汽车座椅头枕冲击

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河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书河北工业大学城市学院毕业设计说明书作者：陈慧超学号：085265系：机械工程专业：车辆工程题目：汽车座椅头枕冲击试验装置设计指导者：武一民教授评阅者：2021年06月01日

1河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书毕业设计〔论文〕中文摘要汽车座椅头枕冲击试验装置设计摘要：汽车座椅头枕是汽车上与人体接触最密切的部件，汽车座椅不但要乘坐舒适，还应能承受人体重量，同时还应能经受车辆诸如起步、加速、制动等重复动作和碰撞事故的冲击，汽车座椅头枕是汽车上重要的被动平安系统之一。每年的汽车乘员伤亡事故中，有相当大的比例是有成员与座椅的二次碰撞或车辆固定件失效一起的。因此,国家和行业制定了一系列的技术标准和试验方法,对汽车座椅头枕的要求越来越严格。本文主要介绍汽车座椅和根据国标、行业标准及试验方法研制汽车座椅头枕冲击试验装置。.关键词:汽车座椅汽车座椅试验试验设备研制

2河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书毕业设计〔论文〕外文摘要CarSeatandHeadrestImpactTestDesignoftheDeviceAbstract：Carseatandheadrestisapartcarwithhumanbodycontactmostclosely，Carseatnotonlywanttotakethecomfortable,shouldalsobeabletowithstandthehumanbodyweight,alsoshouldbeabletowithstandvehiclessuchasthebeginning,accelerate,brakerepetitivemovementsandtheimpactofthecrash.carseatheadrestisimportantinthecarofthepassivesafetysystem.Thecrewaccidentseachyearthatalargeproportionofthemembersandtheseatisasecondarycollisionorvehiclefixedafailurecause.Therefore,thenationandindustrytodevelopaseriesoftechnicalstandardandtestmethodsofcarseatheadrestrequirementsmoreandmorestrictly.Thispapermainlyintroducesthecarseatsaccordingtothenationalstandard,theindustrystandardandtestmethods，todevelopcarseatandheadrestimpacttestdevice..Keywords:carseats,tryoutofcarseats,developmentofexperimentEquipment

3河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书目录1绪论…………………………………………………………………………11.1设计座椅头枕冲击试验装置的意义…………………………………11.2汽车座椅头枕国、内外开展状况……………………………………21.3本次设计主要任务…………………………………………………32汽车座椅头枕的国家标准………………………………………………42.1汽车座椅行业标准……………………………………………………42.2汽车头枕行业标准……………………………………………………82.3对汽车座椅头枕的结构和分类……………………………………103国家规定汽车座椅头枕相关试验…………………………………………133.1汽车座椅动态舒适性试验方法……………………………………133.2汽车座椅头枕性能要求和试验方法………………………………144座椅头枕冲击试验装置结构分析和设计………………………………164.1总体尺寸确实定……………………………………………………174.2摆锤总成的设计……………………………………………………184.3绕绳机构总成设计…………………………………………………194.4CAXA图纸设计………………………………………………………214.5使用说明……………………………………………………………26结论与展望…………………………………………………………………27参考文献………………………………………………………………………28致谢…………………………………………………………………………29

4河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书1绪论汽车作为一种交通工具，它的实际已经日趋完善。从它的诞生起，加速了世界工业化的进程。并给人们生活带来了极大的方便，是现代交通史上的一次重大突破，在现代化的今天，汽车在国民经济和人们的日常生活中正起着巨大的作用。同时社会的需求也给汽车工业提出了越来越高的要求,其中座椅头枕作为汽车重要组成局部，其行业标准非常严格。汽车座椅是汽车内饰部件最重要的组成局部，也是与驾乘者联系最为密切的部件，近年来越来越多地受到了人们的重视。根据J.D.Power的一项市场调查显示，汽车座椅设计和车辆外形设计已成为消费者选购汽车的2个主要因素，而消费者选择汽车座椅的要求依次为平安性、舒性、轻便。一个性能优良的驾驶座椅除了为驾驶人员提供一个与人体生理特点相适应的舒适而稳定的坐姿、良好的野位置、具备一定的操纵空间和平安空间外,最重要是减轻传给驾驶人员身体的振动和冲击,满足振动舒适性评价标准。头枕是为了提高汽车乘坐人员乘坐舒适性和平安性而设置的一种辅助装置。头枕的主要作用是在汽车受到冲撞时，具有防止反弹的作用，以保护驾乘人员的头、颈椎部位不受损伤。早期，汽车的研究主要是为汽车的动力性，经济型，制动性等。随着时代的开展，各行各业的现代化程度的不断提高，以及计算机技术的开展，人们很快解决了上述主要性能之后，把各项技术和精力转移到汽车各方面。如：汽车乘坐的舒适性平顺性，操纵稳定性，平安靠性等等一些细微的地方上来，而影响这些因素的一个重要部件就是汽车座椅。

