基于的汽车座椅头枕轻量化分析与研究
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Ｎ・ｍ
的力矩，头型最大位移量小于１０２ ｎｕｎ。（３）在第２ 步基础上继续施加载荷到８９０ Ｎ，座椅靠背不得 断裂和破坏。
收稿日期：２０１３埘＿ｏｌ
修回日期：２０１３一０２一０７
万方数据
第５ｌ卷第５期
周波：基于ＡＢＡＱｕｓ的汽车座椅头枕轻量化分析与研究
移位躯干基准线与加载的头型间距离
向．要求有限元模型与物理试验要保持一致，如图 ３，ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ支持多种求解器输入输出格式，Ｈｙ－ ｐｅｒＭｅｓｈ划分好有限元网格并且调整好数模后，直 接把计算模型转化成适用于求解器格式的文件卜 ｓ１，应用ＡＢＡＱｕＳ求解器进行求解。得出计算结果 之后用ＨｙｐｅｍＶｉｅｗ进行后处理分析。
‘
移位前躯 移位躯干
表１零件材料参数
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｍａｔｅｎａｌ ｐａ限ｍｅｔｅ晤０ｆ ｐａｒｔｓ （ａ） （ｂ）
图１载荷作用点、作用方向以夏头型移动量
Ｆ幻．１ Ｔｈｅ ｐｃＩｓｉ墩ｍ鲫ｄ∞豳删ａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｉｏａｄａｎｄｄｉｓｐｈ捌怕ｎｔ ｏｆｈｅ削
２
ＡＢＡＱＵＳ在汽车座椅有限元分析中的
应用
？ 夕
图４第１步加载结果
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ Ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｓｔｅｐ
万方数据
６０
农业装备与车辆工程
２０１３年
第２步在头球处施加３７３ Ｎ・ｍ力矩。分别得 到头球最大后移量，如图５所示；第３步继续在头 球位置施加载荷到８９０ Ｎ，确认座椅是否出现损 坏。数据见表２。
实验（如图８），按ＧＢｌ５０８３—２００６标准对座椅施加 载荷，测得头球位移量结果与ＣＡＥ分析结果进行 对比（如表３），结果显示，ＣＡＥ分析结果与实验测 得数据相差不大，结果基本准确，与实际相符。
ｓ０晰ａｒｅ
ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ ｂ船ｅｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｏ
ｏｎ
ｒｅｇｌｌｌａｔｉ嘶ｏｆ
ＧＢ—１５０８３．ｒ１１ｌｅ ｐｏｓｔ ｈｅａｄ
ｐＩｏｃｅｓｓ吨明ａｌｙｓｉｓ，ａｃｃｏｕｎｔ
ｐｈｙ８ｉｃｓ
ｗｉｔｈ ｔ｝Ｉｅ
ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ
ｔｈｅ
ｄｉａ．ｅｒｅｎｔ ｅ０Ｔｄｉｇｕｒａｔｉｏｎ
发成本。本文应用ＡＢＡＱｕＳ技术，对汽车座椅头 枕进行轻量化分析，并与试验结果相对比，以确保 分析的可靠性。
１汽车座椅头枕国标要求
汽车座椅具有支撑乘员重量缓和及衰减由道 路通过车身传来的冲击和振动，为驾驶员提供良 好的工作条件的作用，还应能为所有乘员创造舒 适和安全的乘坐条件。一个良好的汽车座椅设计 除了结构紧凑、设计美观大方。还应该满足良好的 静态特性、动态特性，及足够的的结构强度、刚度 和寿命。最重要的是，在发生交通事故中尽量减少 乘员的受伤程度，满足安全性能要求［２｜。根据 ＧＢｌ５０８３—２００６的规定．头枕性能试验主要包括３ 个步骤（见图１）：（１）用假人靠背作用于座椅产生 ３７３ Ｎ・ｍ力矩以确定基准线。（２）在头枕顶部向下 ６５ ｍｍ处，通过直径为１６５ ｍｍ的头型，施加一个 垂直于移动后基准线并且相对于Ｒ点３７３
（ｈ）结构！
图２头枕骨架结构 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕ怕ｏｆ ｈｅａｄ悖Ｓｔ随ｉｍ ２．１
