某汽车座椅骨架的动态特性分析

Ｎｏ ． ６
１ ５ ０
机 械 设 计 与 制 造
Ｊ ｕ ｎ ｅ ． ２ ０１ ５
２ ０ ０ ７ ， ３ ６ （ １ １ ） ： ２ ０ ５ ２ — ２ ０ ５ ６ ． 示。 我们可 以发现基板无预热熔覆层平均显微硬度较基板预热熔 伽 跏 姗啪 姗瑚 瑚 Ⅲ 与工 程 ，
Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ． Ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｖ ｌｕ ａ ｅ ｓ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｕｔ ａ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｔ ｒａ ｆ ｍｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆｈ ｏ ａ ｒ ｍ ｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｓｅ ｎ ｎｄ ａ ｒ ｎｄ ａ ｏ ｍ
提供给人体的舒适性 ， 然而动态特性是汽车座椅骨架设计时需 数 ， 如表 １ 所示。
要考虑的重要问题 ， 了解汽车座椅骨架的动态特性对于汽车座椅 骨架的结构设计有着重要的意义。 目前 ， 动态分析多将座椅简化
表 １ 材 料 参数
Ｔａ ｂ ． １ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｐ ａｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ
第 ６期 ２ ０ １ ５年 ６月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ １ ４ ５
某汽车座椅 骨架的动 态特性分析
王淑芬 ， 赵旭阳， 李玉光 ， 饶
（ 大连大学 机械工程学院 ， 辽 宁 大连
博
１ １ ６ ６ ２ ２ ）
摘
要： 为获得 某汽车座椅骨架结构的动 态特性 ， 利用 Ｐ ｍ／ Ｅ软件建立其三 维模型 ， 基于 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 软件进行模态
分析 ， 并考虑路 面和整车的影响对其进行 了随机振动分析和谐响应分析 ， 得到 汽车座椅骨架的前六阶模 态值和振型 ， 以
ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ中进行网格划分。划分网格所采用的单元类型以 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ １ ８ ６
来稿 日期： ２ ０ １ ４ — １ ２ — １ ５ 基金项 目： 青年科学基金项 目（ Ｅ ０ ６ ０ ４ ０ ７ ） 作者简介 ： 王淑芬 ， （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女， 辽宁大连人 ， 博士研究生 ， 副教授 ， 主要研究方 向： 汽车设计方面的研究
及 随机振动和谐响应条件下汽车座椅骨架和座垫骨架的响应值 。分析结果表明该汽 车座椅骨架避开 了人体 不同器官的
共振频率范围， 并给 出了座垫骨架具有较大位移响应的频 率值 ， 为后 续汽车座椅 骨架的结构设计和整车动态特性 的优化
设 计 提供 了参 考依 据 。
关键词 ： 汽车座椅骨架； 有限元 ； 模态分析 ； 随机振动 ； 谐响应 ； 共振 中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｈ１ ２ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ — ０ １ ４ ５ — ０ ３
Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ￥ ｏ ｊ ￣ ｗ ａ ｒ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｓ ｍ ｏ ｄ ａ ｌ ｖ ｌ ａ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｄ ｍ ｅ ｏ ｆｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｏｔ ｍ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｔ ｆ ｒ ｍｅ ａ ａ ｌ ｅ ｇ ｏ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ
ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒｅ ａ ｏｔ ｇ ，ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｏ ｃｃ ａ ｏ ｕ ｎ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｈｅ ｔ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｏ ａ ｄ ｈ ａ ｖ ｅ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｎａ ａ ｌｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ￣ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｏｔ ｍ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ｔｆ ａ ｒ ａ ｍｅ ｓ ａ ｖ ｏ ｉ ｄｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｎｇ ａ ｅ ｆ￡ ｏ 船ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｃｅ ｎ ｂ ｏ Ｊ ｙ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｃｙ ｎ ｖ ｌ ａ ｅ ｕ ｆｓ ｏ ｅ ｔ ａ ｃ ｕ ｓ ｈ ｉ ｏ ｎ ∞ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｌ ｒ ａ ｇ ｅ ａ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｇ ｖ ｅ ｎ ． Ｉ ｔ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅｓ ｄ ｉ ｏ ｆａ ｕｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｔ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ６ ２ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓｅ ａ ｔ Ｆ ｒ ａ ｍｅ