5河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书汽车座椅是汽车中将乘员，驾驶员和车身联系在一起的部件。它的功能是，在规定的条件下，能够为驾驶员和乘客提供舒适的位置。正因它对汽车行驶的平顺性，乘坐舒适性，平安性及操作方便性有很大影响，每年的汽车乘员伤亡事故中，有相当大的比例是由乘员与座椅的二次碰撞引起的，基于以上因素，汽车座椅的设计越来越受到人们的重视。此次试验设备检验汽车座椅头枕性能，保证座椅头枕的合格性，车辆平安方面有重要意义。1.2汽车座椅头枕国、内外开展状况汽车座椅不仅代表着很重要的汽车价值，而且还包含了浓重的感情色彩，那就是对乘客负责的态度。基于这些原因，一款新型汽车在开发初期就会提出对座椅设计的要求。汽车座椅设计从消费者的需求出发，赋予产品新的功能，提高座椅的品质，给消费者提供更加舒适、平安和愉悦的驾乘体验。目前，高品质的汽车座椅已经成为汽车设计人员乃至整车个性化设计风格的重要考核标准之一，同时也是保障汽车平安性能的一局部。平安、舒适、美观的汽车座椅往往会成为一款汽车的一大亮点和卖点所以，随着国内外汽车工业的高速开展，对汽车座椅要求越来越高，国内外汽车生产企业及汽车零部件生产企业也在不断地加大对汽车座椅的研发力度.在座椅的新结构、新工艺、新材料的研发及应用领域下工夫顺应汽车技术“绿色〞和平安的开展潮流.轻量化、模块化，以及更注重平安性、环保型、舒适性，将会成为未来汽车座椅设计的开展趋势。1轻量化要求鉴于汽车节能及降低汽车重量这一开展趋势，座椅的减重也被斌予重大意义。目前，已经有局部汽车及零配件生产厂家运用了各种高强度钢材及铝合金等材料代替原有材料，满足了座椅强度的要求，同时又能降低座椅重量。2模块化将各种标准化部件组合成独特的模块，形成不同的平台化结构。进行产品开发时，可以从一整套灵活机动的组合构件中有选择地组成座椅系统，不仅能减少投资，同时还能节省研发时间和本钱。3平安性

6河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书为了增强座椅的平安性，各种新技术也将越来越多地运用到座椅系统中，例如自适应主动头枕、带有被带或者平安带的靠背支撑系统，保护头部、躯体臀的平安气囊等。4舒适性座椅的舒适性不仅要让驾乘人员坐在座椅上时感到舒服，还应综合考虑驾乘人员的各种感官知觉(比方视觉、触觉、听觉和嗅觉)、心里感觉和功能性感觉(是否符合人体工程)等，这将在未来的座椅设计中变得越来越重要。电动座椅、腰托和按摩系统、座椅加热的通风装里、双密度的坐垫泡沫等技术的普及也将大大提升座椅的舒适性。5环保性目前，在座椅的设计和开发过程更注重采用“绿色〞查阅相关的汽车座椅及头枕设计方法试验方法及国家标准，了解汽车座椅结构及实验装置。熟悉CAXA、UG等计算分析软件，撰写前期报告。根据标准，计算分析实验装置，设计装置结构，绘制装置相关图纸。本次参照汽车座椅头枕国家标准的冲击要求，设计一套座椅冲击试验装置，本次毕业设计要求首先对实验装置进行计算分析，设计装置的具体结构形式，绘制装置的CAXA图纸。通过这次毕业设计认真深入回忆大学里所学的知识。毕业设计设计汽车制造、汽车理论、理论力学、材料力学等各方面的知识。通过不断思考不断计算，学会设计过程中的探索，培养自己独立设计，查询书籍，计算数据的能力。2.汽车座椅头枕的国家标准2.1汽车座椅行业标准2.1.1一般要求

