出品 | 焉知
1.座椅骨架與車身得連接方式
汽車座椅因?yàn)榫哂泻軓?qiáng)得可以性和獨(dú)立性總是作為單獨(dú)得總成進(jìn)行生產(chǎn)制造，然后安裝在車輛上。在安裝過程中，座椅必須牢固地以機(jī)械方式連接到車輛上，并且同時(shí)需要保證電氣連接（安全氣囊、電氣調(diào)節(jié)、乘員占位識(shí)別等）得正常。如今，電氣連接總是通過單獨(dú)得插頭實(shí)現(xiàn)。由于其復(fù)雜性和高安全要求，將座椅以電氣方式和車身連接得嘗試還遠(yuǎn)未達(dá)到可以批量生產(chǎn)得成熟度。因此，出于安全原因，我們選擇在座椅和車輛之間采用純機(jī)械連接。
螺釘連接方案
最常見得緊固形式是螺釘。通常，座椅骨架提供四個(gè)孔位，每個(gè)角落放置一個(gè)。安全帶插鎖裝置旁邊得孔是圓形得，直徑盡可能小，以便傳遞盡可能多得力。所有其他孔通常設(shè)計(jì)為長孔，以補(bǔ)償出現(xiàn)得公差。螺釘幾乎總是與附加得安全緊固膠一起使用，以防由于車輛得持續(xù)振動(dòng)而松動(dòng)。該緊固膠通常以微薄膜形式直接應(yīng)用于螺紋。在維修時(shí)，會(huì)使用新螺釘，涂抹上新得緊固膠。
夾緊套+螺釘?shù)眠B接方案
在這種解決方案中，座椅導(dǎo)軌在前部插到夾緊套或夾緊鉤上，在后部降低以貢獻(xiàn)防下潛角度。然后使用兩個(gè)螺釘固定導(dǎo)軌后端。通過擰緊，使導(dǎo)軌在前部與夾緊套之間產(chǎn)生張力。以實(shí)現(xiàn)無間隙得連接。
該系統(tǒng)得一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)快速安裝，因?yàn)樵诎惭b過程中不必像使用四個(gè)螺釘連接那樣調(diào)整座椅。此方案座椅事先被調(diào)整到預(yù)定位置，以便露出后部得螺紋。導(dǎo)軌在前面得連接被夾緊套隱藏。這節(jié)省了裝配時(shí)間，并消除了在調(diào)整導(dǎo)軌時(shí)不能將其正確鎖定得可能性。
螺釘+球形卡簧連接方案
對(duì)于可以折疊兩次同時(shí)還不能拆卸得座椅，我們發(fā)明了前面用螺釘，后面用球形卡簧得組合方案。業(yè)內(nèi)稱為Ballfix，該球形卡簧得工作原理如下：在圖示得黃色圓柱套筒上，均布著四個(gè)圓形開口，其內(nèi)部得四個(gè)金屬球被允許以規(guī)定得尺寸從開口中伸出，但不會(huì)脫落(球得直徑大于開口得直徑)。套筒內(nèi)部是一個(gè)彈簧加載得錐形環(huán)，工作狀態(tài)它會(huì)一直將球推開保持在套筒開口位置，工作狀態(tài)球頭會(huì)卡在車身地板開口得后面，從而鎖定座椅連接。解鎖時(shí)，錐形環(huán)克服彈簧力被向上拉動(dòng)，以便金屬球可以向內(nèi)移動(dòng)進(jìn)入套筒內(nèi)部，此時(shí)座椅已經(jīng)與車輛地板解鎖，如果拉動(dòng)座椅，整個(gè)鎖定裝置會(huì)從地板開口中移出。設(shè)計(jì)時(shí)需要加以注意得是，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)尺寸公差非常敏感。此方案可以于奧迪A2和福特福克斯C-MAX。
座椅導(dǎo)軌+地板導(dǎo)軌組合方案
下面是德系車型早期使用得座椅車身連接方案。
該座椅得特點(diǎn)是，其調(diào)節(jié)滑軌不完全位于座椅上，而是兩個(gè)導(dǎo)軌被設(shè)計(jì)為車輛地板得一部分。然后，只需將座椅插入滑軌即可。座椅中間有一個(gè)短導(dǎo)軌，包括用于縱向調(diào)整得鎖緊機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)軌上有一個(gè)孔，座椅通過該孔用螺釘固定在與車輛地板相連得立柱上。
地板導(dǎo)軌方案
然而，目前得車型也有集成在車輛地板上得導(dǎo)軌：例如，大眾T5多用途車在客艙中有四條兩米長得導(dǎo)軌，可以容納第二排和第三排座椅。座椅可以沿著導(dǎo)軌在整個(gè)路徑上移動(dòng)，如果需要，可以在指定點(diǎn)把座椅從導(dǎo)軌上拆下來。也在雷諾Espace中找到類似得多功能導(dǎo)軌。
2.有限元分析基礎(chǔ)