ＨｙｐｅｒＭ∞ｈ前处理
具体步骤是将ＣＡｒｌｌＡ模型导人ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 软件中建立数模。对几何体进行必要的清理的基 础上，按几何体的形状。以壳体和实体单元形式把 数模表述出来。一般结构分析也可采用四面体网 格来满足要求，对每一个零件赋予与物理实验匹 配的材料和厚度，材料参数如表ｌ所示。 定义边界条件和载荷设置，约束位置设在座 椅零部件与车身的连接点处，座椅零部件采用刚 性连接，按照受力运动趋势约束自由度，按 ＧＢｌ５０８３．２００６规定确定加载位置和载荷大小方
ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｅａｔ；ｌ培ｈｔｗｅｉｇｈｔ；ＡＢＡＱｕｓ
Ｏ引言
汽车座椅是我国汽车产业政策优先发展的关 键零部件之一，在其设计、研发过程中，如何保证 安全性的前提下，节约能源，且有利于环境保护， 以事先在满足其功能要求下的轻量化，是国内外 汽车座椅等零部件研究的重要课题之一…。伴随 着科学技术的迅猛发展和工业技术水平的不断提 高，中国汽车行业的竞争也随之越来越激烈。为了 使产品有足够的市场竞争力以便能在这个硝烟弥 漫的市场中生存下来。提高产品的各方面性能和 降低制造成本成为至关重要的因素。在科技与信 息高度发达的今天，ｃＡＥ技术凭借着其能够缩短 产品研制周期，降低成本，提高产品质量，提升产 品市场占有率等诸多优点而被广泛应用在汽车、 航天、桥梁建筑等许多大型工业行业中，它能满足 多种用户的需求．在产品开发概念阶段及设计初 期，有限元分析的尽早介入可以尽早发现并避免 设计缺陷．避免了后期的设计更改所带来的巨大 的人力物力的再投入，从而节省大量的时间及开
ｒｅｓ仃ａｉｎｔ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｍ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ
ｅ）ｑ）ｅｒｉｍｅｎｔ陀ｓｔｌｌｔｓ，ｗｈｉｃｈ
ｃａｎ叩ｔｉＩｌｌｉｚｅ
ｔＩｌｅ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｌｌｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａｔ．
［Ｋｅｙ ｗｏｌｌｄ胡ｉｎｔｅｎｓｉ哆ｏｆ
ｈｅａｄ ｒｅｓｔＩ面ｎｔ；ｆｉｎｉｔｅ
ＡＢＡＱＵＳ作为工程模拟有限元软件，其解决 问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的 非线性问题［引。本文以某型号汽车座椅为例，分别 对头枕骨架结构ｌ和头枕骨架结构２（见图２）进 行头枕强度模拟仿真分析及试验。对比两种结构 头枕数据及试验结果。证明仿真模拟在轻量化研 究的准确性和可行性。
３
Ｆｉｇ．３
［中图分类号】ｕ４６３．８３嗡
［文献标志码］Ａ
［文章编号］１６７３—３１４２（２０１３）０５—００５８—０４ Ｓ昀ｔ Ｈｅａｄ Ｒ‘嫩ｒａｉｎｔ Ｂａｓｅｄ佣ＡＢＡＱＵｓ
Ｃｉｌｙ，ｕａｏｎｉｎｇ
Ｐｍｖｉｎｃｅ
１№Ｌｉｇｈｔ骶ｉ曲ｔ
ＡｎａｌｙＳｉｓ ａＩｌ：ｄ
Ｓ叫ｙ
ｏｆ
ｏｆ ＶｅＫｃｌｅ
Ｚｈｏｕ Ｂｏ
参考文献 ［１］周隽勇，李玉宝，刘祥涛．机场车载皮带输送车用底盘转向传 动机构的改制［Ｊ］．专用汽车，２００ｒ７（２）：３３—３４．
圈５燕爱结构 Ｆ．叼．５ Ａｎｉ叫眦ｅｄ ｓｔｎＪｃｔｕ悖
４
结论
通过机场车载皮带输送车的改进设计。在满
３．５输送带跑偏现象 最初设计的输送带为带导向条的输送带．涨 紧滚筒和转向滚筒都为直滚筒，样车试验中发现 输送带跑偏现象。后将输送带改为平输送带。涨紧 滚筒和转向滚筒都改为鼓形滚筒。解决了输送带 跑偏问题。 ３．６液压系统的改进 最初设计时，采用单泵输送马达串接，由于液 压管路长，压力损失大，泵排出的高压油大部分通 过溢流阀溢流，致使马达转速慢输送速度上不去： 后改为三联泵，每个泵均为一个输送马达供油，使 马达转速相同，转速提高，达到技术指标。 在环境温度一５５０℃低温贮存时．拉索支承缸
