座椅骨架的案例
基于變形鎂合金的座椅靠背骨架輕量化設計
針對某轎車原前排座椅靠背沖壓鋼板骨架．提出采用鎂合金擠壓管材和沖壓板件相結合的新型半封閉鎂合金靠背骨架結構予以替代．該結構與雙向調角器構成封閉的靠背骨架。可達到４８．８％的減重比。對該新型鎂合金靠背骨架進行了極限載荷仿真分析，并迸行了新、舊型靠背骨架的成本對比分析．結果表明．新型靠背骨架強度滿足要求，且Ｔ藝過程簡單。模具成本較低。
基于變形鎂合金的座椅靠背骨架輕量化設計.pdf
揭秘眾泰座椅輕量化技術
在汽車的節能減排中，輕量化是重要的一個技術手段，而座椅作為汽車內飾件中重要且較大的零部件，對其進行輕量化技術的研究和探索有著非常重要的意義。
目前眾泰汽車對汽車座椅輕量化技術的研究與應用主要有座椅骨架的輕量化和整椅的輕量化。
座椅骨架輕量化可以通過座椅骨架結構輕量化，以及采用新材料、新工藝、新機構等多種技術方式實現。
座椅骨架結構輕量化是在不影響骨架的性能、舒適性、功能等前提下，對座椅骨架的尺寸、結構等進行設計優化，以達到減重的目的。目前眾泰汽車已推行座椅骨架平臺化的設計理念，即同一平臺的不同車型車型，采用相同的座椅骨架。
在座椅新材料應用上，目前眾泰研究、應用較多的有高強度鋼和鎂鋁合金，并推進高強度塑料和其他復合材料的研發和運用。高強度鋼厚度相比普通強度鋼厚度薄，能有效減輕整椅的重量，同時也能保證強度，一般應用在靠背側邊板、后排靠背縱向方管等區域。眾泰目前平臺化的前排骨架靠背側邊板采用的是高強度鋼，相對傳統骨架使用的普通鋼板要更輕。
鎂合金應用在座椅骨架能有效減輕骨架重量，有良好的強度和剛度，耐疲勞性好，集成化設計有利于減少加工過程。鎂鋁合金應用有兩種形式，一種是板材形式通過沖壓行程所需的形狀，再通過焊接、鉚接等工藝組裝起來，這種形式成型的整個骨架跟現在用的鋼材骨架結構外形比較相似。另外一種形式是高溫高壓的壓鑄成型，這種形式的骨架結構比較像鑄件，優點是整個靠背或座盆只用一次性壓鑄成型，不需要再經過焊接等其它的連接方式。
展開 技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
拓撲優化的設計空間包括二排座椅坐墊骨架，三排座椅腳架，靠背骨架和背板。設計約束見表2。以質量最小為設計目標。拓撲優化分析模型見圖13和圖14。
表2 二排/三排座椅拓撲優化設計約束表
圖13二排座椅拓撲優化模型
圖14三排座椅拓撲優化模型
3.4 拓撲優化結果
通過拓撲優化迭代計算，二排座椅和三排座椅均滿足約束條件，拓撲結果為可行解。二排座椅骨架拓撲優化結果見圖15。通過對二排座墊骨架拓撲優化結果進行解析。優化方案重新布置兩側加強筋的位置，并在兩側位置進行開孔減材優化。結構優化方案見圖16。三排座椅骨架拓撲優化結果見圖17。通過對三排座椅骨架拓撲優化結果進行解析。三排座椅腳架重新布置中間和兩側的筋的位置，結構優化方案見圖18。三排座椅靠背骨架進行減材優化，結構優化方案見圖19。三排背板進行減材優化，結構優化方案見圖20。
圖15二排座椅拓撲優化分析結果
圖16二排座墊骨架結構優化方案
圖17三排座椅拓撲優化分析結果
圖18三排腳架結構優化方案
圖19三排靠背結構優化方案
圖20三排背板結構優化方案
將新的方案數據進行性能驗證分析，分析結果見表3。從表3結果可以看出，二排座椅骨架經過拓撲優化分析，結構優化方案性能提升平均約為4.7%，最高8.3%，減重量0.6kg，減重比約為12.7%。