Ｗ ＡＮＧ Ｓ ｈ ｕ— ｆ ｅ ｎ，ＺＨＡＯ Ｘｕ— ｙ ａ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｙｕ —ｇ ｕ ａ ｎ ｇ，ＲＡＯ Ｂｏ
（ Ｗｕ Ｗａ ｎ － ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ Ｘｕ ｅ — ｗ ｅ ｉ ． Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｒｅ ｇ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ ｌｌ ａ ｏ ｙ ｓ ｌ Ｊ Ｊ ． Ｒａ ｒ ｅ Ｍｅ ｔ ｌ ａ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｎｄ ａ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， ２ ０ ０ ６ ， ３ ５ （ ６ ） ：
覆层较高 ， 因激光束热源作用 于钛合金表面后会发 生重熔 ， 重熔
速率快 ， 快速冷却时过冷度大 ， 熔池 中能快 速形成较多细小针状
（ Ｆ ｅ ｉ Ｑ ｕ ｎ － ｘ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｙａ ｎ ， Ｔ ａ ｎ Ｙｏ ｎ ｇ — ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ￣ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｅ ｄ ｎ ｅ ｔ ｓ ｈ ａ ｐ ｉ ｎ ｇ ０ ｆ Ｎ ｉ — Ｃ ｕ — Ｓ ｎ ｌｌ ａ ｏ ｙ ｓ ｌ Ｊ ｊ ． Ｒ ａ ｒ ｅ Ｍｅ ｔ ａ １ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， ２ ０ ０ ７ ， ３ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆｍ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｔ ｆ Ｔ ａ ｍ ， ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ．ｉ ｔ ｓ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ａ ｌ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ
（ １ １ ） ： ２ ０ ５ ２ — ２ ０ ５ ６ ． ）
３ ］ 宋建丽 ， 李永堂 ， 邓琦林 ． 激光熔覆成形技术 的研究进展 ［ Ｊ ］ ． 机 械工程 的显微组织 ， 从而产生强化作用 。通过 曲线我们还可 以发现随着 ［
基板预热温度 的升高使熔覆层显微硬度略有下降 ， 原因是 由于通 过预热基板 ， 基板预热温度高的熔覆层冷却速度较之于基板预热 温度低 的熔覆层冷却速度有所减缓 ， 导致熔覆层细针状组织随之
８ ５ ０ － ８ ５ ４ ． ）
ｎ ａｎ Ｃｅ
１ 引言
汽车座椅作为汽车的基本装置，是连接人体与车身的重要部
ห้องสมุดไป่ตู้
２有 限元模型建立
实 际的汽车座椅骨架模型需要由上百个零件模型组装而成。
利用三维建模软件 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ建立 件， 它 的性能直接影响着汽车乘坐的舒适性和运行的安全 性。其中 对汽车座椅骨架模型进行适当简化 ， 汽车座椅骨架是汽车座椅的重要组成部分 ，直接影 响着座椅 的性 对汽车座椅骨架起主要支撑作用 的零部 件模 型 ， 主要包括 ： 靠 能， 因此对汽车座椅骨架的研究显得尤为重要 。对汽车座椅骨架的 背骨架 、 座垫骨架 、 靠背连接板 、 座垫连接板 、 调 角器 、 和滑轨等。 研究多在静态特性分析部分 ， 即座椅骨架在静止条件下的可 ｆ 生 与 以上部件材料选用 Ａ Ｍ６ ０镁合金 ， 其它选用碳素钢 Ｑ ２ ３ ５ 。 材料参
２ ０ １ ０ ， ４ ６ （ １ ４ ） ： ２ ９ — ３ ７ ． ）
［ ４ ］ 武万 良， 李学伟． 钛合金激光熔覆技术研究进展 ［ Ｊ ］ ． 稀有金属材料与 减少 ， 结果表现为基板预热温度高熔 覆层 显微 硬度 稍低 于基板 工程 ， ２ ０ ０ ６ ， ３ ５ （ ６ ） ： ８ ５ ０ — ８ ５ ４ ．
预热温度低熔覆层 的显微硬度。
学报 ， ２ ０ １ ０ ， ４ ６ （ １ ４ ） ： ２ ９ — ３ ７ ． （ Ｓ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ－ ｌ ｉ ， Ｌ ｉ Ｙ ｏ ｎ ｇ － ｔ ａ ｎ ｇ ， Ｄ ｅ ｎ ｇ Ｑ ｉ － ｌ ｉ ｎ ． Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ［ Ｊ Ｊ ． Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，
为弹簧 、 阻尼和质量块 的形式 ， 在一定程度上不能反映真实的
动态特性 。针对文献阿 ｑ 的某汽车座椅 ， 应用 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软 件， 结 合路 面和整 车的影 响对其进行模态分析 、 随机振动分析和 谐响应分析 ， 为汽车座椅骨架结构设计和整车动态特性 的优化设 计寻找参考依据。 将建立好 的模型装 配后 ， 导人有限元分析软件 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ —
ｄ ｙ ｎ ｍｉ ａ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ｃｔ ａ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆａ ｏ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ．
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｉ ｔ ｖ ｅ Ｓ ｅ ａ ｔ Ｆ ｒ ａ ｍｅ ； Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ； Ｍｏ ｄ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； Ｒａ ｎ ｄ ｏ ｍ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｉｏ ｔ ｎ； Ｈａ ｒ ｍｏ ｉｃ ｎ Ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ； Ｒｅ ｓ ｏ —