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1、西安航空职业学院西安航空职业学院毕业论文毕业论文基于基于 PAM-comfort 软件的汽车座椅软件的汽车座椅 H 点仿真分析点仿真分析姓姓 名：名： 专专 业：业： 航空电子 班班 级：级： 完成日期：完成日期： 指导教师指导教师: 【摘要】汽车座椅设计过程中，H 点是重要的参考点，为了降低开发费用缩减开发周期，基于 PAM-comfort软件，建立了座椅的 H 点仿真模型并进行了验证。验证结果表明，仿真模型准确有效。在这基础上，进行了新项目座椅的仿真设计，选取了最合适的发泡特性，进行新项目座椅设计。关键词： 座椅 H 点 PAM-comfort 仿真分析1 1 前言前言汽车座椅系统是汽车的
2、重要组成部分，它直接影响着车内乘员的安全性和舒适性。在 汽车设计之初，总布置就得依据法规及视野要求，确定座椅的乘坐基准点 R 点。该基准点是 建立乘员调节工具和尺寸的基本基准点，在理论上 H 点与 R 点一致；是汽车座椅上一个特定 和唯一的设计参考点；它被用来完成其他车辆关键尺寸的定位；是法规和国标中的重要参考 点1。以往的汽车座椅设计过程中，往往是确定了座椅型面和座椅骨架平台后，根据经验， 选取适当硬度和厚度的座椅发泡。在完成座椅首模件后，首先就进行 H 点的测试实验，当实 测 H 点的公差在 R12.5mm，躯干角度公差在3范围内时，认为设计的座椅是合理的，若误 差超过范围值，则根据实际结
3、果调整发泡厚度和硬度等方式再次验证。 这种方法周期长，成本高，存在着试错的可能，在设计时无法保证能够设计出满足要求 的座椅。为了能够在设计初期就能够保证座椅的实际 H 点与理论 H 点吻合，缩减开发周期， 本文尝试以仿真分析的方法进行座椅的设计，在座椅型面和骨架确定后，输入不同的座椅发 泡参数，当仿真结果与理论结果吻合时，采用该座椅发泡进行实际座椅设计，将能够缩减开 发周期，降低开发费用。 2 2 PAM-comfortPAM-comfort 仿真分析介绍仿真分析介绍PAM-comfort 是法国 ESI 公司推出的样机数值模拟和制造工艺工程应用力学的仿真软件， 主要提供座椅的虚拟舒适性设计、
4、制造仿真方案。采用仿真分析设计的方式，可以改善座椅 的开发工艺，减少座椅开发阶段的试错过程，改进座椅的质量和性能，缩减开发周期和费用。仿真过程使用某车型座椅模型，根据软件需求，可分别导入座椅面套、发泡、骨架等部 件。如图 1。图 1 座椅模型图 Cover-面套，padding-面套背附海绵，Foam-发泡，Suspension-弹性元件，Frame-骨架。座椅仿真模型大多数网格单元为壳单元，依据 CATIA 模型进行网格划分，模型要求如 下： 1.发泡模型，要求 A、B 面完整，要有与面套连接的类型、位置、长度；2.面套模型，要求面套分块信息明确； 3.骨架模型，要求能够体现细节特征，尤其是
5、影响发泡形状及变形或加载后变形的零部件特 征必须明确。 网格要求： 骨架网格采用 5-10mm 的四边形壳网格；弹性元件采用 5mm 的梁单元，连接板采用 5mm 的四边形网格；发泡采用四面体网格最小尺寸要求在 6mm；面套采用 10mm 以上的四边形网格， 形状复杂处可减小单元尺寸，但最小尺寸为 5mm。 在软件中能够方便的导入座椅系统各个部件的材料属性，如座椅骨架材料属性，面套 材料属性，发泡材料属性等，并能够赋予各个部件间正确的连接方式。如图 2，即可以设置 面套和发泡间的 C 环连接方式2。图 2 面套和发泡的接触关系设置图 当座椅基本模型搭建完成后，可以导入 95%假人模型，进行 H
6、 点的仿真分析。 本文采用某车型的座椅模型进行仿真分析，输入实际座椅各部件材料特性，导入 95%假 人进行虚拟分析。约束了 95%假人的两足跟点，仿真时间为 1200ms，仿真步长 100ms。仿真 结果如图 3：图 3 仿真结果图 3 3 座椅座椅 H H 点试验测试点试验测试 为验证仿真的准确性，进行了该车型座椅 H 点的实际测量试验，试验方法参考国标H 点和 R 点确定程序 ，进行了 12 组测试，试验结果如表 1，图 4： 表 1 H 点实测结果次数#1#2#3X/mm1304.21300.31302.31293.71301.71297.71296.11309.21302.7Z/mm4