（Ｓｈｅｎｙ粕ｇ Ｊｉｎｂｅｉ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎ痂ｌｓ
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｉｏｒ８ Ｃ
ａｒｅａｓຫໍສະໝຸດ ｏ．Ⅲ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ
１１０１７９，Ｃｈｉｎａ）
ｆｏｒ ｉｔｓ ｓｔＤｏｎｇ ｎｏｎｌｉｎｅ盯
［Ａｂｓ缸ａｃｔ］ＡＢＡＱＵｓ ｉｓ祈ｄｅｌｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．１１１ｅ岛沁ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏ；ｄｅｌｉｎｇ
Ｆｂ．７ Ｔｈｅ叼ａｘｉｍｕｍ ｓｔ限鹞ｍｏｍｅｍ ｏｆ缋ｒｕｃｔｕｒｅ
２
ｎ警阿
降低比率／％
６
结论
１）应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ、ＡＢＡＱＵＳ软件对某汽车座 椅两种头枕强度试验进行ＣＡＥ分析模拟．得出两 种头枕骨架结构均可以满足国标ＧＢｌ５０８３．２００６ 的要求。 ２）头枕骨架结构２通过改变产品结构可以满
足基本性能的前提下，优化了产品结构，展开、撤 收和输送物资速度快，操作简单可靠，体现了机场 车载皮带输送车的技术新亮点。改装后样车最高 时速高于８０ ｋ叫，ｌｌ，并经过了１０
Ｏｏｏ
ｋｍ可靠性路
试（其中平坦公路４ ０００ ｋｍ，山区公路３ ０００ ｋｍ， 强化路段３ ０００ ｋｍ），改制部分无异常现象，满足 了设计要求…。
表４两种头枕骨架结构质量对比
Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ
ＭＰａ，均小于Ｑ２３５钢的极限应力４１０
ＭＰａ
并且没有发生破坏，达到标准要求。
ｍａｓｓ∞ｍｍｓｔ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗＯ ｓｔｎＪｃｔｕｒｅｓ
圈
Ｆｉｇ．６１１１ｅ
状态 结构ｌ 结构２
骨架质量／ｇ
４８０ ４２０ １２．５
圈７头枕骨架结构２最大应力情况
（下转第７０页）
４
头枕强度分析物理实验
在有限元分析的基础上，对该座椅进行物理
万方数据
农业装备与车辆工程
２０１３年
难。为保证一号机与二号机快速顺利挂接．采取如 图５挂接结构：（１）小车举升机构升至最高点，托 架举升缸全缩时。一号机的鱼口与二号机的滚筒 轴等高。（２）将鱼口设计成锥形口。（３）增大一号机 后导向柱直径。通过优化结构，样车试验中取得了 很好的效果［２１。
图３有限元模型 Ｆｉｎ№ｅｌｅｍｅｎｔ
ｍｏｄｅＩ
胁钾
（ａ）ｉ占构１
ＡＢＡＱＵＳ求解器求解及ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ
后处理结果分析
ＡＢＡＱｕＳ作为分析复杂的固体力学结构力学 系统和模拟高度非线性问题的有限元软件，其主 要求解器模块ＡＢＡＱＵｓ／ｓｔａｎｄａｒｄ和ＡＢＡＱｕｓ／ Ｅｘｐｌｉｅｉｔ，将ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中导出的以．ＩＮＰ结尾的运 算文件放在运算文件夹中，然后打开ＡＢＡＱＵＳ求 解器前台求解界面，输人命令：ＡＢＡＱｕｓ ＪＯＢ＝文 件名．即可进入计算环节。按实际工况进行加载 后，第１步在距Ｒ点３００ ｍｍ处施加３７３ Ｎ・ｍ力 矩，分别得到基准线后移数据，如图４所示。
第５ｌ卷第５期