7河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书〔1〕座椅总成应符合标准要求，并按经规定程序批准的产品图样和技术文件制造〔2〕座椅外表不得有任何可能危及乘员平安的粗糙面或尖棱，应符GB-11552-1999的要求〔3〕所有面套应符合其对应图样的缝制及外观要求〔4〕座椅外表应无污染、破损、开裂等缺陷以及客户不能接受的褶皱〔5〕座椅H点的测量啊按GB/T11563-1995.应满足设计要求，允许误差15mm。躯干角度误差±3°。假人的型号采用SAEJ826-2002的规定。〔6〕安装扭矩应满足设计图样要求。〔7〕座椅安装位置尺寸应满足设计要求，采用验具检验。〔8〕座椅处于任何给定的位置，滑道手柄应能够复位。滑道调节后应能够锁定座椅。2.1.2性能要求〔1〕面料性能要求座椅面套的面料性能要求和试验方法应满足客户要求〔2〕非金属材料的排放性能试验座椅非金属材料的排放性能试验应满足以下条件：A〕可凝结水试验按照SAEJ1756-1994的试验方法，其界定值为：G≤3mg;〔3〕燃烧特性烧特性和试验方法按GB8410。〔4〕座椅系统强度要求座椅系统强度要求和试验方法按GB14167〔5〕正面碰撞要求正面碰撞要求通过汽车向前的碰撞试验，对配置假人的座椅状况进行验证分析，

8河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书要求在减速时，假人不允许冲撞其他物体。座椅零件及止动和调节装置不准碎裂或拉断，允许弯曲。靠背松开装置仍需保持功能完好。〔6〕后部碰撞要求后部碰撞要求通过汽车向后的碰撞试验，对配置假人的座椅状况进行验证分析，在碰撞时，靠背可弯曲，但不允许冲撞其他物体。座椅零件不允许碎裂或拉断，座椅和地板之间的固定装置不允许扯断，座椅止动装置不允许松开，切保持其功能完好。靠背松开装置仍需保持完好。〔7〕侧面气囊系统及其附属的座椅面套实验要求侧面气囊系统及其附属的座椅面套试验要求保证座椅靠背的侧向气囊总成的质量和性能，对安装有侧向气囊的座椅靠背总成进行爆破试验。试验后，侧向气囊靠背总成或靠反面套仅允许在规定位置上爆开，不允许零件松动，气囊经受住充气过程考研，保证充分时间要求。〔8〕静态刚性试验静态刚性试验验证前座椅骨架的刚度，前座椅骨架在500N的作用下，弹性变形应不大于预定值。〔9〕颠簸和蠕动试验颠簸和蠕动试验验证座椅的骨架、泡沫和面套的疲劳寿命，在100次/min的频率下，进行坐垫100000次、靠背50000次的振动试验，试验后的样品应无异常情况出现，座椅骨架无裂缝，泡沫无变形，面料和衬垫无破损、H点最大变动在额定范围内。〔10〕模拟人体进出座椅试验模拟人体进出座椅试验对带面套的座椅进行面料耐磨性试验，模拟人体进出15000次的座椅试验，试验后的座椅面套不应出现断裂、结团、不应脱散和漏底，不允许出现磨损，缝线不允许断裂〔11〕前坐垫向下强度试验

9河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书前排座椅坐垫向下强度试验是对座椅的坐垫进行的强度试验，验证坐垫骨架、座椅操作机构的强度，试验后的座椅骨架和坐垫骨架的固定支架应无破裂，高度调节机构和滑道所止机构无破裂，滑道锁止机构不失效，并可以翻开。〔12〕纵向调节疲劳试验纵向调节疲劳试验后，滑道的操纵和解锁都应该是轻松灵活；功能正常，座椅可以均匀地进行调节。〔13〕靠背骨架总成强度试验靠背骨架总成强度试验应在座椅靠背到达最大负载时〔靠背骨架变形时承受的最大负荷〕，靠背骨架和调角器应无损伤。〔14〕靠背骨架总成刚度试验靠背骨架总成刚度试验将座椅骨架总成固定在试验夹具上，放到试验台上并调节至设计位置。在靠背顶部中心处，垂直于靠背向后施加试验力，在15s内递增1000N。卸载后测得的塑性变形应不超过10mm。〔15〕靠背骨架总成耐久性试验靠背骨架总成耐久性试验将座椅骨架总成，固定在试验台上。在靠背顶部中心处施加一个水平向前方向0～300N的循环载荷，次数为10000次，频率为30次/min在10000次循环载荷后，前座椅骨架总成不允许出现裂缝。〔16〕靠背骨架总成间隙试验靠背骨架总成间隙试验是测量座椅靠背在持续加载前后的变化，要求座椅靠背在持续加载前后应是主观无间隙的。在加载力到达25N时，座椅靠背的间隙不超过3.5mm.当加载力到达147N时，加载点最大间隙不应超过15mm.(17)靠背调节疲劳试验靠背调节疲劳试验要求座椅靠背在8000次循环试验后，靠背调节应轻便灵活、均匀、试验前后间隙满足标准要求。〔18〕座椅扶手强度和刚度试验座椅扶手强度和刚度试验要求座椅扶手固定在刚性夹具上，在离座椅扶手前端25mm处可加载一个222N的侧向载荷时，座椅扶手的最大变形不大于25mm，塑性变形不超过6mm