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拓撲優化的設計空間包括二排座椅坐墊骨架，三排座椅腳架，靠背骨架和背板。設計約束見表2。以質量最小為設計目標。拓撲優化分析模型見圖13和圖14。
表2 二排/三排座椅拓撲優化設計約束表
圖13二排座椅拓撲優化模型
圖14三排座椅拓撲優化模型
3.4 拓撲優化結果
通過拓撲優化迭代計算，二排座椅和三排座椅均滿足約束條件，拓撲結果為可行解。二排座椅骨架拓撲優化結果見圖15。通過對二排座墊骨架拓撲優化結果進行解析。優化方案重新布置兩側加強筋的位置，并在兩側位置進行開孔減材優化。結構優化方案見圖16。三排座椅骨架拓撲優化結果見圖17。通過對三排座椅骨架拓撲優化結果進行解析。三排座椅腳架重新布置中間和兩側的筋的位置，結構優化方案見圖18。三排座椅靠背骨架進行減材優化，結構優化方案見圖19。三排背板進行減材優化，結構優化方案見圖20。
圖15二排座椅拓撲優化分析結果
圖16二排座墊骨架結構優化方案
圖17三排座椅拓撲優化分析結果
圖18三排腳架結構優化方案
圖19三排靠背結構優化方案
圖20三排背板結構優化方案
將新的方案數據進行性能驗證分析，分析結果見表3。從表3結果可以看出，二排座椅骨架經過拓撲優化分析，結構優化方案性能提升平均約為4.7%，最高8.3%，減重量0.6kg，減重比約為12.7%。
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技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
3.1 工況選擇
如第1章所述，座椅的性能分析工況包括靜態剛強度、模態、動態沖擊等數十種工況。在拓撲優化分析過程中，需要考慮優化效率和優化效果。包括優化迭代計算時間，收斂情況及優化結果合理性等。因此需要在數十種工況中選取關鍵工況做為拓撲優化分析時考察的工況。選取工況的主要原則是根據當前的性能狀態，性能余量，工況的受力特點及歷史分析數據結果等因素進行綜合選取拓撲優化的分析工況。本文以某項目二排，三排座椅為例。該項目二排座椅坐墊骨架和靠背骨架，三排座椅腳架，靠背骨架和背板均為鎂合金材料。二排、三排座椅骨架概念數據如圖4和圖5所示。
其中，二排座椅根據拓撲優化工況選取原則，選取95假人正碰工況，安全帶固定點強度工況，側向剛度工況和模態工況。三排座椅選取95假人后碰工況，ISOFIX 工況，行李箱沖擊工況，側向剛度工況和模態工況。初始設計方案性能見表1。
3.2 動態載荷提取
對于選取的關鍵工況中的動態沖擊工況，需要將動態載荷大小及位置提取出來，加載到線性靜態優化模型中。當座椅在概念設計階段，還沒有數據支撐進行整椅的仿真分析。因此我們可以通過參考相近座椅結構的歷史仿真結果來做載荷的提取。以二排座椅為例，需要將95假人正碰工況和安全帶固定點強度工況的載荷大小，作用方向和位置等邊界條件提取到線性靜態優化模型中，等效為線性工況進行拓撲優化分析。通過對座椅骨架在正碰工況和安全帶安裝點強度仿真工況的仿真結果分析，提取座椅坐墊骨架以及安全帶安裝點位置的極限受力狀態時的載荷值以及受力位置做為線性靜態優化分析工況的載荷邊界條件。正碰工況受力狀態下假人與座椅接觸力及安全帶受力結果見圖6和圖7。