Ｖ０１．５１
Ｎｏ．５
农业装备与车辆工程
ＡＧＲＩＣＵｕＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＩ正ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
２０１３年５月
Ｍ盯２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９巧ｊｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１３．００５．０１５
基于Ａ队ＱＵＳ的汽车座椅头枕轻量化分析与研究
周波
（１１０１７９辽宁省沈阳市沈阳金杯江森自控汽车内饰件有限公司） ［摘要］ＡＢＡＱｕｓ凭借其强大的非线性功能广泛应用于包括汽车、航天、土木、石油化工等各领域。根据
Ｔａｂ．３ Ｏ口ｍＤａ阳ｔｈｅ ＦＥＡ停ｓｕｈ谢ｔｈ塘ｓｔ
用Ｈｙｐｅｒｖｉｅｗ对计算结果进行分析（如图６、 ７所示），在第２步加载过程中，头枕骨架１处最 大应力为３３５．４４ ＭＰａ，头枕骨架２处最大应力为
３０５．８７
５结构对比分析
头枕骨架结构ｌ采用整体式钢管结构。头枕 骨架结构２采用“钢管＋钢丝”结构。通过有限元分 析及物理试验验证，两种结构的头枕均可以满足 ＧＢｌ５０８３－２００６的要求。由于头枕骨架结构２采用 钢丝替代部分钢管，减小骨架质量（如表４所示） 的同时降低了成本。
油管出现长度约ｌ ｃｍ裂缝，液压油有少许渗漏现 象。通过整修解决了油管漏油问题。 ３－７辅助支撑轮轻■化设计 最初设计的辅助支撑轮总成是用两根圆钢管 通过支架与４个辅助支撑轮相连接．辅助支撑轮 设计为直径３００
ｎ姗，宽度１２５咖的铸铁轮，使
用起来比较笨重，并且易损飞机机舱接触面。通过 轻量化设计，将用一根异型钢管通过支架与４个 辅助支撑轮相连接，辅助支撑轮设计为直径４００ ｍｍ，宽度８０ ｍｍ的充气轮胎。这样，输送机伸出 的三号机前端压在辅助支撑轮总成时．减少了辅 助支撑轮与飞机机舱接触面的磨损［３】。
？ 夕
圈５第２步加藏结果
Ｆｉｇ．５ｎ怕悖ｓｕ托ｏｆ∞ｃｏＩｎｄ
ｓ却
圈８头枕强度分析试验 Ｆｊｇ．８ Ｔｈｅ ｈｅａｄ治ｓｔ甩ｊｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｔｅｓｔ
表２ ＣＡＥ分析结果对比
Ｔａｂ．２
ｃＡＥ俜由ｎ∞ｍｐａｒｉ∞们
状态基准线后移角度／（。）头球位移蠢／ｍｍ施加８９０ Ｎ时状态
表３ ＣＡＥ分析与物理实验结果对比
ｏｆ ｔｌｌｅ
ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｌｌｅ
ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，ｓｐａｃｅ珏ｉｇｌｌｔ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ明ｄ ｐｅ帅ｌｅｕｍ ｈ船ｄｉ＆ｒｅｍ ｃｏ曲ｇｔｌｒａｔｉｏｎ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｅａｄ ｒｅｓｔｒａｉｎｔ ｗｈｉｃｈ ｔ｝Ｉｅ
ｈ鼬ｂｅｅｎ ｃａ耐ｅｄ ｏｕｔ访ｔｌｌ ｔｌｌｅ ｈｅｌｐ ａｎｄ ｍｅ
Ｇ耻１５０８３法规，应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件对某型号汽车座椅采用不同结构头枕分别进行有限元建模、后处理分析、
求解，并分别对不同结构头枕座椅进行试验测试。对不同结构头枕分析及试验结果对比，得出的仿真结果与试 验结果基本符合，可达到降低座椅重量，优化成本的目的。 ［关键词］头枕强度；有限元；座椅；轻量化；ＡＢＡＱＵＳ
的力矩，头型最大位移量小于１０２ ｎｕｎ。（３）在第２ 步基础上继续施加载荷到８９０ Ｎ，座椅靠背不得 断裂和破坏。
收稿日期：２０１３埘＿ｏｌ
