汽车座椅调角器结构强度分析及改进设计

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1、机械设计与制造第2期l22MachineryDesign&Manufacture2012年2月文章编号：1001—3997(2012)02—0122—02汽车座椅调角器结构强度分析及改进设计术赵礼辉杨乾慧黄虎(’上海工程技术大学汽车工程学院，上海201620)(z杭州市萧山区质量计量监测中心，杭州311202)StrengthanalysisandimprovementdesignforstructureofcarseatreclinerZHAOLi—hui，YANGGan—hui，HUANGHu(CollegeofAut

2、omobileEngineeringShanghaiUniversityofScienceEngineering，Shanghai201620，China)(QualityControl&InspectionCenterofXiaoshanDistrict，Hangzhou311202，China)t一●^●十d’’●十d十斤，1十d十十十+dtdp十一十／q§十、t1、t一十d十十d计十、”十—t，-十／十d十^t【摘要】针对某型汽车座椅调角器在实验过程中发生失效的现象，建立了该型调角器的有限元仿真模型。在实际的实验载荷

3、工况下，对调角器进行结构强度分析。有限元分析的结果所齿板和内齿圈啮合部位最外侧齿根部位应力较大，超过了材料的屈服极限；固定座根部圆角部位应力也较大。通过仿真分析和实验结果进行比较，验证了调角器有限元仿真分析模型的有效性。根据分析结果对调角器的结构进行改进设计，并重新对其进行有限元强度分析。结果表明改进的结构解决了调角器的失效问题，具有一定的工程实用价值。关键词：座椅调角器；有限元；强度分析；结构改进【Abstract】Forfailurehappenedduringtest，asimulationmodelforfinit

4、eelementanalysisofseatre-clinerwassetup．Andstructurestrengthanalysis∞appliedundertestconditions，whichresultsshowedthatthestressesattheouteredgeanddedendumofthemeshinggearsofringgearandfixingboardswerelargerthatotherregions，andthemaximumstresswaslargerthanyieldstre

5、ngth．Bycomparingthesimula-tionanalysiswiththetest，theefectivenessofsimulationmodelofthereclinerwasdemonstrated．Accordingtotheanalysis．improvedesignforstructureofthereclinerWaSdoneandFEManalysiswaspe~rmed0一gn，whichresultsshowedthatthenewdesignsettledthefailureofthe

6、reclinerandprovedtobeprac—ticalinengineeringapplication．Keywords：Seatrecliner：Finiteelementanalysis；Strengthanalysis；Improvementdesign中图分类号：TH16文献标识码：A1引言汽车座椅调角是座椅靠背和底座之间的主要承力部件，人体作用在靠背的力完全是由调角器的锁止机构承担的。为保证成员的安全，尤其是在汽车碰撞时座椅不至于拉脱，需要对调角器进行严格的实验。某型汽车座椅调角器在极端实验工况下发生拉脱

7、现象，不符合安全标准。由于调角器的整体尺寸较小，尤其是锁齿板和内齿轮圈齿的尺寸太小，锁齿板宽度仅为20mm，齿高为0．7mm，无法通过实验方法测的各个部位应力情况。因此，分析调角器失效的原因，有限元方法便成为行之有效的唯一途径。2调角器的结构图1调角器组成结构该型号调角器结构，如图1所示。1．抱箍2．内齿轮圈3．凸轮轴4．固定座5．锁齿板6．凸轮7．弹性垫圈当需要调整角度时，转动凸轮轴3带动凸轮6转动，使锁齿3调角器有限元模型板5同内齿轮圈2脱离啮合，调整靠背角度。调整完成后凸轮轴在调角器实验过程中，发生破坏的部位为：锁齿

8、板、齿轮圈3在弹性垫圈7的作用力下转动并带动凸轮6，使锁齿板5同内啮合齿，固定座的凸台端部。而抱箍、凸轮轴、凸轮、弹性垫圈没有齿轮圈2啮合。从调角器的工作原理可以看出，座椅靠背同底座发生损坏。因此该座椅调角器分析的有限元模型只包括锁齿板、之间的作用力主要是在锁齿板、内齿轮圈和固定座之间传递的。固定座和内