展開 汽車前排座椅正面碰撞的仿真分析及優化
摘要：
應用 HyperMesh 前處理軟件建立了前排座椅有限元仿真模型，應用 LS-DANY 求解器對Hybrid III 50%假人進行正面碰撞仿真試驗，所得結果與臺車試驗結果對比，驗證了模型的有效性。同時對碰撞中假人胸部的傷害情況進行分析，結合試驗結果發現假人模型胸部壓縮量及粘性傷害指數均高于 2018 版 C-NCAP 評價標準，需要對座椅骨架進行優化。通過對座椅各部件應力與應變的分析，發現原座椅骨架中側板與下潛管的受力及變形量過大，提出應對側板進行增加翻邊與厚度，下潛管由直管改為彎管的優化，結果表明優化 后的座椅相比原座椅，假人模型的胸部壓 縮量降低了10.19%，胸部粘性傷害指數降低了 16.52%，符合標準要求，并起到指導設計的作用。
關鍵詞：
前排座椅；正面碰撞；LS-DANY；胸部傷害；優化
近年來，汽車工業的發展日新月異，汽車的安全性能逐漸受到人們的重視。汽車座椅作為乘員與汽車直接接觸的重要部件， 在汽車碰撞時，通過座椅可變性區域有效吸收碰撞產生的動能， 從而減少碰撞中乘員的傷害。因此，座椅碰撞時對乘員的保護性能日漸成為各大汽車企業研究的焦點。
隨著我國 2018 版C-NCAP 管理規則的實施，消費者們越來越重視汽車在碰撞試驗中的評分。目前，在正面碰撞試驗中，假人的胸部傷害是失分的主要因素，同時也制約了汽車安全性能的提高。對于單獨座椅系統，假人胸部的失分通常與安全帶、假人坐姿、 座椅骨架的剛度等因素有關。
展開 小小座椅助力春運交通安全
汽車座椅具有支撐乘員重量緩和及衰減由道路通過車身傳來的沖擊和振動等作用，為駕駛員提供良好的工作條件，還能為所有乘員創造舒適安全的乘坐條件，汽車座椅是我國汽車產業政策有限發展的關鍵零部件之一。
一個良好的汽車座椅設計除了結構緊湊，設計美觀大方，還應該滿足良好的靜態特征、動態特性，及擁有足夠的結構強度、剛度和較長的壽命。最重要的是，在發生交通事故中盡量減少乘員的受傷程度，滿足安全性能要求。在汽車座椅開發概念階段及設計初期，有限元分析的介入可以結合產品特性，給予產品結構創新、性能提升、輕量化等充分的保證，進而節省大量的時間及開發成本。
元王為某汽車座椅產品做得CAE分析
汽車座椅骨架需要具備足夠的剛性，以確保在受到沖擊的過程中，不能因座椅骨架變形而間接給乘員造成更大的傷害。同時座椅骨架需要吸收能量的能力，以確保在受到沖擊過程中可以吸收部分沖擊能力，已達到減少沖擊對乘員傷害的作用。CAE仿真分析能夠通過模擬實際沖擊場景，對汽車座椅安全性進行驗證，找出汽車座椅在沖擊過程中的應力集中點，通過優化設計來消除產品缺陷提高產品的性能。
元王某汽車座椅產品CAE分析應力云圖
乘客車出行元王小提示：
1、要到正規客運場站乘坐有合法營運資質的車輛，切勿在客運場站外、高速公路旁攔截車輛上車；
2、搭乘車輛出行時，不要乘坐三輪車、拖拉機等農用車輛；
3、拒絕乘坐超員、非法營運車輛，發現客車超員、超速、疲勞駕駛等違法行為可通過電話、短信、微博等途徑舉報；
4、乘坐客車時要系好安全帶，避免發生意外時受到傷害。
展開 網談汽車座椅設計
４．座椅蒙皮?
座椅蒙皮是包裹在座椅總成表面的一層材料，它直接與乘員接觸，一方面對座椅泡沫有保護作用，同時又可直接體現設計者的設計意圖。座椅 蒙皮必須阻燃，其燃燒特性必須符合ＧＢ ８４１０－１９９４《汽車內飾材料的燃燒特性》要求。?
５．泡沫軟墊?