修回日期：２０１３一０２一０７
万方数据
第５ｌ卷第５期
周波：基于ＡＢＡＱｕｓ的汽车座椅头枕轻量化分析与研究
移位躯干基准线与加载的头型间距离
向．要求有限元模型与物理试验要保持一致，如图 ３，ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ支持多种求解器输入输出格式，Ｈｙ－ ｐｅｒＭｅｓｈ划分好有限元网格并且调整好数模后，直 接把计算模型转化成适用于求解器格式的文件卜 ｓ１，应用ＡＢＡＱｕＳ求解器进行求解。得出计算结果 之后用ＨｙｐｅｍＶｉｅｗ进行后处理分析。
‘
移位前躯 移位躯干
表１零件材料参数
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｍａｔｅｎａｌ ｐａ限ｍｅｔｅ晤０ｆ ｐａｒｔｓ （ａ） （ｂ）
图１载荷作用点、作用方向以夏头型移动量
Ｆ幻．１ Ｔｈｅ ｐｃＩｓｉ墩ｍ鲫ｄ∞豳删ａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｉｏａｄａｎｄｄｉｓｐｈ捌怕ｎｔ ｏｆｈｅ削
２
ＡＢＡＱＵＳ在汽车座椅有限元分析中的
应用
？ 夕
图４第１步加载结果
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ Ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｓｔｅｐ
万方数据
６０
农业装备与车辆工程
２０１３年
第２步在头球处施加３７３ Ｎ・ｍ力矩。分别得 到头球最大后移量，如图５所示；第３步继续在头 球位置施加载荷到８９０ Ｎ，确认座椅是否出现损 坏。数据见表２。
实验（如图８），按ＧＢｌ５０８３—２００６标准对座椅施加 载荷，测得头球位移量结果与ＣＡＥ分析结果进行 对比（如表３），结果显示，ＣＡＥ分析结果与实验测 得数据相差不大，结果基本准确，与实际相符。
ｓ０晰ａｒｅ
ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ ｂ船ｅｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｏ
ｏｎ
ｒｅｇｌｌｌａｔｉ嘶ｏｆ
ＧＢ—１５０８３．ｒ１１ｌｅ ｐｏｓｔ ｈｅａｄ
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ｗｉｔｈ ｔ｝Ｉｅ
ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ
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ｄｉａ．ｅｒｅｎｔ ｅ０Ｔｄｉｇｕｒａｔｉｏｎ
发成本。本文应用ＡＢＡＱｕＳ技术，对汽车座椅头 枕进行轻量化分析，并与试验结果相对比，以确保 分析的可靠性。
１汽车座椅头枕国标要求
汽车座椅具有支撑乘员重量缓和及衰减由道 路通过车身传来的冲击和振动，为驾驶员提供良 好的工作条件的作用，还应能为所有乘员创造舒 适和安全的乘坐条件。一个良好的汽车座椅设计 除了结构紧凑、设计美观大方。还应该满足良好的 静态特性、动态特性，及足够的的结构强度、刚度 和寿命。最重要的是，在发生交通事故中尽量减少 乘员的受伤程度，满足安全性能要求［２｜。根据 ＧＢｌ５０８３—２００６的规定．头枕性能试验主要包括３ 个步骤（见图１）：（１）用假人靠背作用于座椅产生 ３７３ Ｎ・ｍ力矩以确定基准线。（２）在头枕顶部向下 ６５ ｍｍ处，通过直径为１６５ ｍｍ的头型，施加一个 垂直于移动后基准线并且相对于Ｒ点３７３
（ｈ）结构！
图２头枕骨架结构 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕ怕ｏｆ ｈｅａｄ悖Ｓｔ随ｉｍ ２．１
ＨｙｐｅｒＭ∞ｈ前处理
