談汽車行業(yè)中汽車座椅骨架輕量化分析狀況

郭長(zhǎng)海++張楠楠

摘 要：汽車配備的座椅骨架在整車中是不可忽視的，輕量化的骨架包含輕量的材質(zhì)及本體結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)狀來(lái)看，相比于構(gòu)架配備的輕量化，材質(zhì)輕量化擁有更優(yōu)的特性。輕量化可選鋼鐵這類的常見(jiàn)原材，也可選取新型碳纖維及鎂合金。如果條件準(zhǔn)許，最好采納超高及較高強(qiáng)度下的鋼材以便于設(shè)計(jì)座椅骨架。對(duì)于此，解析了輕量化座椅骨架的常見(jiàn)設(shè)計(jì)途徑，分析得出現(xiàn)存的輕量化方式。

關(guān)鍵詞：汽車座椅骨架；輕量化；分析現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)： U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）11-173-2

0 引言

鋁鎂合金材質(zhì)具有更低的密度及更優(yōu)的彈性剛度，能抵抗突發(fā)的撞擊。若選取鋁鎂合金材質(zhì)用作生產(chǎn)座椅骨架，則可減低較多的整車自重，從而可以降低總體油耗和尾氣排放。輕量化的這類骨架不必變更原先的配合件，新式設(shè)計(jì)可選取低壓鑄造得出的合金靠背以及搭配的沖壓板件，這些構(gòu)件將被設(shè)定為骨架內(nèi)在的主體[1]。由此可見(jiàn)，輕量化骨架更適宜批量制作，而新工藝的應(yīng)用也確保了輕量化骨架能夠被批量生產(chǎn)。

1 汽車座椅骨架的輕量化意義

從總體重量上來(lái)看，座椅骨架占整體座椅重量的70%，塑料構(gòu)件及泡沫等占到了30%。由此即可明確：若能縮減骨架附帶的本身重量那么即可創(chuàng)設(shè)輕量化最優(yōu)的新途徑。上世紀(jì)末以來(lái)，輕量化范圍內(nèi)的調(diào)研仍處于起始中?，F(xiàn)存較多調(diào)研注重于細(xì)微的車體構(gòu)件改進(jìn)，并沒(méi)能深化解析骨架是否減輕了自重。由此即可得知：針對(duì)于骨架采納的輕量化途徑仍擁有持久的改進(jìn)價(jià)值[2]。

為了適應(yīng)時(shí)代，汽車行業(yè)增設(shè)了新式法規(guī)以此來(lái)擬定輕量化必備的指標(biāo)。輕量化范圍內(nèi)的要點(diǎn)即為座椅骨架，然而選取單一流程的輕量化仍存在局限，沒(méi)能吻合真正的輕量化需要。輕量化尤為注重選取的材質(zhì)，材質(zhì)最能凸顯必要的輕量化實(shí)效。例如：可選復(fù)合狀態(tài)下的碳纖維、輕質(zhì)的合金鋼以便于替換黑色的常規(guī)金屬原材。變更了不合適的原材，將縮減未來(lái)進(jìn)展中的較多阻礙。控制骨架成本時(shí)，要綜合考慮生產(chǎn)各配件的廠商、選取的工藝特性。輕量化最合適選取超高強(qiáng)度下的鋼材。輕量化過(guò)程若選取了單一材質(zhì)那么很難符合日漸提升的輕量化水準(zhǔn)，對(duì)此應(yīng)當(dāng)認(rèn)同骨架的混合設(shè)計(jì)。

2 新式輕量化技術(shù)

輕量化針對(duì)于座椅骨架可選兩類現(xiàn)有的技術(shù)途徑：設(shè)計(jì)模塊狀的骨架構(gòu)件、優(yōu)化內(nèi)在的零配件。在設(shè)計(jì)比重時(shí)，還要優(yōu)選較輕材質(zhì)的新式原材。優(yōu)化設(shè)計(jì)出來(lái)的骨架包含優(yōu)化尺寸及優(yōu)化總的構(gòu)架。輕量化材質(zhì)可分成鎂合金、塑料及鋁合金，典型的這類原材都可設(shè)置于車體的座椅內(nèi)。輕量化配備的評(píng)價(jià)途徑也包含多類，要依照實(shí)情選取最相宜的某類評(píng)價(jià)。例如：寶馬公司創(chuàng)設(shè)了表征輕量化的若干系數(shù)，先要度量總體的車身質(zhì)量、投影的總面積、扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度，這樣運(yùn)算可得代表輕量化的最佳系數(shù)。

若計(jì)算得出的系數(shù)是較小的，那么可見(jiàn)輕量化獲取了顯著的實(shí)效。針對(duì)于評(píng)價(jià)保存下來(lái)的現(xiàn)有成果仍并不多見(jiàn)，依照公式還可推理得出座椅本身的質(zhì)量、正向投影的精確面積、骨架的剛度程度[3]。此外，還要衡量綜合范圍內(nèi)的座椅安全、傳遞振動(dòng)的特性等。評(píng)價(jià)輕量化時(shí)應(yīng)能涵蓋著綜合的要素。