7、09.1411.9410.5409.4413.4411.4414.6414.8414.7 次数#4#5#6X/mm1294.81295.81295.31292.71296.61294.71296.71306.51301.6Z/mm420.7414.8417.75417.5417417.25414.8416.7415.75 次数#7#8#9X/mm1310.81297.91304.41313.61297.41305.51298.31314.81306.6Z/mm414.9415.4415.15417.1415.9416.5411418.2414.6 次数#10#11#12X/mm1286.613
8、02.91294.81293.51301.71297.61294.21297.81296Z/mm415.5420.3417.9418.7419.4419.05412.3412.8412.55 平均值/mmx=1299.9，z=415.3图 4 H 点实测试验结果 该车型设计初期，理论定义座椅 R 点值：x=1307，z=406.5。理论值与实测值的关系如表 2所示。 表 2 H 点理论值与实测值关系X/mmZ/mm 理论值1307406.5 实测平均值1299.9415.3 偏差7.1-8.8 H 点偏差在允许公差 R12.5mm 范围内，即实测值满足理论设计要求。 4 4 仿真与实测试验结果
9、对比仿真与实测试验结果对比 仿真结果与实测试验结果对比如表 3： 表 3 仿真结果与实测试验结果对比X/mmZ/mm 仿真分析值1296.7407.9 实测平均值1299.9415.3 误差0.24%1.78% 可以看到仿真结果与实际试验结果误差在 5%以内，即认为仿真模型是准确的。 5 5 某新车型座椅设计仿真某新车型座椅设计仿真在上一节基础上，验证了仿真模型的准确性。当进行新车型座椅设计时，我们首先采用 仿真分析进行了座椅的发泡设计。仿真时，采用三组发泡特性曲线进行分析计算，发泡特性 曲线如图 5 所示： 图 5 发泡特性曲线图 对应三组不同发泡特性，进行了三组仿真分析，结果如图 6：图
10、6 不同发泡特性 H 点仿真分析结果 仿真与理论对比如表 4 所示 表 4 H 点仿真分析与理论值对比关系表X/mmZ/mm第一组仿真分析值2264.61358.27 第二组仿真分析值2266.63366.67 第三组仿真分析值2271.23374.7理论值2255380 第一组偏差/误差9.61/0.43%-21.73/5.72% 第二组偏差/误差11.63/0.51%-13.33/3.51% 第三组偏差/误差16.23/0.72%-5.3/0.24% 可以看到第二组篇差与 H 点公差允许范围最接近,误差值也在 5%以内。因此，可以预见， 采用该发泡特性进行座椅设计时，能够得到最接近理论 H
11、 点值的汽车座椅。 结论结论本文的研究基于项目需求展开，研究目的在于建立一种基于座椅 H 点的汽车发泡特性的 正向数字化仿真分析与优化设计方法。当前的座椅设计，相当程度上为经验设计，缺乏概念 阶段的仿真手段，本文基于 PAM-comfort 建立了座椅 H 点分析模型，改变座椅发泡特性开展 仿真分析工作，并进行试验验证。最后采用仿真模型，对新项目设计初期座椅进行了仿真设 计开发，以期降低开发费用，缩减开发周期。参考文献：1钟柳华等.汽车座椅设计与制造M.北京：国防工业出版社，20152陈飞.考虑驾驶员体压分布的座椅乘坐舒适性研究D.吉林大学，2016致致 谢谢感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多素材，还在论文的撰写和排版 过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师 和学友批评和指正!
