谈汽车行业中汽车座椅骨架轻量化分析状况

郭长海++张楠楠

摘 要：汽车配备的座椅骨架在整车中是不可忽视的，轻量化的骨架包含轻量的材质及本体结构。从现状来看，相比于构架配备的轻量化，材质轻量化拥有更优的特性。轻量化可选钢铁这类的常见原材，也可选取新型碳纤维及镁合金。如果条件准许，最好采纳超高及较高强度下的钢材以便于设计座椅骨架。对于此，解析了轻量化座椅骨架的常见设计途径，分析得出现存的轻量化方式。

关键词：汽车座椅骨架；轻量化；分析现状

中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-173-2

0 引言

铝镁合金材质具有更低的密度及更优的弹性刚度，能抵抗突发的撞击。若选取铝镁合金材质用作生产座椅骨架，则可减低较多的整车自重，从而可以降低总体油耗和尾气排放。轻量化的这类骨架不必变更原先的配合件，新式设计可选取低压铸造得出的合金靠背以及搭配的冲压板件，这些构件将被设定为骨架内在的主体[1]。由此可见，轻量化骨架更适宜批量制作，而新工艺的应用也确保了轻量化骨架能够被批量生产。

1 汽车座椅骨架的轻量化意义

从总体重量上来看，座椅骨架占整体座椅重量的70%，塑料构件及泡沫等占到了30%。由此即可明确：若能缩减骨架附带的本身重量那么即可创设轻量化最优的新途径。上世纪末以来，轻量化范围内的调研仍处于起始中。现存较多调研注重于细微的车体构件改进，并没能深化解析骨架是否减轻了自重。由此即可得知：针对于骨架采纳的轻量化途径仍拥有持久的改进价值[2]。

为了适应时代，汽车行业增设了新式法规以此来拟定轻量化必备的指标。轻量化范围内的要点即为座椅骨架，然而选取单一流程的轻量化仍存在局限，没能吻合真正的轻量化需要。轻量化尤为注重选取的材质，材质最能凸显必要的轻量化实效。例如：可选复合状态下的碳纤维、轻质的合金钢以便于替换黑色的常规金属原材。变更了不合适的原材，将缩减未来进展中的较多阻碍。控制骨架成本时，要综合考虑生产各配件的厂商、选取的工艺特性。轻量化最合适选取超高强度下的钢材。轻量化过程若选取了单一材质那么很难符合日渐提升的轻量化水准，对此应当认同骨架的混合设计。

2 新式轻量化技术

轻量化针对于座椅骨架可选两类现有的技术途径：设计模块状的骨架构件、优化内在的零配件。在设计比重时，还要优选较轻材质的新式原材。优化设计出来的骨架包含优化尺寸及优化总的构架。轻量化材质可分成镁合金、塑料及铝合金，典型的这类原材都可设置于车体的座椅内。轻量化配备的评价途径也包含多类，要依照实情选取最相宜的某类评价。例如：宝马公司创设了表征轻量化的若干系数，先要度量总体的车身质量、投影的总面积、扭转时的刚度，这样运算可得代表轻量化的最佳系数。

若计算得出的系数是较小的，那么可见轻量化获取了显著的实效。针对于评价保存下来的现有成果仍并不多见，依照公式还可推理得出座椅本身的质量、正向投影的精确面积、骨架的刚度程度[3]。此外，还要衡量综合范围内的座椅安全、传递振动的特性等。评价轻量化时应能涵盖着综合的要素。

轻量化汽车骨架可分成概要的如下设计思路：针对于座椅构件，先要着手优化总体架构内的座椅，优化本身的构架。与此同时，选购用作制作座椅骨架的新型材质也可设定为镁铝合金。此外，塑料制品也有着较轻的自身质量，可用于制作骨架。后续详细优化座椅的外在构架时，应能慎重兼顾多要素的轻量座椅，这样筛选的轻量化方式才会最为合适。铝合金密度是较小的，导热性能优良并且自重很轻。可选复合材料制作的碳纤维或者轻质的合金钢，用新式的材质替换黑色的常规金属原材。金属材质都有着环保的回收性，在后期回收时，也优选合金这类材质用作回收。相比来看，常规材质表现出三倍的铝合金密度，轻量化构架更适合采纳这类铝合金。轻量化可选钢铁这类的常见原材也可选取新型碳纤维及镁合金，在外界条件允许时最好采纳超高及较高强度的钢材，这样设计的座椅骨架更加轻便。

3 分析轻量化的设计思路

现存可选的轻量化途径分为概要的两类：设计零配件时，可注重于优化座椅的总构架；选取材质时，可替换原先的较重材质并且换为轻型的塑料及镁铝合金。具体在优化时，要结合座椅骨架表现出来的真实特性以便选取最适宜的一类方式。具体而言，轻量化可选取如下双重的思路：

3.1 优化内在的座椅构件

针对于座椅构架，轻量化更注重设计好的座椅尺寸。应当妥善调配最佳的外形，这种基础上再去优化原先的侧壁厚度。在减轻自重时，可选侧壁较薄及尺寸较小的新型座椅配件。例如：可采纳拓扑优化紧密衔接坐垫骨架及座椅配备的滑动轨道。选取这种方式时，从总体上缩减了15%的骨架自重且设计为集成的整车座椅。变更了配件原先的尺寸之后，轻量化设计可得更轻盈的座椅骨架。若能借助优化拓扑从而优化现存的整车座椅，将会获取更优良的整车轻量化成效。

3.2 设计轻型骨架

现今的时代中，轻量化材料变得更多见，轻量材料也可分成更多现存的类别。为了增添舒适性且设计出优美线条的座椅，必须选取合适的轻量化材质。单一思路下的轻量结构很难符合给定要求，对此可选用新颖的轻型材质以便于构建座椅。选取了超强性质的新式钢板。相比于原先的滑轨，新式滑轨减低了超出20%的本身质量。在这之中制作骨架耗费的总金额也缩减了10%。

3.3 优选合金的环保材质

铝合金材质拥有本身较小的密度，质地轻盈并有着最优的导热属性。合金原材可吸纳较多热能，便于再生及后续的回收。相比于钢铁，铝合金仅占到了三分之一的总密度，但它表现出来的抗冲击特性却可超越钢铁材质的双倍。由于如上的优势，座椅骨架的制作优选合金钢。高强度状态下的座椅车身应当预设屈服强度、抗拉的总强度。设计轻量化新式的骨架时，可设定为1000MPa最合适的抗拉强度。

4 结语

设计钢构架的汽车座椅不仅可选常规的材质，还可替换为质地轻盈的合金钢。合金制作出来的骨架更能符合预设的骨架刚度及静强度。相比原先给定的方案，新式方案增添了可行性。在最大范围内，轻量化配备的新技术减低了45%总的骨架自重，有限元解析得出多样的座椅模态，推测了动态范围内的新式骨架特性。这样做，为后续持久的研发提供了参照且节约了资金。

参 考 文 献

[1] 战磊，孙军，何金光，等.汽车座椅骨架轻量化的研究概况[J].汽车零部件，2015（11）：68-73.

[2] 杨天云，余瑾，杨兵.汽车座椅骨架轻量化设计及CAE分析[J].现代零部件，2011（12）：69-72.