輕量化汽車骨架可分成概要的如下設(shè)計(jì)思路：針對(duì)于座椅構(gòu)件，先要著手優(yōu)化總體架構(gòu)內(nèi)的座椅，優(yōu)化本身的構(gòu)架。與此同時(shí)，選購(gòu)用作制作座椅骨架的新型材質(zhì)也可設(shè)定為鎂鋁合金。此外，塑料制品也有著較輕的自身質(zhì)量，可用于制作骨架。后續(xù)詳細(xì)優(yōu)化座椅的外在構(gòu)架時(shí)，應(yīng)能慎重兼顧多要素的輕量座椅，這樣篩選的輕量化方式才會(huì)最為合適。鋁合金密度是較小的，導(dǎo)熱性能優(yōu)良并且自重很輕?？蛇x復(fù)合材料制作的碳纖維或者輕質(zhì)的合金鋼，用新式的材質(zhì)替換黑色的常規(guī)金屬原材。金屬材質(zhì)都有著環(huán)保的回收性，在后期回收時(shí)，也優(yōu)選合金這類材質(zhì)用作回收。相比來(lái)看，常規(guī)材質(zhì)表現(xiàn)出三倍的鋁合金密度，輕量化構(gòu)架更適合采納這類鋁合金。輕量化可選鋼鐵這類的常見(jiàn)原材也可選取新型碳纖維及鎂合金，在外界條件允許時(shí)最好采納超高及較高強(qiáng)度的鋼材，這樣設(shè)計(jì)的座椅骨架更加輕便。

3 分析輕量化的設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)存可選的輕量化途徑分為概要的兩類：設(shè)計(jì)零配件時(shí)，可注重于優(yōu)化座椅的總構(gòu)架；選取材質(zhì)時(shí)，可替換原先的較重材質(zhì)并且換為輕型的塑料及鎂鋁合金。具體在優(yōu)化時(shí)，要結(jié)合座椅骨架表現(xiàn)出來(lái)的真實(shí)特性以便選取最適宜的一類方式。具體而言，輕量化可選取如下雙重的思路：

3.1 優(yōu)化內(nèi)在的座椅構(gòu)件

針對(duì)于座椅構(gòu)架，輕量化更注重設(shè)計(jì)好的座椅尺寸。應(yīng)當(dāng)妥善調(diào)配最佳的外形，這種基礎(chǔ)上再去優(yōu)化原先的側(cè)壁厚度。在減輕自重時(shí)，可選側(cè)壁較薄及尺寸較小的新型座椅配件。例如：可采納拓?fù)鋬?yōu)化緊密銜接坐墊骨架及座椅配備的滑動(dòng)軌道。選取這種方式時(shí)，從總體上縮減了15%的骨架自重且設(shè)計(jì)為集成的整車座椅。變更了配件原先的尺寸之后，輕量化設(shè)計(jì)可得更輕盈的座椅骨架。若能借助優(yōu)化拓?fù)鋸亩鴥?yōu)化現(xiàn)存的整車座椅，將會(huì)獲取更優(yōu)良的整車輕量化成效。

3.2 設(shè)計(jì)輕型骨架

現(xiàn)今的時(shí)代中，輕量化材料變得更多見(jiàn)，輕量材料也可分成更多現(xiàn)存的類別。為了增添舒適性且設(shè)計(jì)出優(yōu)美線條的座椅，必須選取合適的輕量化材質(zhì)。單一思路下的輕量結(jié)構(gòu)很難符合給定要求，對(duì)此可選用新穎的輕型材質(zhì)以便于構(gòu)建座椅。選取了超強(qiáng)性質(zhì)的新式鋼板。相比于原先的滑軌，新式滑軌減低了超出20%的本身質(zhì)量。在這之中制作骨架耗費(fèi)的總金額也縮減了10%。

3.3 優(yōu)選合金的環(huán)保材質(zhì)

鋁合金材質(zhì)擁有本身較小的密度，質(zhì)地輕盈并有著最優(yōu)的導(dǎo)熱屬性。合金原材可吸納較多熱能，便于再生及后續(xù)的回收。相比于鋼鐵，鋁合金僅占到了三分之一的總密度，但它表現(xiàn)出來(lái)的抗沖擊特性卻可超越鋼鐵材質(zhì)的雙倍。由于如上的優(yōu)勢(shì)，座椅骨架的制作優(yōu)選合金鋼。高強(qiáng)度狀態(tài)下的座椅車身應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)屈服強(qiáng)度、抗拉的總強(qiáng)度。設(shè)計(jì)輕量化新式的骨架時(shí)，可設(shè)定為1000MPa最合適的抗拉強(qiáng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)鋼構(gòu)架的汽車座椅不僅可選常規(guī)的材質(zhì)，還可替換為質(zhì)地輕盈的合金鋼。合金制作出來(lái)的骨架更能符合預(yù)設(shè)的骨架剛度及靜強(qiáng)度。相比原先給定的方案，新式方案增添了可行性。在最大范圍內(nèi)，輕量化配備的新技術(shù)減低了45%總的骨架自重，有限元解析得出多樣的座椅模態(tài)，推測(cè)了動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的新式骨架特性。這樣做，為后續(xù)持久的研發(fā)提供了參照且節(jié)約了資金。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 戰(zhàn)磊，孫軍，何金光，等.汽車座椅骨架輕量化的研究概況[J].汽車零部件，2015（11）：68-73.

[2] 楊天云，余瑾，楊兵.汽車座椅骨架輕量化設(shè)計(jì)及CAE分析[J].現(xiàn)代零部件，2011（12）：69-72.