具体步骤是将ＣＡｒｌｌＡ模型导人ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 软件中建立数模。对几何体进行必要的清理的基 础上，按几何体的形状。以壳体和实体单元形式把 数模表述出来。一般结构分析也可采用四面体网 格来满足要求，对每一个零件赋予与物理实验匹 配的材料和厚度，材料参数如表ｌ所示。 定义边界条件和载荷设置，约束位置设在座 椅零部件与车身的连接点处，座椅零部件采用刚 性连接，按照受力运动趋势约束自由度，按 ＧＢｌ５０８３．２００６规定确定加载位置和载荷大小方
ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｅａｔ；ｌ培ｈｔｗｅｉｇｈｔ；ＡＢＡＱｕｓ
Ｏ引言
汽车座椅是我国汽车产业政策优先发展的关 键零部件之一，在其设计、研发过程中，如何保证 安全性的前提下，节约能源，且有利于环境保护， 以事先在满足其功能要求下的轻量化，是国内外 汽车座椅等零部件研究的重要课题之一…。伴随 着科学技术的迅猛发展和工业技术水平的不断提 高，中国汽车行业的竞争也随之越来越激烈。为了 使产品有足够的市场竞争力以便能在这个硝烟弥 漫的市场中生存下来。提高产品的各方面性能和 降低制造成本成为至关重要的因素。在科技与信 息高度发达的今天，ｃＡＥ技术凭借着其能够缩短 产品研制周期，降低成本，提高产品质量，提升产 品市场占有率等诸多优点而被广泛应用在汽车、 航天、桥梁建筑等许多大型工业行业中，它能满足 多种用户的需求．在产品开发概念阶段及设计初 期，有限元分析的尽早介入可以尽早发现并避免 设计缺陷．避免了后期的设计更改所带来的巨大 的人力物力的再投入，从而节省大量的时间及开
ｒｅｓ仃ａｉｎｔ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｍ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ
ｅ）ｑ）ｅｒｉｍｅｎｔ陀ｓｔｌｌｔｓ，ｗｈｉｃｈ
ｃａｎ叩ｔｉＩｌｌｉｚｅ
ｔＩｌｅ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｌｌｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａｔ．
［Ｋｅｙ ｗｏｌｌｄ胡ｉｎｔｅｎｓｉ哆ｏｆ
ｈｅａｄ ｒｅｓｔＩ面ｎｔ；ｆｉｎｉｔｅ
ＡＢＡＱＵＳ作为工程模拟有限元软件，其解决 问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的 非线性问题［引。本文以某型号汽车座椅为例，分别 对头枕骨架结构ｌ和头枕骨架结构２（见图２）进 行头枕强度模拟仿真分析及试验。对比两种结构 头枕数据及试验结果。证明仿真模拟在轻量化研 究的准确性和可行性。
３
Ｆｉｇ．３
［中图分类号】ｕ４６３．８３嗡
［文献标志码］Ａ
［文章编号］１６７３—３１４２（２０１３）０５—００５８—０４ Ｓ昀ｔ Ｈｅａｄ Ｒ‘嫩ｒａｉｎｔ Ｂａｓｅｄ佣ＡＢＡＱＵｓ
Ｃｉｌｙ，ｕａｏｎｉｎｇ
Ｐｍｖｉｎｃｅ
１№Ｌｉｇｈｔ骶ｉ曲ｔ
ＡｎａｌｙＳｉｓ ａＩｌ：ｄ
Ｓ叫ｙ
ｏｆ
ｏｆ ＶｅＫｃｌｅ
Ｚｈｏｕ Ｂｏ
参考文献 ［１］周隽勇，李玉宝，刘祥涛．机场车载皮带输送车用底盘转向传 动机构的改制［Ｊ］．专用汽车，２００ｒ７（２）：３３—３４．
圈５燕爱结构 Ｆ．叼．５ Ａｎｉ叫眦ｅｄ ｓｔｎＪｃｔｕ悖
４
结论
通过机场车载皮带输送车的改进设计。在满
３．５输送带跑偏现象 最初设计的输送带为带导向条的输送带．涨 紧滚筒和转向滚筒都为直滚筒，样车试验中发现 输送带跑偏现象。后将输送带改为平输送带。涨紧 滚筒和转向滚筒都改为鼓形滚筒。解决了输送带 跑偏问题。 ３．６液压系统的改进 最初设计时，采用单泵输送马达串接，由于液 压管路长，压力损失大，泵排出的高压油大部分通 过溢流阀溢流，致使马达转速慢输送速度上不去： 后改为三联泵，每个泵均为一个输送马达供油，使 马达转速相同，转速提高，达到技术指标。 在环境温度一５５０℃低温贮存时．拉索支承缸