10河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书〔19〕扶手循环试验扶手循环试验要求将座椅靠背和夹具固定在试验台上，座椅扶手的闭合位置为起点，把扶手从闭合位置翻开到工作位置，再把扶手从工作位置关闭到闭合位置，循环3000次。扶手在3000次循环试验后必须保持原有功能要求，无铰链机构缺陷，面套不应出现断裂、脱散和漏底。（19）头枕功能试验头枕功能试验上下调节操作力应小于140N，倾斜调节操作力矩应为3N·m～6N·m（20）头枕循环试验头枕循环试验要求将座椅靠背和夹具固定在试验台上，座椅头枕的最低位置为起始点，把头枕从最低位置移动到最高位置，再把头枕从最高位置移动到最低位置，循环2000次。头枕试验后必须能保持在可调位置。（21）靠背调节功能试验靠背调节功能试验测试靠背调节的操作力a）手柄式调角器在位于距手柄前段30mm处，用一个垂直于手柄的19.6N～68.0N的操作力来翻开调角器b）旋转式调角器在位于手轮旋转中心处加载一个力矩，靠背向上运动力矩不大于2.8N·m，靠背向下运动力矩不大于2.4N·m。（22）座椅总成纵向调节功能座椅总成纵向调节功能试验测试座椅纵向调节的操作力。在座椅坐垫上H点位置向下加载60kg的载荷，用测力计测量手柄翻开的操作力，此开启操作力应小于68N。用测力计测量座椅纵向调节的力，此力应小于166N。（23）座椅动态舒适性坐椅应具有良好的震动性能和舒适性，座椅动态舒适性的试验方法按QC/T55-1993

11河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书2.2头枕的行业标准2.2.1一般要求“H点〞代表人体的三维H点装置的躯干相对于大腿的理论转轴与座椅纵向垂直平面的交点GB11551-2003中附录图所示的通过三维人体模型的线通过头部之心和颈部与胸部交点的直线。当头部处于自然状态时，头线应与基准线重合偶尔使用，而平时折叠起来的辅助座椅能将座椅或其部件的位置调整到适应乘员乘坐姿态的装置。该装置有如下功能纵向位移垂直位移角位移为便于成员的出入，使座椅或其一局部旋转和移动的装置。座椅或其一局部旋转和移动中无固定中间位置2.2.2技术要求：1.头枕不应给车内成员带来额外的危险。尤其不允许在任何位置上出现可能增加成员伤害程度的危险凸起物或棱边。位于以下规定的碰撞区域内的头枕局部应通过本标准中规定的能量吸收性试验〔1〕碰撞区应位于距离座椅对称面左右各70mm的两纵向垂直平面间的区域。〔2〕

12河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书碰撞区应位于从H点沿基准点向上635mm处且垂直于基准线的平面以上的区域〔3〕以上规定区域的能量吸收性试验不适用于最后排座椅头枕2.位于上述两纵向垂直平面以上区域的头枕的前、后外表应加衬垫，以防止骨架与乘员头部直接接触。在这些区域中能被直径为165mm头型接触的外表曲率半径应不小于5mm。位于上述区域的内的部件，假设满足表准规定的吸能性试验，那么认为满足要求，如果上述所述头枕和其支承件局部的外表材料肖氏硬度低于50度，本条中除对本标准吸能性试验的要求外的所有要求只适用于刚性部件。头枕在座椅或车身构件上的固定方式应保证头枕在试验过程中，对于有试验用头型产生的作用压力，其衬垫、固定处或座椅背不得出现刚性的可致伤害的凸起。2.2.3头枕高度应满足：1.对于高度不可调的头枕，对于前排座椅，其高度不应低于800mm，而对于其他排座椅其高度不应低于750mm在高度750mm以下应无“使用位置〞除前排座椅以外的其他座椅头枕可调到高度低于750mm的位置，但要向成员清楚地说明该位置不是头枕的使用位置对于前排座椅，假设被乘坐时其头枕能自动回到使用位置的话，那么头枕座椅无人乘坐是自动降至告诉低于750mm2.为保证头枕与车顶、车窗和车身其它结构质检留有足够的间隙，3.对安装高度可调的头枕，头枕使用局部的高度不应小于100mm4.对安装高度不可调的头枕，头枕与座椅靠背的间隙不应大于60mm5.对安装高度可调的头枕，处使用者成心采用非正常操作方法之外，不应是其安装高度超过最高调整极限。2.3汽车座椅头枕结构和分类

