施工技术
CONSTRUCTION
第5卷 第8期2015年3月
汽车座椅静强度试验综述
信延德 卢金新
长城汽车股份有限公司 河北保定 071000
摘 要：汽车座椅作为汽车被动安全系统的重要组成部件之一，其功能除了支撑乘员重心，减轻乘员疲劳，提供舒适环境保证驾驶员对汽车的稳定操作之外，还在事故中起避免或减少乘员受伤害程度的作用，世界各国对汽车座椅强度都有严格要求。针对《机动车辆及挂车分类》中的M，N类汽车所用座椅，介绍了国内外几种常用汽车座椅强度的检测方法与设备，并提出了未来汽车座椅检测试验研究中需要解决的一些问题。
关键词：汽车座椅；强度试验；综述中图分类号：G353 引言：
随着汽车产业的发展，人们除了考虑汽车动力经济性外，越来越重视汽车的安全性和舒适性。汽车座椅是车内乘员安全性和舒适性的一个重要部件之一，汽车厂商必须对其性能进行检测和试验。座椅作为联系人与车的一个重要部件，承受着复杂的载荷。一方面，由于路面的凸凹不平，汽车行驶时车体产生的随机振动对汽车座椅产生随机动载荷；另一方面，汽车行驶中要经历起步、加速、制动等复杂工况，汽车座椅因此会受到很大的冲击载荷。由于在试验室中很难再现这些复杂工况，研究人员将各种工况的极限情况折算为等效的静态载荷，作为评定座椅承载性能的标准。国家质量监督检验检疫总局出版的《GB15083—2006汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法》（下文简称《座椅试验标准》）[6]就是一部比较完整的评定座椅承载性能的标准。在参考《座椅试验标准》基础上，设计了一种汽车座椅强度性能试验台，能检测汽车座椅靠背、调节装置以及头枕的性能，为汽车座椅强度性能试验提供了一种行之有效的方法。
一、汽车座椅检测国外技术发展1、国外试验研究现状
在发达国家，汽车座椅被赋予了与汽车整车同等重要的地位，进而得到了较为完善的发展.尤其在近几十年，在高新技术发展的带动下，西方国家除了研究汽车事故过程中座椅与成员之间相互作用特性之外，还对汽车座椅本身的检测方式进行了广泛研究.首先在“H”点的确定上，R.J.Dowell和J.A.Hamilton 所提出的利用可调节假人安装在座椅上，通过对假人髋关节的测量确定“H”点位置，这也是目前应用最广的“H”点确定方式.此外，L.W.Schneider等也对下一代汽车座椅在汽车座椅试验理论研究方面，S.Tylko，R.Kent，C.Y.Warner，S.Kuppa等分别研究了在正碰、追尾、侧碰事故中，汽车座椅对乘员的保护作用及可行性.在仿真技术与现代控制技术的带动下，K.Bortenschlager等进行了仿真与实物模拟实验对比，详细分析了汽车座椅对人体的保护作用，de J.Cuyper等利用状态空间模型和动态逆轨迹方法对汽车座椅进行了研究.与此同时，C.M.Farmer等也研究了在汽车追尾事故中乘员颈部受伤情况，通过对不同车型、不同乘员在追尾事故颈部受伤情况的比较分析，得出具有针对性的汽车头枕、座椅设计要求，为现代汽车座椅被动安全性研究提供了重要理论依据.在实物碰撞试验研究方面，R.Kent等为研究在正面碰撞中汽车乘员的受伤情况，在分析了大量交通事故报告的基础上进行了假人模拟撞机试验，提出了安全带及前后座椅安全距离的合理设计方法.J.B.Welcher等也对在追尾事故中汽车内乘员不同身体部位的受伤程度进行了研究，标明，头枕与头部的距离直接跟颈部受伤程度有直接关系。
2、国外技术成果简介理论分析或者实物试验的最终目的在于将研究成果转化为经济价值，在汽车座椅检测的产业应用上，西方国家不断地将新科学技术运用到汽车座椅检测上，积累了大量经验，不断申请相应的专利，在保护知识产权的同时，在技术上保持领先地位，下面主要对西方国家在汽车座椅检测专利方面的成果进行简述.在
文献标识码：
A 汽车座椅头枕测试的研究上，NagarjunYetukuri 等发明了一种头枕测试装置，其结构如图1所示，该装置将头枕和头型模拟设备固定在一个能摆动的平台上，将平台摆动到一定高度放下，通过平台下端托架与机架上阻尼器的碰撞得到头型与头枕的碰撞实验数据。
在汽车座椅背靠及座垫测试的研究上，如图2所示，图1 头枕测试装置
R.A.Stewart 结合人体工程学和模拟仿真技术，研制了一种模拟人类生活习性，通过机械加载方式，在测试背靠及座垫的技术参数的同时，也
能实现多次重复性试验获得座椅磨损度等参数的装置。
图2 汽车座椅测试在装置
在座椅整体测试上，G.B.Günther发明了座椅头枕、靠背静态测试方法，其装置如图3示，设备主要由被测试座椅、机械加载手、人体模拟机构组成，人体模型上端有个指针用于测量人坐在座椅上头枕跟人
头部之间的距离，该装置主要用于座椅舒适度的检测上。
图3 汽车座椅检测装置
Richard C.Strand等也提出了一种汽车座椅及头枕的检测装置（见图4）该装置通过电机提供总的负载力，通过杠杆机构对总负载力分离后分别施加在头枕、背靠、座垫上通过力传感器将力的大小传递给控制中心，并由传感器采集试验参数。
“H”点确定设备、座椅设计和测量方式进行了分析.
