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汽车座椅是将乘员与车身联系在一起的重要内饰部件,它直接影响到整车的安全性和舒适性。随着科技的进步和汽车工业的飞速发展,汽车座椅系统也在不断变革,已不再只是满足乘员的简单乘坐要求,而是包容人机工程学、机械振动、生物力学和控制系统在内的复杂系统。对于座椅的研究主要从两个角度考虑,即座椅的安全性和舒适性。安全性研究主要围绕在座椅的静强度、疲劳强度和冲击强度等方面;舒适性研究主要围绕在座椅的体压分布、舒适坐姿、振动特性分析与优化方面。座椅系统的设计与任何其它工业产品的设计一样,仍然遵循“以人为本”的理念。因此,座椅系统的研究,主要处理好两个关系:一是人和座椅的关系,主要从人机工程学出发,研究乘员舒适坐姿、座椅的造型、几何参数和体压分布等;二是座椅各种特性与座椅结构设计的关系,主要是对座椅强度、刚度和振动特性的研究。随着计算机的飞速发展,有限元方法已成为这方面研究的重要手段。基于上述,本文开展的主要工作如下:结合长春客车厂《CCK188巴基斯坦软席客车座椅设计及有限元分析》实际项目,以微机为硬件平台,利用MSC公司开发的有限元前、后处理软件MSC.PATRAN,建立了CCK188巴基斯坦软席客车座椅骨架的有限元模型,并用有限元分析软件MSC.NASTRAN分析座椅在各工况下的静强度问题。在此基础上,进一步利用MSC.FATIGUE软件构建了用于疲劳强度分析的有限元模型,对座椅疲劳寿命进行了分析和预测,最后还对座椅进行了初步的模态分析,得到了座椅的低阶振型和频率,为进一步研究座椅的动态特性打下了基础。第一章,在阅读大量文献的基础上,考察了国内外座椅研究的现状,概述了汽车座椅安全性、舒适性方面的研究内容和方法。第二章,介绍了有限元的基本概念和基本思想,结合座椅的有限元分析,详细总结出了在工程结构有限元分析方面的基本方法和实际经验,包括模型的建立、结构的简化、连接方式的模拟以及单元的评价方法。 <WP=69>第三章,对MSC.PATRAN以及MSC.NASTRAN软件进行了消化、吸收,介绍了MSC.PATRAN软件建模的一般流程,并在此基础上利用MSC.PATRAN建立了CCK188软席客车座椅骨架的有限元模型。该模型中主要包括座椅底架总成、座椅靠背总成、座椅座垫总成三部分。根据厂家提供的有关法规,对座椅总成的静强度进行了仿真分析。第四章,简单介绍了工程结构上疲劳理论和疲劳分析的一般方法,在第三章座椅静强度模型的基础上,利用MSC.FATIGUE软件对座椅的疲劳强度进行了分析,对疲劳寿命进行了预测。本文的研究意义在于:第一、消化吸收有限元软件MSC.PATRAN及MSC.NASTRAN,掌握了利用有限元软件研究座椅静态特性的一般过程,总结了有限元法在由大量零件构成的部件上的应用经验,为日后的进一步研究工作打下了基础。第二、掌握利用疲劳分析软件MSC.FATIGUE进行座椅疲劳破坏方面的研究,为座椅的安全性研究提供了新的思路。第三、对座椅进行了模态的基本分析,为将来研究座椅的动态(振动)特性打下了基础,并提供了一种研究座椅动态舒适性的新方法。作者认为,未来座椅系统的研究将沿着轻量化、智能化和人性化的方向进行,而有限元方法和拓扑优化方法将是最有效、最有力的工具。实现座椅的轻量化的途径主要有设计更合理的座椅结构,寻求更轻工艺性更好的材料;智能化比如座椅可根据每个乘员自动调节姿态,自动调温以及带记忆功能等;人性化主要是寻求“人-座椅”系统更和谐的关系,统一的风格,舒适的外观,提供更贴心宜人的乘坐环境。