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原文传递汽车座椅电机传动机构的仿真和有限元分析

论文题名：	汽车座椅电机传动机构的仿真和有限元分析
关键词：	汽车座椅电机;传动机构;仿真模型;有限元分析
摘要：	汽车座椅电机是汽车座椅的重要组成部分，在现代汽车工业中引起越来越多的重视。在中高档汽车的电动座椅中，普遍配置了前后调节、上下调节、靠背调节、头枕调节等多个位置和角度调节功能的电机。　　本文研究的座椅靠背电机是其中之一，专门用来调节座椅靠背的位置和角度。电机的正反向运转控制着靠背的顺逆向旋转，从而满足驾乘者在舒适和安全上的要求。对于单个的电机，如靠背调节电机，一般包括了电流输入端总成、电枢和磁瓦总成、齿轮传动机构和扭矩输出端总成等部分，即电子元件部分和机械结构部分。电子元件部分的作用是通电和控制，而机械结构部分——蜗轮蜗杆传动机构是完成座椅调节的核心机构，也是研发难度最高、问题最多的机构。根据座椅电机实际应用的反馈情况，由于电子元件部分可靠度极高，所以电机的失效原因常常归结于传动机构，其运动是否连续、稳定以及强度等是否满足要求直接影响着电机的性能。　　鉴于蜗轮蜗杆传动机构的特殊性，本文从物理样机的试验结果出发，以该机构的应用为首要目标，用虚拟样机替代物理样机，通过仿真分析和有限元分析，不仅明确了虚拟样机技术在此类电机设计中的可靠性和可行性，也说明了可以将仿真分析和有限元分析的结果有效地反馈到电机的初期设计中去，从而及时地掌握出现的问题并提出改进策略。这对于汽车车窗、天窗电机和其他座椅调节电机也同样具有很高的设计指导意义。　　传统的电机设计方法通常是从物理样机的试验结果中获取数据，过程往往复杂、成本高。虚拟样机技术很好地解决了这个问题。　　本文阐述了国内外汽车座椅电机的发展和研究现状，针对某汽车零部件制造商的一款新型靠背调节电机，本文引入了虚拟样机技术，与有限元法结合，提出一种研发此类电机的模式，并说明了这种模式的实际意义。　　本文首先运用三维软件Pro/ENGINEER强大的参数化建模功能，完成蜗轮蜗杆传动机构三维模型的建模工作。利用标准数据转换方式把该模型导入到多体动力学分析软件ADAMS中，添加相应的约束和驱动，对该机构进行了接触碰撞动力学和运动学仿真分析，仿真结果得到传动比、啮合频率和啮合力。在和物理样机的试验结果对比后表明，该机构与物理样机为吻合度很高，虚拟样机是可行的、可靠的。　　为了掌握和明确在实际试验和使用过程中机构的破坏机理，在可靠的虚拟样机上，运用有限元软件ANSYS(Workbench)分别对蜗轮和机构进行了静力学分析、非线性接触分析和模态分析，分析结果得到了应力、应变的分布状况和危险位置，以及频率和主振型，对改善机构、提高使用性能具有指导意义。本文的有限元分析结果表明，该机构强度等满足要求，分析结果和试验结果吻合，有限元法可行、可靠。
作者：	刘洋
专业：	机械工程
导师：	李新华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中南林业科技大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文