设计有着密不可分的联系，因此座椅行业需要一套科学的、系统的公差设计方法。现有汽车座椅骨架系统的公差设计主要基于传统的经验方法，该方法不能全面系统地综合考虑功能性和制造成本。在中国博士后科学基金（汽车座椅骨架系统功能公差设计方法2018M641777）的资助下，本文提出了一套汽车座椅骨架系统功能公差设计方法，主要工作如下：　　1)面向感知质量的座椅骨架公差规范　　根据用户对座椅的功能需求，确定座椅骨架感知质量；对座椅骨架感知质量进行客观量化形成技术条件；将技术条件转换成几何功能需求，基于装配定位约束确定关键零件及其被测要素，进行公差规范链设计；根据零件信息和功能需求为被测要素确定基准参考框架、公差特征项目及公差原则；给出了座椅骨架公差规范流程；给出了滑轨总成和升降机构的公差规范案例。　　2)考虑孔销浮动的升降机构公差分析　　通过引入动态公差带图，进行了尺寸公差与几何公差的耦合计算，得到了耦合后的总公差。绘制了升降机构的简化模型，对无孔销浮动的H点进行了公差分析，通过矢量环法获得了其灵敏度矩阵，得到了H点位置变动的外轮廓；通过蒙特卡洛法，得到了H点的位置分布，并发现装配变量之间、H点位置分量之间存在着很强的相关性。建立了考虑孔销浮动的升降机构的连续接触模型，基于拉格朗日方程对模型进行了运动学及动力学分析，得到了未知变量的数值大小，对有无孔销浮动状态下的H点位置变动的外轮廓进行了对比，并分析了孔销浮动间隙大小对H点位置变动的影响。　　3)考虑柔性变形的滑轨总成公差分析　　提出了一套基于关键点变动的滑轨总成公差分析方法，该方法基于关键点表示几何要素，以关键点变动反映几何要素在公差带内的旋转、放大、缩小等变动，通过封闭矢量方程表达零件间的装配关系，进而基于蒙特卡洛法进行公差分析，模拟了上下滑轨基准要素间实际位置相对于理论位置的偏差的分布规律，发现其呈正态分布，并提出了设计建议。考虑到滑轨总成在实际工况下会发生弹性变形，使用有限元软件ANSYS对其进行了考虑柔性变形的滑轨总成公差分析，计算了弹性形变导致的柔性误差，并将柔性误差与上述分析得到的刚性误差进行了耦合，最终得到了在实际工况下的上下滑轨间相对位置的总误差，对比了刚性假设与柔性变形的位置偏差，并分析了位置偏差不同的原因；计算了钢球与滑轨的接触力，发现滑轨总成的刚度及装配过盈量决定了接触力的大小。　　4)基于合作博弈的多目标公差优化　　通过引入制造成本模型、质量损失成本模型，建立了基于合作博弈的多目标公差优化模型：以描述产品质量的几何功能需求及描述产品成本的公差—成本模型作为目标函数，以企业的加工能力及现有的工业制造水平作为约束条件。将几何功能需求和成本需求作为博弈方，使用模糊聚类理论建立博弈效用矩阵，并基于Shapley值理论确定博弈方集合及其子集，计算各集合的特征函数，计算Shapley值向量，计算各效用组合与Shapley值向量的二范数，给出最终优化结果。通过分析发现最优结果跟公差设计变量的取值范围和取值间隔有关，并给出了设计指导意见。
作者：	仇念尧
专业：	机械设计及理论
导师：	闫振华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022