13河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书一个性能优良的驾驶座椅除了为驾驶人员提供一个与人体生理特点相适应的舒适而稳定的坐姿、良好的视野位置、具备一定的操纵空间和平安空间外,最重要是减轻传给驾驶人员身体的振动和冲击,满足振动舒适性评价标准。从驾驶人员隔振防护角度出发,一个性能优良的驾驶座椅在正常的工作状态下,其动态性能应当符合以下要求:①传给驾驶人员的振动负荷尽可能小.在同样条件下,不同体重驾驶人员所承受的振动负荷最好大致相同,不要有大的变化;②座椅悬架的固有频率应不随驾驶人员体重的改变而变化,始终保持最优的振动传递特性;③座椅悬架尽可能只作垂直方向的振动;④座椅悬架系统(包括驾驶员在内)阻尼固有频率以1.5～2.0Hz为宜。  仪器车驾驶员座椅为例，起主要由以下零件组成：坐垫，骨架、靠背骨架、头枕、泡沫、面套、调角器、滑轨、调节机构、塑料装饰件等。汽车座椅的组成

14河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书图2-1(1)产品平安。座椅作为平安部件，在被动保护中起决定性作用。首先，在发生事故时它要保证乘坐人员处在自身的生存空间之内，并防止其他车载体进人这个空间。其次，要使乘坐人员在事故发生过程中.保持一定的坐姿，以使其他的约束系统能充分发挥其保护效能。除具有防止事故发生的功能外，座椅还应具有在乘坐人员与其发生碰撞时，使乘坐人员的伤害减轻到最低的性能，即座椅能够吸收乘坐人员与之碰撞时产生的能量。座椅骨架结构的设计，调角器、滑轨等核心部件的选型都应在基于满足平安性条件的根底上进行。(2)舒适。合理的座椅设计能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布并使其肌肉松弛，使乘客上身通向大腿的血管不受压迫，血液循环正常;并具有腰椎依托感、腰背部贴和感和侧向稳定感。能有效隔离或衰减汽车在行驶过程中产生的振动，满足大多数驾乘者坐姿舒适的要求。汽车座椅设计应该充分考虑人体尺寸、人体重量和乘坐姿势等因素。座椅布置、造型外形尺寸、海绵泡沫的性能等都会影响座椅的舒适性。

15河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书(3)操作便利。座椅还需操纵方便，调节手柄和按钮的布2必须在驾乘者伸手可及的位置，并符合常人的操作习惯且操纵力适中。(4)造型美观。座椅外观造型、面料颜色和质感要与整车造型协调一致.设什人员要充分考虑和分析驾乘人员在使用汽车过程中各感官知觉的需求。(5)配置多样性。座椅配置多样性包括座椅功能的多样性(座椅前后调节、上下调节及部支撑调节、座椅可翻转、折盛等功能)及座椅形式多样性(后排座椅采用连体座椅或是独立座椅)等.最大限度地满足不同客户群的需求。单人独立座椅、双人连体座椅或4/6分座椅，后排座三连体座椅或5/5分座椅图2-22.3.5头枕的分类头枕用于限制成年成员头部相对于其躯干后移，以减轻在发生碰撞事故时颈椎可能收到的损伤程度的装置。采用插入或固定的方式与座椅靠背相连且可以与座椅分开的头枕

