汽车座椅静强度试验综述.

1、CONSTRUCTION施工技术引言:随着汽车产业的发展 ,人们除了考虑汽车动力经济性外 ,越来越 重视汽车的安全 性和舒适性。汽车座椅是车内乘员安全性和舒适性 的一个重要部件之一 ,汽车厂商 必须对其性能进行检测和试验。座椅 作为联系人与车的一个重要部件 ,承受着复杂 的载荷。一方面 ,由于 路面的凸凹不平 ,汽车行驶时车体产生的随机振动对汽车座椅 产生随 机动载荷;另一方面 ,汽车行驶中要经历起步、加速、制动等复杂工 况,汽车 座椅因此会受到很大的冲击载荷。由于在试验室中很难再现 这些复杂工况 ,研究人 员将各种工况的极限情况折算为等效的静态载 荷,作为评定座椅承载性能的标准。 国家质量监

2、督检验检疫总局出版 的 GB15083 2006汽车座椅、座椅固定装置及 头枕强度要求和试验 方法 （下文简称座椅试验标准 6 就是一部比较完整的 评定座椅承 载性能的标准。在参考座椅试验标准基础上 ,设计了一种汽车座 椅 强度性能试验台 ,能检测汽车座椅靠背、调节装置以及头枕的性能 , 为汽车座椅强度 性能试验提供了一种行之有效的方法。、汽车座椅检测国外技术发展 1、国外试验研究现状在发达国家 ,汽车座椅被赋予了与汽车整车同等重要的地位 ,进 而得到了较为完 善的发展 . 尤其在近几十年 ,在高新技术发展的带动 下,西方国家除了研究汽车事故 过程中座椅与成员之间相互作用特性 之外 ,还对汽车

3、座椅本身的检测方式进行了广 泛研究. 首先在“H”点 的确定上,R.J.Dowell 和 J.A.Hamilton 所提出的利用可调节假 人安装在 座椅上,通过对假人髋关节的测量确定 “H”点位置 ,这也是目前应用 最广的 “H点”确定方式 . 此外,L.W.Schneider 等也对下一代汽车座椅 “H”点确定设备、座椅 设计和测量方式进行了分析 . 在汽车座椅试验 理论研究方 面,S.Tylko,R.Kent,C.Y.Warner,S.Kuppa 等分别研究了 在正碰、追尾、侧碰事故中 , 汽车座椅对乘员的保护作用及可行性 . 在 仿真技术与现代控制技术的带动 下 ,K.Bortensch

4、lager 等进行了仿真与实 物模拟实验对比 ,详细分析了汽车座椅对人 体的保护作用 ,de J.Cuyper等利用状态空间模型和动态逆轨迹方法对汽车座椅进行 了研究. 与此同 时,C.M.Farmer 等也研究了在汽车追尾事故中乘员颈部受伤情况 ,通 过 对不同车型、不同乘员在追尾事故颈部受伤情况的比较分析 , 得出具 有针对性的 汽车头枕、座椅设计要求 ,为现代汽车座椅被动安全性研 究提供了重要理论依据 . 在 实物碰撞试验研究方面 ,R.Kent 等为研究在 正面碰撞中汽车乘员的受伤情况 ,在分析 了大量交通事故报告的基础 上进行了假人模拟撞机试验 ,提出了安全带及前后座椅 安全距离的合

5、 理设计方法 .J.B.Welcher 等也对在追尾事故中汽车内乘员不同身体部 位 的受伤程度进行了研究 ,标明 ,头枕与头部的距离直接跟颈部受伤程 度有直接关 系。2、国外技术成果简介理论分析或者实物试验的最终目的在于将研究成果转化为经济价值 ,在汽车座椅检测的产业应用上 ,西方国家 不断地将新科学技术运用到汽 车座椅检测上 ,积累了大量经验 ,不 断申请相应的专利 ,在保护知识产权的同时 ,在技 术上保持领先地 位,下面主要对西方国家在汽车座椅检测专利方面的成果进行简述 在汽车座椅 头枕 测试 的研究上 , NagarjunYetukuri 等发明了一种头 枕测试 装置,其结构如图 1 所

6、示, 该装置将头枕和头型模拟设备固 定在一个能摆动的平台上 将平 台摆动到一定高度放下 ,通过平 台下端托架与机架上阻尼器的碰 撞得到头型与 头枕的碰撞实验数 据。在汽车座 椅背 靠及 座垫测试 的研 究上 ,如 图 2所示 , R.A.Stewart 结合 人体工程学和模拟仿真技术 ,研制了一种模拟人类生活 习性 ,通过机械加载方式 ,在测 试背靠及座垫的技术参数的同时 ,也能实现多次重复性试验获得座椅磨损度等参数的装置。图 2 汽车座椅测试在装置在座椅整体测试上 ,G.B.Günther发明了座椅头枕、靠背静态测试 方法 ,其装置 如图 3 示,设备主要由被测试座椅、机械加载手、

7、人体模 拟机构组成 ,人体模型上端 有个指针用于测量人坐在座椅上头枕跟人头部之间的距离 ,该装置主要用于座椅舒适度的检测上。图 3 汽车座椅检测装置Richard C.Strand等也提出了一种汽车座椅及头枕的检测装置 （见 图 4 该装置通 过电机提供总的负载力 ,通过杠杆机构对总负载力分离 后分别施加在头枕、背靠、 座垫上通过力传感器将力的大小传递给控 制中心 ,并由传感器采集试验参数。汽车座椅静强度试验综述信延德 卢金新长城汽车股份有限公司 河北保定 071000摘 要:汽车座椅作为汽车被动安全系统的重要组成部件之一 , 其功能除了支撑乘 员重心,减轻乘员疲劳 ,提供舒适环境保证驾驶员对