目前座墊、靠背緩沖用軟墊基本上是由軟質聚氨酯泡沫塑料發泡而成，在汽車上應用較多的是高回彈軟質聚氨酯泡沫塑料。考慮到座椅的舒適性和人體坐姿時的體壓分布，需將泡沫軟墊的密度設計為不同，即“軟硬兼施”。主要生產方法有２種，一是拼接法，將座墊前端與大腿接觸的部分用低硬度泡沫塑料，與坐骨處接觸的部分用中硬度泡沫塑料，下部及兩側用高硬度泡沫塑料。這種方法工藝繁雜且效率低，一般極少采用。二是嵌件法（圖３），在澆注軟墊時，在模具中相應部位放入高密度泡沫塑料嵌件，然后在周圍澆注低密度泡沫塑料。這種方法可以解決體壓分布和橫向支撐問題，并且工藝適合批量生產。
?
６．座椅骨架?
座椅骨架必須能夠承受一定的載荷，通常所指的座椅強度其實就是座椅骨架的強度，它屬于汽車整車強制認證檢測項目之一，應符合ＧＢ１５０８３－１９９４《汽車座椅系統強度要求及實驗方法》的規定。?
靠背及座墊骨架的形狀，應以能滿足人體生理特征、給駕駛人員提供安全和有效支撐為目的進行設計（圖４）。例如：為了避免因靠背型芯偏軟而造成的側背支撐在急轉彎時減小或失效，在靠背骨架兩側加焊凸起的側支撐板或支撐筋，將泡沫型芯加以支撐襯墊，保證支撐的有效性。為了保證駕駛員腰部、肩部有良好的支撐而在靠背骨架上設計出符合背部曲線的弧度。對于高靠背，為使腰部、背部及肩部同時緊貼靠背，更好地起到支撐和安全保護作用，設計師把靠背設計成上下２部分，并且角度可分別調整等。?
座椅骨架一般由鋼質材料焊接而成，但在輕量化成為現代化汽車設計的新趨勢下，汽車座椅薄型化顯得非常重要。
展開 一文讀懂汽車座椅骨架的那些事兒，看看它的高端沖壓零件供應商有那些？
來源：汽車材料網
座椅安全性能仿真分析工況簡介
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</figure><h2>四、后排行李箱沖擊</h2><h3>加載方法：</h3><p>將兩行李塊置于后備艙平面，兩行李塊重量為18kg間距為50mm，距離座椅靠背至少保證200mm的間距，對車身施加一向后的加速度，加速度曲線如下圖所示。</p><h3>考察標準以及注意事項：</h3><p>主要考察后排座椅骨架強度、地腳位置以及高位鎖是否失效、骨架前傾是否過大，靠背骨架前傾x向不能超過R點前150mm，頭枕骨架不能超過R點前方200mm。
展開 中國汽車座椅法規及試驗介紹
三、主要國標法規及試驗介紹
1、GB 15083-2019 汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強度要求和試驗方法
按照ECE R17修訂，2019年10月14日發布， 2020年7月1日實施。主要實驗內容包括：座椅固定點強度、靠背強度、頭枕要求、行李箱保持要求、內凸要求。
1.1 座椅固定點強度（前后方向慣性負荷）
將試驗座椅按設計位置安裝在車輛車體上，對整個車體施加一個不小于20g的縱向水平減速度或加速度,持續時間為30ms,用以模擬車輛正面、后面碰撞。根據制造廠的要求,可以選用附錄B描述的試驗波形。
試驗要求：
1、試驗過程中或試驗后,座椅骨架、座椅固定裝置、調節裝置、移位裝置及其鎖止裝置均不應失效。2、允許產生在碰撞過程中不會增加傷害程度的永久變形(包括裂紋)。3、試驗過程中,鎖止裝置不得松脫。4、試驗后,允許或有助于乘員通過的移位裝置應處于工作狀態,且至少能保證解鎖一次,并可按需要移動座椅或座椅的一部分。
1.2 靠背強度