16河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书采用插入或固定的方式与车身结构相连且完全与座椅分开的头枕3国家规定汽车座椅头枕相关试验3.1汽车座椅系统强度要求及试验方法3.1.1强度要求除M2M3类车的乘客座椅外，每个成员座椅必须满足一下要求：①铰接式可翻转座椅、折叠座椅〔包括靠背可调节座椅〕必须装有自锁装置。调节装置和限位装置应便于操作。②通过座椅质心，分别沿水平向前和向后各施加相当于座椅总成重力20倍的力。座椅总成与车身本体不得别离。对可调式座椅，调节装置在试验中应能使座椅保持原调节位置，在试验后允许失去调节能力。座椅反面如果有防止座椅后退的结构件时，仅向前加载。另外，对于前向座椅，当汽车平安带安装固定点装在座椅上时，施加上述向前负荷时必须同时按GB14167中的规定对平安带的安装固定点施加相应的力。对铰接式可翻转座椅，通过座椅总成质心，沿水平方向向前施加相当于座椅总成重力20倍的力，对折叠座椅，通过靠背的质心，沿水平方向向前施加相当于靠背重力20倍的力，限制装置不得自动松脱和损坏。③当座椅总成承受一个相对于座椅R点为373N·m力矩的时候，对向前座椅，该力水平向后，对后向座椅，该力水平向前，座椅骨架不应损坏并且座椅总成与车身本体不应别离。对可调式座椅，调节装置在试验中应能使座椅保持原调节位置，在试验后允许失去调节功能。④折叠座椅，铰接式可翻转座椅承受以下的力，其限位装置不得自动松脱和损坏。对前向座椅，通过座椅铰接或折叠局部的质心，沿水平方向向前施加相当于座椅铰接或折叠局部重力20倍的力，对后向座椅，通过座椅铰接或折叠局部

17河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书的质心，沿水平方向向后施加相当于座椅铰接或折叠局部重力8倍的力。3.1.2试验方法1.将座椅按设计要求安装在车身上或模拟车身的试验台上。如果座椅上无适当着力点，允许在试验工程不涉及的部位局部加强，加强杆的上端固定在同一根水平梁上，另一端固定在座椅调节机构连接件上尽可能靠前的部位，水平梁高度挺与座椅质心高度相同2.座椅的坐垫与靠背为分开式且分别安装在车身上时，应分别通过各自的质心沿水平向前和向后施加相当于各自重力20倍的力。3.进行③条要求的试验时，对可调节座椅，应分别将座椅调节到最后位置，并将靠背锁止在设计角度的位置或者与此相当的设计角度位置。4.进行第④条要求的试验时，其限制位置应预先固定好。5.分别按第②条、第③条、第④条的要求逐渐加载到规定值，并在该值上保持0.2S以上。加载速度不超过5mm/min。3.2汽车座椅头枕性能要求及试验方法3.2.1术语指直径为165mm的球状或半球状的刚性模型，动态试验时其作用于撞击点的有效质量为6.8kg2.假背〔靠背加载板〕根据GB/T11559规定的人体模型躯干背部形状制作的曲面加载板。2.座椅中心面根据GB/T11559规定的成人男子20百分位的三维H点装置按GB/T11563的程序着坐在座椅上，由三维H点装置左右对称中心面来确定的座椅基准面。3.2.2性能要求1.位置及尺寸头枕的位置及尺寸应满足下属要求⑴沿平行于躯干基准线测量头枕的顶端到R点的长度，驾驶员座椅为700mm以上，其他座椅为650mm以上。

18河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书⑵由头枕顶端沿平行于躯干基准线方向下65mm处或者由R点沿平行于躯干基准线向上635mm处，头枕的外形宽度一座椅中心面为对称面，左右各应宽85mm以上。⑶位置可以调节的头枕的外形高度沿平行于躯干基准线方向测量为100mm以上。2.强度和吸能⑴头枕按4.2.3.2的方法试验时，头型移动量必须小于102mm，将载荷加至890N时头枕及其安装部件在座椅及靠背等损破前不能破损或脱落。⑵头枕按4.2.3.4的方法试验时，加给摆锤的减速度连续超过80g的时间必须小于3ms。3.2.3试验方法1.座椅及头枕在试验机上安装座椅及头枕按实车的安装条件安装在试验机上。具有调节机构的座椅及头枕的位置按下述要求来调节，其他的调节机构调节到设计标准位置。⑴座椅前前方向调节到设计的最后位置。⑵座椅上下高度调节到设计标准位置。⑶座椅靠背的角度调节到设计标准的位置，或者悬着50百分位人体模型的躯干基准线偏离铅垂方向尽量接近25°角。〔4〕头枕高度及前前方向的调节①静态试验时，在高度方向将头枕调节到设计上的最高位置后，在前前方向再调节到最后位置。②动态试验时，在高度方向将头枕调节到设计上的最低位之后，在前前方向再按下述要求调节。a）在前方撞击试验时，调到设计上的最后位置。b）做前方撞击试验时，调到设计上的最前位置。2.静态试验⑴假背的H点与座椅R点重合，用假背对座椅加载，使得绕H点的后翻力矩为373N·m，确定此时的移位躯干基准线的位置。⑵在座椅中心面上用头型绕R点对头枕施加373N·