8、汽车 的稳定操作之外 ,还在事故中 起避免或减少乘员受伤害程度的作用 ,世界各国对汽车座椅强度都有严格要求。针 对机动车辆及挂车分类中的 M,N 类汽车所用座椅 ,介绍了国内外几种常用汽车 座椅强度的检测方法与设备 ,并提出了未来汽车座椅检测试验研究中需要解决的一 些问题。关键词:汽车座椅;强度试验;综述 中图分类号 :G353 文献标识码 :A 图 1 头枕测试装置第 5卷 第 8 期 2015年 3 月CONSTRUCTION施工技术图 4 汽车座椅头枕及背靠检测装置除此之外,还有 T.J Kralik,M.Watanabe 发明了一种多轴汽车座椅 疲座垫劳验机 , 首次将气动技术运用于汽

9、车座椅检测 ,见图 5所示. 该 装置通过气压传动模拟人体臀 部对汽车座椅座垫部分进行疲劳测试 . 同 时 2004年 L.Nivet 发明了一种利用 40个 传感器对汽车座椅进行测试的设 备,该设备是迄今为止利用传感器最多的汽车座椅 检测装置。、汽车座椅检测国内技术发展 1、国内试验研究现状在计算机辅助设计 (CAD 的理念带动下 ,国内对汽车座椅的研 究也从实物试验 转入计算机仿真模拟试验阶段 ,学者们从各个方面对 汽车座椅及其安全性、舒适性 进行了计算机仿真研究 . 除了较为常见的 有限元分析软件 (ANASYS 之外,学者们还 结合其他计算机辅助软件 进行研究 ,如上海工程技术大学赵波

10、等人则用 PAM-CRASH 软件对汽 车头枕进行了仿真分析 ,湖北航天技术研究所特种车辆技术中心 严莉、 重庆大学徐中明等人则使用 Hypermesh 软件构建国产汽车座椅骨架进行 分 析,吉林大学汽车工程学院利用仿真与实物相结合 ,通过 ADAMS 对 汽车整车进行了 仿真模拟碰撞分析 ,并分析了在碰撞过程中座椅的性 能参数 ,此外,西安交通大学王宏明等人还将 ANSYS 与 ADAMS 进行结合使用,建立汽车座椅冲击强度模型试验图 5 轴座椅疲劳试验机2、国内技术成果简介在技术成果方面 ,无论是综合测试试验台还是单项性能试验装置 , 近几年,国内厂 家都取得了较长足进展。合测试实验台的研

11、究上 ,谭 克强等研究了一种多功能汽车 座椅测试系统 ,该系统如图 6 示,主要由 底座、液压加载及支撑机构、摆锤机构组成 , 其中,底座用于支撑整 个工作平台 ,液压加载及支撑机构用于测试汽车座椅背靠 ,摆锤 机构用于测试汽车座椅头枕。图 6 多功能汽车座椅测试系统机械工业部汽车工业天津规划设计研究院也研制了汽车座静强度 综合试验台 , 其三维视图如图 7 所示,该装置能实现对座椅滑轨、头 枕、背靠、座垫、手柄、安 全带固定点等元件的测试 ,是国内测试项目较多的产品之一图 7 汽车座椅静强度综合试验台在知识产权专利获取方面 , 发明了一种汽车座椅力学性能 测试,这种实验台能够 完成对 汽车座

12、椅前后滑移推力、背靠、 头枕等多个部件的测试 ,其测 试实验局部如 图 8 所示。陶泽成也发明汽车座椅强 度综合试验机 ,其结构示意图 如图 9所示 ,该装置包括 测试平台、加载装置、测试装置等部 分 ,适用于汽车座椅头枕本、骨架、前座椅及后 座椅汽车座椅安全带及汽车座椅总成的静态或动态状况下强度分析。图 9 汽车座椅强度综合试验机在碰撞试验方面 ,国内学者也取得了较显著成果 ,具有代表性的 有:清华大学的 汽车碰撞试验台 ,航空 601 所的座椅水平冲击台 ,国内 航天 507所的人体生理试验垂 直落震台 ,东风汽车工程研究院的汽车碰 撞试验台等。另外在加载方式上 ,人们除了 对传统的机械加

13、载方式的 研究外,还了对液压在汽车座椅检测上应用的研究 . 虽然我 国与汽车工 业相关的产业技术发展较快 ,但是受时间积累的影响 ,与西方发达国 家技 术仍有较大差距 ,特别是核心技术等自主知识产权方面远远落后 与西方国家 ,需要我 们在汲取西方先进技术的同时 ,提升自我创新意 识 ,从而提高我国在该领域的核心竞 争力。三、结束语虽然我国汽车座椅检测技术得到了长足进步 ,但是跟西方发达国 家仍存在差距 . 在国内新型汽车座椅涌现之前 ,对新型座椅检测技术的 理论研究、知识产权保护、 设备产业化等方面都有较大发展空间 ,对 西方技术的引进、消化、创新是缩小我国 未来在汽车座椅检测领域与 世界发达国家差距的重要举措之一。参考文献 :1 谭克诚 ,许冠能. 汽车座椅测试与分析系统开发研究 J.制造业 自动 化,2011(12.2 郭言东,江涛,胡滨,等. 一种汽车座椅力学性能测试台