[发明专利]轿车座椅靠背侧板优化设计方法

摘要

本发明涉及一种轿车座椅靠背侧板优化设计方法，包括三个设计阶段，具体步骤是：1.基于人机工程学设计方法的轿车座椅靠背侧板的前曲线形状优化设计，2.基于结构形状优化设计方法的轿车座椅靠背侧板的后曲线形状优化设计，3.基于结构拓扑优化设计方法的轿车座椅靠背侧板表面压延筋的形貌优化设计。本发明首先针对轿车座椅的舒适性要求，基于人机工程学设计方法对轿车座椅靠背侧板的前曲线形状进行合理的设计；然后针对轿车座椅的可靠性及经济性要求，采用结构优化设计方法分别设计座椅靠背侧板的后曲线形状及表面压延筋的分布。因此在设计中综合考虑了强度、稳定性、舒适性及经济性的因素，得到性能最优的靠背侧板结构。

主权项

一种轿车座椅靠背侧板优化设计方法，将设计过程分为三个阶段进行，分别以座椅靠背侧板的前曲线、后曲线及表面压延筋形貌为设计对象，并在各阶段中分别采用人机工程学设计方法、结构形状优化设计方法及结构拓扑优化设计方法，以合理的坐姿体压分布、结构质量最小及稳定性最好为设计目标，综合考虑座椅的舒适性、可靠性和经济性；其特征在于：具体步骤如下：1)基于人机工程学设计方法的轿车座椅靠背侧板的前曲线形状设计(1)根据GB1000-1988“中国成年人人体尺寸”，取轿车座椅靠背侧板高度为H，根据座椅靠背上下横梁尺寸分别确定轿车座椅靠背侧板上部宽度h1和根部宽度h2；(2)根据人体脊柱形状确定轿车座椅靠背侧板前曲线的基本形状，在轿车座椅靠背侧板前曲线上均匀的取若干点，其中包括肩靠和腰靠点；(3)根据座椅靠背两点支承要求，调整轿车座椅靠背侧板前曲线上肩靠和腰靠点的位置，使此处承受压力；根据坐姿体压分布要求，调整除肩靠和腰靠点以外的其它点的位置，使座椅靠背上的体压分布从肩靠和腰靠点到其它部位按从大到小过渡；采用样条曲线连接各点，所得曲线即为所求的满足人机工程学设计要求的座椅靠背侧板前曲线；2)基于结构形状优化设计方法的轿车座椅靠背侧板的后曲线形状优化设计以轿车座椅靠背侧板质量最小为设计目标，以结构静强度和稳定性为约束条件，对靠背侧板后曲线形状进行优化设计，数学模型由式(1)表示：Min    WS.t.   λ1≥[λ]       σmax≤[σ]                                       (1)式中，W为轿车座椅靠背侧板的质量，λ1为最小屈曲特征值，[λ]为许用屈曲特征值，σmax为最大应力，[σ]为材料的许用应力；3)基于结构拓扑优化设计方法的轿车座椅靠背侧板表面压延筋的形貌优化设计以侧板结构的稳定性为设计目标，以压延筋的基本尺寸：宽度，高度为设计变量，采用式(2)的优化模型优化得到最佳的轿车座椅侧板压延筋形；Max  λ1                                        (2)式中，λ1为最小屈曲特征值。