19河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书m的力矩，载荷作用点为从头枕的顶端沿着平行于座椅位移前的躯干基准线向下65mm处，载荷作用方向与唯一躯干基准线垂直。⑶测量加载时的头型移位的最前端和移位躯干基准线之间的距离〔简称头型的移动量〕，同时检查头枕有无破损。⑷进一步将载荷加至890N，检查头枕、座椅及骨架有无破损或脱落。3.动态试验⑴可采用用摆锤式、发射式、落下式等实验装置。⑵前方装机试验a〕撞击点在座椅中心面上距头枕顶端，平行于躯干基准线向下65mm处，沿水平方向将头型以25±1km/h的速度向头枕的前面撞击。b〕记录撞击时作用在头型的时间和加速度曲线。⑶前方撞击试验a〕撞击点位于座椅中心面上，且在与水平面成45°角的直线与头枕后面相切的切点上，沿与水平面成45°角，将头型以25±1km/h的速度向头枕的后面撞击b〕记录撞击时作用在头型上的时间和加速度曲线。4座椅头枕冲击试验装置设计分析和设计本实验装置对汽车座椅头枕进行动态试验的，一般座椅的动态试验可采用摆锤式，发射式、落下式等实验装置。本装置是摆锤式，它的主要局部是摆锤总成。该摆锤是中空的半球型，外球面半径。根据?汽车座椅头枕?〔GB/T11550—89〕规定为165mm。其转动轴用球轴承支撑摆锤在撞击中心上的这算质量应为6.8kg。摆锤是一个刚性撞击头，其中心应与头枕的撞击点相重合。摆锤固定在摆杆上。由于?汽车座椅头枕?规定摆锤以24.1km/h的速度撞击头枕。为使摆锤到达一定速度，摆杆于轴相连。轴转动带动摆杆及摆锤。使其上升到一定高度，然后使其落下。

20河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书本装置另一个主要总成是座椅支架总成，用来固定座椅。摆锤撞击座椅的位置及方向有一定的要求，因此支架由槽钢和角钢组成，并由螺栓连接而成，并可通过调节槽钢和角钢的相对位置，来满足一定要求。除以上所述，本装置还有支撑骨架，摆锤提升机构，测速仪等局部总高主要由摆锤杆高度，座椅高度，及座椅支架高度来决定。为保证撞击头与头枕撞击时的撞击速度到达24.1km/h，拟采用通过摆杆把撞击头提升到一定高度。放开后产生的摆动冲击来实现。提升高度的计算如下：mrv2=mrgaa-摆锤由转动中心到摆锤撞击中心距离mr-摆锤在撞击中心的折算质量v-撞击时摆锤速度考虑到摩擦损失，冲击头提升高度为2330mm，摆杆长度就是提升高度加上装配长度为2440mm，摆杆提升的准确位置最后由光电测速器确定。4.1.2座椅高度确定靠背高度450—560mm头枕高度至少850mm座椅支架由于座椅靠背夹角范围为92°—115°座椅高度是变化的，为适应各种汽车座椅能在同一支架上固定并能保证前后冲击方向对角度的要求，支架的高度，左右倾斜角度，试验时根据被测试座椅的安装尺寸装配后，才能把座椅固定到支架上定座椅支架高度为1200mm、4.2摆锤总成设计

21河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书摆锤在撞击中心的计算质量应为6.8kg，直径应为165mm，刚性撞击头，其中心应为头枕的撞击点相重合。1.摆锤尺寸计算mra=m锤a+(L杆-40)m杆/2mr=mL/amr—L—摆锤系统质心到传动轴心间距离mma—撞击中心与传动轴心间的距离a=2330mmm锤m档摆锤剩余质量2.电磁铁的吸引力L铁F=mra考虑摩擦F实际取50kgf4.3绕绳机构总成设计4.3.1减速器的选择作用在绕绳圆盘上的圆矩为M圆=3××××2=20.06〔kgm〕其中数据1.216—一根电磁铁的质量0.5—力臂3—电磁铁质量那么钢丝绳上所需拉力为F拉

22河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书为减轻认为作用，在绳子另一端安装减速器，由于摆线针轮减速器重量轻，体积小，传动比大，传输力矩大，应选定减速器型号为BW15-59〔JB2982-81〕验证输出轴许用转矩因为输出轴所装卷筒直径为50mm故输出承受转矩为M输×÷2×4.3.2手柄需转圈数把摆锤提高到水平位置，绳子缠绕距离为：L绕=80π×¼1=20π其中：〔80为缠绕圆盘直径〕设手柄需转圈数为n，那么n=24圈其中数据：50—绕绳卷筒直径59—减速器传动比4.4CAXA图纸设计4.4.1摆锤总成图

