座椅减震器 座椅减震器原理
来源 |CAE学习之家
1.分析目的
随着汽车工业的发展，汽车的保有量逐年递增，汽车逐步普遍的同时，人们的关注点也逐渐从汽车安全性扩展到其他方面，比如舒适性。汽车座椅作为车辆与乘客直接接触的部件，其作用更显重要。汽车座椅已经发展为集人机工程学、振动工程学、控制工程学等科学技术为一体的高科技含量系统工程产品。汽车座椅为乘员提供舒适的乘坐环境，支撑乘员重心，保持乘员在车辆行驶过程的稳定。座椅的静态刚度反映座椅抵抗变形的能力，作为评价座椅舒适性及稳定性的指标有着重要的作用。
本报告以某白车身为分析对象，利用有限元法，对其进行了座椅刚度分析。
2.使用软件说明
本次分析采用Hypermesh作前处理，Nastran作为求解器。
3. 有限元模型建立
对白车身CAD模型严格遵循网格划分标准进行有限单元网格划分，有限元模型如图3.1所示，网格划分标准如图3.2所示（详细标准参照整车网格前处理规范）。白车身所有零部件均采用壳单元进行划分，并尽量减少三角形数量，网格描述见表3.1。
图3.1白车身有限元模型
表3.1 网格描述
图3.2白车身网格划分标准
4. 白车身座椅刚度分析边界条件
4.1 白车身座椅刚度测试实况
实验台主要功能是在座椅上进行加载，通过测点数值计算车身刚度，如图4.1。
图4.1 静态刚度试验台
4.2 有限元中座椅刚度边界条件
约束：前减震器固定点约束自由度123456
后减震器固定点约束自由度123456
载荷：前排座椅：8个安装点位置分别加载100N垂直于安装面向下的力
后排座椅：2个安装点位置分别加载100N垂直于安装面向下的力
如图4.2（此处力的大小对刚度计算无实际意义）。
图4.2白车身座椅安装点刚度分析边界条件
5. 仿真分析结果
5.1 位移云图
通过分析得到工况下最大Z向位移，来计算白车身在工况下的座椅安装点刚度。在当前工况下，白车身 Z 向变形如图5.1-5.10。
图5.1白车身 Z 向变形图
图5.2白车身 Z 向变形图
图5.3白车身 Z 向变形图
图5.4白车身 Z 向变形图
图5.5白车身 Z 向变形图
图5.6白车身 Z 向变形图
图5.7白车身 Z 向变形图
图5.8白车身 Z 向变形图
图5.9白车身 Z 向变形图
图5.10白车身 Z 向变形图
5.2 分析结果
根据分析得到的位移数据，可以求出工况的弯曲刚度。
座椅刚度计算公式：座椅刚度＝加载力/位移。
6．分析结论
通过上述计算结果可知：
从分析结果看白车身座椅安装点有四处不合格。
7.优化方案
7.1 提供方案
根据Z向变形云图，结合整车开发过程中实际情况，确认不达标安装点的不同优化方案。见图7.1-7.8
安装点4：
图7.1安装点4原方案
图7.2安装点4优化方案
安装点5：
图7.3安装点5原方案
图7.4安装点5优化方案
安装点9：
图7.5安装点9原方案
图7.6安装点9优化方案
安装点10：
图7.7安装点10原方案
图7.8安装点10优化方案
7.2优化结果
优化结果见图7.9-7.10
图7.9安装点10白车身 Z 向变形图（安装点5是对称件）
图7.10安装点9白车身 Z 向变形图（安装点4是对称件）
结果值为分析值2，见表7.1。
7.3 优化结论
根据优化方案确定测量点Z向变形，计算各方案的扭转刚度数值如表7.1。
表7.1 优化结论
表7.1得知优化分析值比原分析值均有提升，但并未满足目标要求。需要继续优化。
7.4第二次优化
根据第一次优化方案可知，安装点4，5，9，10，共四个安装点不合格，对结构料厚进行修改，均加厚至2.5mm。
安装点4 和安装点9（对称件）
白车身模型 安装点4（与安装点9为对称件）
白车身模型 安装点5（与安装点10为对称件）
安装点5和安装点10（对称件）
7.5 第二次优化结果
白车身Z向位移云图见图7.5.1和7.5.2
图7.5.1安装点9白车身 Z 向变形图（安装点4是对称件）
图7.5.1安装点5白车身 Z 向变形图（安装点10是对称件）
7.6 第二次优化结论
根据优化方案确定测量点Z向变形，计算各方案的扭转???度数值如表7.2。
表7.2 第二次优化结论
表7.2得知第二次优化值均合格。
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