第5卷 第8期2015年3月
图4 汽车座椅头枕及背靠检测装置
除此之外，还有T.J Kralik，M.Watanabe发明了一种多轴汽车座椅疲座垫劳验机，首次将气动技术运用于汽车座椅检测，见图5所示.该装置通过气压传动模拟人体臀部对汽车座椅座垫部分进行疲劳测试.同时2004年L.Nivet 发明了一种利用40个传感器对汽车座椅进行测试的设备，该设备是迄今为止利用传感器最多的汽车座椅检测装置。
二、汽车座椅检测国内技术发展1、国内试验研究现状
在计算机辅助设计（CAD）的理念带动下，国内对汽车座椅的研究也从实物试验转入计算机仿真模拟试验阶段，学者们从各个方面对汽车座椅及其安全性、舒适性进行了计算机仿真研究.除了较为常见的有限元分析软件（ANASYS）之外，学者们还结合其他计算机辅助软件进行研究，如上海工程技术大学赵波等人则用PAM-CRASH 软件对汽车头枕进行了仿真分析，湖北航天技术研究所特种车辆技术中心严莉、重庆大学徐中明等人则使用Hypermesh 软件构建国产汽车座椅骨架进行分析，吉林大学汽车工程学院利用仿真与实物相结合，通过ADAMS 对汽车整车进行了仿真模拟碰撞分析，并分析了在碰撞过程中座椅的性能参数，此外，西安交通大学王宏明等人还将ANSYS 与ADAMS 进行结
合使用，建立汽车座椅冲击强度模型试验。
图5 轴座椅疲劳试验机
2、国内技术成果简介
在技术成果方面，无论是综合测试试验台还是单项性能试验装置，近几年，国内厂家都取得了较长足进展。合测试实验台的研究上，谭克强等研究了一种多功能汽车座椅测试系统，该系统如图6示，主要由底座、液压加载及支撑机构、摆锤机构组成，其中，底座用于支撑整个工作平台，液压加载及支撑机构用于测试汽车座椅背靠，摆锤机构
用于测试汽车座椅头枕。
图6 多功能汽车座椅测试系统
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机械工业部汽车工业天津规划设计研究院也研制了汽车座静强度综合试验台，其三维视图如图7所示，该装置能实现对座椅滑轨、头枕、背靠、座垫、手柄、安全带固定点等元件的测试，是国内测试项
目较多的产品之一。
图7 汽车座椅静强度综合试验台
在知识产权专利获取方面，发明了一种汽车座椅力学性能测试，这种实验台能够完成对汽车座椅前后滑移推力、背靠、头枕等多个部件的测试，其测试实验局部如图8所示。
陶泽成也发明汽车座椅强度综合试验机，其结构示意图如图9所示，该装置包括测试平
台、加载装置、测试装置等部图8 一种汽车座椅力学性能测试台分，适用于汽车座椅头枕本、骨架、前座椅及后座椅汽车座椅安全带
及汽车座椅总成的静态或动态状况下强度分析。
图9 汽车座椅强度综合试验机
在碰撞试验方面，国内学者也取得了较显著成果，具有代表性的有：清华大学的汽车碰撞试验台，航空601所的座椅水平冲击台，国内航天507所的人体生理试验垂直落震台，东风汽车工程研究院的汽车碰撞试验台等。另外在加载方式上，人们除了对传统的机械加载方式的研究外，还了对液压在汽车座椅检测上应用的研究.虽然我国与汽车工业相关的产业技术发展较快，但是受时间积累的影响，与西方发达国家技术仍有较大差距，特别是核心技术等自主知识产权方面远远落后与西方国家，需要我们在汲取西方先进技术的同时，提升自我创新意识，从而提高我国在该领域的核心竞争力。
三、结束语
虽然我国汽车座椅检测技术得到了长足进步，但是跟西方发达国家仍存在差距.在国内新型汽车座椅涌现之前，对新型座椅检测技术的理论研究、知识产权保护、设备产业化等方面都有较大发展空间，对西方技术的引进、消化、创新是缩小我国未来在汽车座椅检测领域与世界发达国家差距的重要举措之一。
参考文献：
[1]谭克诚，许冠能.汽车座椅测试与分析系统开发研究[J].制造业自动化，2011（12）.
[2]郭言东，江涛，胡滨，等.一种汽车座椅力学性能测试台：中国，2011（28）.
[3]王吉祥，姜涛.基于液压系统的汽车座椅头枕试验台的设计[J].长春大学，2011（3）.
[4]陶泽成.汽车座椅强度综合试验机［P］.China.2009（18）.
[5]王志明，邓明亮，蔡庆楠.基于汽车座椅的多功能加载试验机机电工程，2011（11）.
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3784［J］.