23河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书图4-1摆锤总成4.4.2底座总成

24河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书图4-2底座总成4.4.3减速轮图4-3减速轮

25河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书4.4.4立柱总成图4-4立柱总成4.4.5轴承座总成图4-5轴承套总成

26河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书4.4.6加强筋总成图4-6加强筋总成4.4.7横梁总成图4-7横梁总成

27河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书4.4.8设备装配图图4-8装配图左视图

28河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书图4-9装配图主视图

29河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书图4-10装配图俯视图4.5使用说明本实验装置为专门对汽车座椅头枕动态实验为设计的。本台架使用方法是先把座椅固定到座椅支撑角钢上，再根据撞击方向和撞击位置，左、右、上、下调节座椅支架，调好后各局部螺栓要拧紧。然后给电磁铁通电，转动绕绳机构的手柄，调整摆锤上升高度，再给磁铁断电，摆锤下落，可以用固定在立柱上的光电测速仪测出其撞击的速度，由此来定出摆锤上升的高度调好后可在绳子上做一标记，以便以后试验。考前须知：安装座椅时应注意座椅的安装高度。做实验时注意平安

30河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书结论本次设计从调研到图书馆搜集资料，再计算查手册，并通过去汽车检测中心观察实物再进行自己的构思。最后使用ug绘图到写论文，在这中间又经过不断的修改计算绘图，在这反复中有时先定尺寸，绘图中出现问题后，只好重新改定在计算再绘图。而在作图当中，装配图和零件又互相交叉，不断补充，尽量使错误减少，使其考虑周全。在计算时遇到很多问题，虽然以前学过机械设计这门课，但由于时间长，变得对一些公式运用不熟练，只好又复习一遍，使我又学到了不少东西，而作图所需的一些根本功也有锻炼了一次，是自己在计算和绘图方面有了很大提高。本次毕业设计针对汽车座椅头枕的的技术要求，基于重物摆动法确定了头枕锤击的汽车座椅头枕强度试验台结构，设计了座椅固定装置，摆锤的支架，摆锤与摆杆结构，绘制了相关的技术图纸。本次设计的试验装置具有对使用条件要求宽，寿命长的优点，但由于受到硬件配置与时间限制，尚有很多不完善之处。如体积大，工作效率低。工作尚停留在定性分析阶段。为此，这里对进一步的研究提出如下建议：1.CAD图已经完成，为了进一步更好的对设备进行仿真分析，将设备进行三维建模，运动仿真分析。2.由于设备体积大，必须有一定空间才能安装。它的制作和安装比拟困难。我认为可以从其他方面如改变摆锤速度等方面进行改良，从而减小装置尺寸。希望以后有人能更好的改良它。3.所设计的图纸在精度、实用性等房间仍存在一些缺乏，需要以后的研究中进一步细化。

31河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书参考文献1.?汽车座椅头枕?国家技术监督局2.?汽车H点确定程序?国家技术监督局3.?简明机械零件设计手册?冶金工业出版社4.?机械零件设计手册?冶金工业出版社5.?工效学?范中志编6.?机械设计手册?化学工业出版社7.?汽车标准汇编?中国汽车技术研究中心标准化研究所8.?从平安性谈汽车座椅系统参数设计?武一民科技资讯9.?汽车电子与电气?北京理工大学出版社10.?汽车H点位置设计?徐满年戴勇编11.?机械设计手册?化学工业出版社12.?曲线曲面?科学出版社13.?机械工程手册?机械工程出版社14.?中国机械设计大全?江西科学技术出版社15.?运输机械手册第二册?化学工业出版社16.?机械设计?吉林大学出版社17.?论汽车座椅的舒适性?袁士瑛科技资讯18.?减震理论?清华大学出版社19.?计算机辅助工程在汽车工业中的应用?谭泽飞20.?煤矿固定机械及运输设备?煤炭工业出版社

32河北工业大学城市学院2021届毕业设计说明书致谢经过三个月左右的设计工作，毕业设计终于完成，毕业之际，我要特别感谢我的指导老师武一民教授，在此表示诚挚的感谢！设计期间，由于初期收集资料花费了大量的时间，所以在后期的时候我的工作任务就比拟多，武一民老师劳心费力，对于我的设计给予了无微不至的关心，指导我顺利的完成了本次设计。同时还感谢车辆的所有老师及我的几位同学，在设计期间都给予了我细心的指导和帮助。