通過一個模擬GB 11551-2014中附錄A所述的人體假背模型，對座椅靠背骨架的上部沿縱向向后施加相對于座椅R點530Nm力矩的負荷。對于長條座椅，如支撐骨架部分或全部（包括頭枕部分）為一個以上座位共用，則應對這些座位同時進行試驗。試驗過程中或試驗后，座椅骨架、座椅固定裝置、調節裝置、移位裝置及其鎖止裝置均不應失效。允許產生在碰撞過程中不會增加傷害程度的永久變形（包括裂紋）且能承受規定載荷。
1.3 頭枕要求
1.3.1 頭枕高度的要求
前排：最高使用位置不得低于800mm。
后排：最高使用位置不得低于750mm。
頭枕最低使用位置：前后排不得小于750mm，后排中間頭枕：700mm。
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航空航天、海洋工程裝備、醫療器械……這些行業這樣使用碳纖維
碳纖維材料能完美演繹“節能環保”與“輕量化”兩個概念，軌道車輛中的車頭罩座椅骨架、轉向架等車體結構件及墻板、頂板、間壁、座椅骨架、司機臺等內飾部件都可以使用碳纖維復合材料，輕量化在實現車體大幅度減重的同時，減少燃料使用和廢氣排放，提升車速。材料本身的高強度、高拉伸載荷力以及極小的變形性也在一定程度上保障了車體安全。但是車體內部為封閉性空間，高速運行之下，車體內部環境對構成車體的結構材料和內飾材料都提出了更高要求。
5、節能、新能源汽車
電動汽車、燃料電池汽車的發展在中國制造2025戰略路線中將繼續得到支持，戰略要求其以更完整的工業體系和創新體系，推動自主品牌節能與新能源汽車同國際先進水平接軌。
新能源汽車在繼承傳統汽車對碳纖維積極應用的基礎上，必須有更大的應用力度，因為其在降低自重、解決能耗、減少充電頻率、延長電池使用壽命方面有更強的需求，特別是在減少污染和能耗方面，這也是新能源車區別于傳統汽車的價值與意義所在。在此情況下，政府制定的車輛燃料經濟性嚴格標準和二氧化碳排放法規促使新能源汽車必須選擇碳纖維復合材料。電動汽車的重量比傳統汽車要超過200-300 kg，為保證電動汽車有較好的續駛里程及可承受成本，電動汽車的車身重量必須減重50%以上。在所有輕量化材料中，碳纖維復合材料是唯一能替代鋼質零部件，減重達50-60%，并提供同等強度的先進材料。
除了外觀覆蓋件之外，轉向架、車廂、內飾、設備倉、摩擦材料、電池盒等等都屬于碳纖維復合材料的應用范圍。
6、電力裝備
根據中國制造2025的通知精神，新能源和可再生能源裝備、先進儲能裝置、智能電網用輸變電及用戶端設備發展將得到大力推進。在可再生能源裝備方面，碳纖維應用較廣的形式是作為風力發電槳葉使用，其強度高、重量輕，是風力發電理想的材料。
展開 如何將汽車座椅舒適性測試技術應用到實際生產中？
一、研發設計階段的應用
需求分析與參數設定：在汽車座椅研發初期，利用人體工學檢測類設備，如智能壓力矩陣分布動態檢測儀和 3D 壓力云圖實時成像診斷儀，收集不同體型、坐姿的駕乘人員壓力分布數據。結合市場調研中用戶對舒適性的需求，設定座椅的關鍵性能參數，如腰部支撐角度、座墊和靠背的壓力分散指標等，為設計提供量化依據。
虛擬與實物測試結合：通過計算機輔助工程（CAE）軟件進行虛擬仿真測試，模擬座椅在不同工況下的性能表現。同時，制作座椅原型，運用多軸振動臺、復雜路況振動模擬試驗系統和頭頸部碰撞緩沖性能測試儀等設備，開展實物測試。將虛擬仿真與實物測試的數據進行對比分析，優化座椅的結構設計、材料選型和減震方案，確保設計方案滿足舒適性和安全性要求。