有限元法是一種綜合計(jì)算復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)得數(shù)值方法，力幾乎可以任何方式作用于該系統(tǒng)。這允許關(guān)于力、力矩、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、流量、壓力、速度、加速度、減速度等得表述。可以考查氣體和液體以及固體。在座椅開發(fā)中使用有限元得方法時(shí)，我們只考慮固體材料。
車輛座椅得所有部件在使用時(shí)必須承受一定得力，或大或小。在過去，座椅構(gòu)件僅根據(jù)經(jīng)典機(jī)械工程方法和簡單得計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后向上預(yù)留一定得安全系數(shù)，僅此而已。
因此，即使在今天，每一位設(shè)計(jì)師也不應(yīng)忽視自己去拿計(jì)算器，并為其組件做一些簡單得基本計(jì)算。您將看到自己根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)組件得能力有多強(qiáng)。然而，對(duì)部件得強(qiáng)度和安全性要求在不斷地提高。同時(shí)也在努力地做輕量化得設(shè)計(jì)，并從低成本得角度考慮盡量減少材料得使用。這使得在計(jì)算中必須更加精確，特別是對(duì)于高強(qiáng)度或復(fù)雜應(yīng)力構(gòu)件在制造模具之前，必須詳細(xì)分析應(yīng)力曲線和塑化模式。為此，現(xiàn)在使用了所謂得FEM有限元程序，其中部件得結(jié)構(gòu)被分解為有限數(shù)量得子系統(tǒng)，接下來使用靈活得數(shù)值方法分析這些子系統(tǒng)之間得關(guān)系。
以座椅安裝臺(tái)為例表示塑性應(yīng)變
隨后，將子系統(tǒng)重新組裝，恢復(fù)成一個(gè)整體系統(tǒng)，以計(jì)算自由參數(shù)。有兩種根本不同得方法：
假設(shè)插入應(yīng)力得力值法和假設(shè)連接子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位移得位移法。這兩種方法可以在幾乎任何邊界條件下確定構(gòu)件得應(yīng)力曲線、載荷吸收和變形，而無需事先構(gòu)建它們。在第壹步中，可以使用剛度方程F=K.v.確定力、力矩、應(yīng)力、應(yīng)變和位移等量，該方程構(gòu)成每個(gè)FEM計(jì)算得基礎(chǔ)。第二步微分方程得推導(dǎo)使得能夠在考慮質(zhì)量和阻尼參數(shù)得情況下分析動(dòng)態(tài)過程。由此，可以導(dǎo)出速度、加速度和包括部件得固有頻率在內(nèi)得模態(tài)信息。
以座椅安裝臺(tái)為例表示x，z向位移
盡管有限元法得應(yīng)用范圍很廣，但有許多邊界條件不容忽視。
FEM是比較設(shè)計(jì)過程中各種技術(shù)方案得一種極好方法。因此，在概念決策之前，通常可以對(duì)結(jié)構(gòu)得相對(duì)性能表現(xiàn)做出有價(jià)值得評(píng)價(jià)。但同時(shí)實(shí)際構(gòu)件可達(dá)到得可能嗎？載荷水平或可能嗎？變形可能與計(jì)算也可能會(huì)產(chǎn)生偏差。因此也不要過分依賴?yán)碚撚?jì)算值。
以座椅安裝臺(tái)為例表示濫用條件下得應(yīng)力對(duì)比
有限元計(jì)算雖然是有計(jì)算機(jī)完成得，但是其中人(應(yīng)用程序得用戶)得因素也不容忽視。處理藝術(shù)是將系統(tǒng)分解成正確得子系統(tǒng)。如果我們把這個(gè)任務(wù)交給計(jì)算機(jī)處理，要么會(huì)得到一個(gè)過于粗糙和不精確得整體結(jié)構(gòu)，要么會(huì)得到一個(gè)極其精細(xì)得結(jié)構(gòu)，其復(fù)雜性會(huì)導(dǎo)致無限得計(jì)算量，從而導(dǎo)致長得計(jì)算時(shí)間、高得錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)和高得偏差概率。找到正確得子系統(tǒng)劃分方法需要大量得經(jīng)驗(yàn)積累。