（Ｓｈｅｎｙ粕ｇ Ｊｉｎｂｅｉ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎ痂ｌｓ
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｉｏｒ８ Ｃ
ａｒｅａｓຫໍສະໝຸດ ｏ．Ⅲ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ
１１０１７９，Ｃｈｉｎａ）
ｆｏｒ ｉｔｓ ｓｔＤｏｎｇ ｎｏｎｌｉｎｅ盯
［Ａｂｓ缸ａｃｔ］ＡＢＡＱＵｓ ｉｓ祈ｄｅｌｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．１１１ｅ岛沁ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏ；ｄｅｌｉｎｇ
Ｆｂ．７ Ｔｈｅ叼ａｘｉｍｕｍ ｓｔ限鹞ｍｏｍｅｍ ｏｆ缋ｒｕｃｔｕｒｅ
２
ｎ警阿
降低比率／％
６
结论
１）应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ、ＡＢＡＱＵＳ软件对某汽车座 椅两种头枕强度试验进行ＣＡＥ分析模拟．得出两 种头枕骨架结构均可以满足国标ＧＢｌ５０８３．２００６ 的要求。 ２）头枕骨架结构２通过改变产品结构可以满
足基本性能的前提下，优化了产品结构，展开、撤 收和输送物资速度快，操作简单可靠，体现了机场 车载皮带输送车的技术新亮点。改装后样车最高 时速高于８０ ｋ叫，ｌｌ，并经过了１０
Ｏｏｏ
ｋｍ可靠性路
试（其中平坦公路４ ０００ ｋｍ，山区公路３ ０００ ｋｍ， 强化路段３ ０００ ｋｍ），改制部分无异常现象，满足 了设计要求…。
表４两种头枕骨架结构质量对比
Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ
ＭＰａ，均小于Ｑ２３５钢的极限应力４１０
ＭＰａ
并且没有发生破坏，达到标准要求。
ｍａｓｓ∞ｍｍｓｔ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗＯ ｓｔｎＪｃｔｕｒｅｓ
圈
Ｆｉｇ．６１１１ｅ
状态 结构ｌ 结构２
骨架质量／ｇ
４８０ ４２０ １２．５
圈７头枕骨架结构２最大应力情况
（下转第７０页）
４
头枕强度分析物理实验
在有限元分析的基础上，对该座椅进行物理
万方数据
农业装备与车辆工程
２０１３年
难。为保证一号机与二号机快速顺利挂接．采取如 图５挂接结构：（１）小车举升机构升至最高点，托 架举升缸全缩时。一号机的鱼口与二号机的滚筒 轴等高。（２）将鱼口设计成锥形口。（３）增大一号机 后导向柱直径。通过优化结构，样车试验中取得了 很好的效果［２１。
图３有限元模型 Ｆｉｎ№ｅｌｅｍｅｎｔ
ｍｏｄｅＩ
胁钾
（ａ）ｉ占构１
ＡＢＡＱＵＳ求解器求解及ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ
后处理结果分析
ＡＢＡＱｕＳ作为分析复杂的固体力学结构力学 系统和模拟高度非线性问题的有限元软件，其主 要求解器模块ＡＢＡＱＵｓ／ｓｔａｎｄａｒｄ和ＡＢＡＱｕｓ／ Ｅｘｐｌｉｅｉｔ，将ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中导出的以．ＩＮＰ结尾的运 算文件放在运算文件夹中，然后打开ＡＢＡＱＵＳ求 解器前台求解界面，输人命令：ＡＢＡＱｕｓ ＪＯＢ＝文 件名．即可进入计算环节。按实际工况进行加载 后，第１步在距Ｒ点３００ ｍｍ处施加３７３ Ｎ・ｍ力 矩，分别得到基准线后移数据，如图４所示。
第５ｌ卷第５期
Ｖ０１．５１
Ｎｏ．５
农业装备与车辆工程
ＡＧＲＩＣＵｕＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＩ正ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
２０１３年５月
Ｍ盯２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９巧ｊｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１３．００５．０１５
基于Ａ队ＱＵＳ的汽车座椅头枕轻量化分析与研究
周波
（１１０１７９辽宁省沈阳市沈阳金杯江森自控汽车内饰件有限公司） ［摘要］ＡＢＡＱｕｓ凭借其强大的非线性功能广泛应用于包括汽车、航天、土木、石油化工等各领域。根据
Ｔａｂ．３ Ｏ口ｍＤａ阳ｔｈｅ ＦＥＡ停ｓｕｈ谢ｔｈ塘ｓｔ
用Ｈｙｐｅｒｖｉｅｗ对计算结果进行分析（如图６、 ７所示），在第２步加载过程中，头枕骨架１处最 大应力为３３５．４４ ＭＰａ，头枕骨架２处最大应力为
３０５．８７
５结构对比分析
头枕骨架结构ｌ采用整体式钢管结构。头枕 骨架结构２采用“钢管＋钢丝”结构。通过有限元分 析及物理试验验证，两种结构的头枕均可以满足 ＧＢｌ５０８３－２００６的要求。由于头枕骨架结构２采用 钢丝替代部分钢管，减小骨架质量（如表４所示） 的同时降低了成本。
油管出现长度约ｌ ｃｍ裂缝，液压油有少许渗漏现 象。通过整修解决了油管漏油问题。 ３－７辅助支撑轮轻■化设计 最初设计的辅助支撑轮总成是用两根圆钢管 通过支架与４个辅助支撑轮相连接．辅助支撑轮 设计为直径３００
ｎ姗，宽度１２５咖的铸铁轮，使
用起来比较笨重，并且易损飞机机舱接触面。通过 轻量化设计，将用一根异型钢管通过支架与４个 辅助支撑轮相连接，辅助支撑轮设计为直径４００ ｍｍ，宽度８０ ｍｍ的充气轮胎。这样，输送机伸出 的三号机前端压在辅助支撑轮总成时．减少了辅 助支撑轮与飞机机舱接触面的磨损［３】。
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圈５第２步加藏结果
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圈８头枕强度分析试验 Ｆｊｇ．８ Ｔｈｅ ｈｅａｄ治ｓｔ甩ｊｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
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表２ ＣＡＥ分析结果对比
Ｔａｂ．２
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状态基准线后移角度／（。）头球位移蠢／ｍｍ施加８９０ Ｎ时状态
表３ ＣＡＥ分析与物理实验结果对比
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ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，ｓｐａｃｅ珏ｉｇｌｌｔ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ明ｄ ｐｅ帅ｌｅｕｍ ｈ船ｄｉ＆ｒｅｍ ｃｏ曲ｇｔｌｒａｔｉｏｎ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｅａｄ ｒｅｓｔｒａｉｎｔ ｗｈｉｃｈ ｔ｝Ｉｅ
ｈ鼬ｂｅｅｎ ｃａ耐ｅｄ ｏｕｔ访ｔｌｌ ｔｌｌｅ ｈｅｌｐ ａｎｄ ｍｅ
Ｇ耻１５０８３法规，应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件对某型号汽车座椅采用不同结构头枕分别进行有限元建模、后处理分析、
求解，并分别对不同结构头枕座椅进行试验测试。对不同结构头枕分析及试验结果对比，得出的仿真结果与试 验结果基本符合，可达到降低座椅重量，优化成本的目的。 ［关键词］头枕强度；有限元；座椅；轻量化；ＡＢＡＱＵＳ