二、生產流程中的質量管控
原材料與零部件檢測：在原材料采購環節，使用透氣性測試儀、座墊硬度計等設備對海綿、面料等原材料進行檢測，確保其物理性能和舒適性指標符合標準。對于座椅的關鍵零部件，如調節機構、頭枕等，利用角度調節精度校準儀、頭頸部碰撞緩沖性能測試儀等設備，檢測其功能和安全性能，從源頭把控產品質量。
生產過程監控：在座椅組裝過程中，引入在線檢測設備，實時監測生產工藝參數。例如，利用壓力傳感器監測座椅骨架焊接處的壓力分布，確保焊接質量；通過電動調節壽命試驗機對座椅的電動調節功能進行循環測試，保證調節部件的耐用性。一旦發現生產過程中的異常，及時調整工藝參數或設備，避免批量質量問題。
三、成品質量檢測與改進
全項性能測試：汽車座椅成品下線后，進行全面的舒適性和安全性測試。運用多軸振動臺模擬實際行駛路況，檢測座椅的動態支撐性能；使用智能壓力矩陣分布動態檢測儀評估座椅對人體的支撐效果；通過頭頸部碰撞緩沖性能測試儀驗證座椅在碰撞時的保護能力。
展開 技術 | 鎂合金焊接簡介，一文看懂
中國汽車產量的結構調整的方向是轎車占汽車總量的比重增加，低排放、低污染、節能的綠色環保汽車替代非環保汽車，近幾年政府加大了電動汽車的研發力度，鎂合金座椅骨架，油門踏板等在國產汽車領域將得到廣泛應用。隨著復雜結構鎂合金車輛結構件及相關鎂合金產品的設計和開發，將對鎂合金焊接技術提出日益廣泛的需求。
座椅測試如何幫車企守住合規與安全底線？
智能電動化浪潮下，大角度/零壓力座椅已成車企差異化競爭亮點，截至2024年底已有近40款相關車型上市。但超80%消費者行車時使用躺姿座椅的安全隱患，以及行業標準缺失導致的質量亂象，推動《汽車大角度座椅 第1部分：通用要求》國標加速落地，座椅測試成為車企合規入市的核心關鍵。
新國標為大角度座椅建立了統一測試體系，要求覆蓋靜態性能、動態安全、耐久可靠性、舒適性四大核心維度，這對測試設備的精準度、適配性提出了更高要求。而北京沃華慧通測控技術有限公司，正是深耕汽車測試領域的實力伙伴，為企業提供全鏈條座椅測試解決方案。
一款合格的大角度座椅，需經過多維度、全流程的嚴苛測試，才能兼顧舒適性與安全性，而這也對座椅測試設備提出了更高要求。理想的座椅測試解決方案，應緊緊圍繞國標核心要求，實現全場景、高精度、一站式的測試覆蓋。首先，在靜態性能測試層面，需精準完成座椅調節角度標定、腿托長度、頭枕行程及支撐性等核心參數的檢測，標配國標指定的大角度 HPM 測量裝置，確保測試數據與國標要求高度契合，精準匹配 M 類車輛座椅測試需求，同時兼顧多車型適配性，解決以往行業內角度標注混亂、參數不統一的痛點。
其次，動態安全測試作為新國標重點強調的內容，更是座椅測試的重中之重。行車狀態下的躺姿乘坐，會顯著改變乘員姿態，進而影響安全帶約束有效性、氣囊匹配性及防揮鞭傷保護性能，因此，測試設備需能模擬急加速、急減速、碰撞等各類復雜工況，精準評估乘員滑移、下潛等安全風險，為座椅安全設計提供科學數據支撐。與此同時，電動調節機構的耐久可靠性測試也不可或缺，大角度座椅的多向調節功能對機構損耗更大，測試設備需能完成上萬次無故障往復疲勞測試，驗證座椅骨架、滑軌、鎖止機構的耐用性，規避長期使用中的功能故障。
除了安全與耐久，舒適性作為大角度座椅的核心競爭力，同樣需要專業的測試體系來保障。
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