某型重型汽車座椅可靠性提升

楊國強，袁麗，袁鵬濤

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某型重型汽車座椅可靠性提升

楊國強，袁麗，袁鵬濤

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

為解決某型重型汽車座椅失效率高的問題，采用質量工具及系統分析方法，找出了影響重型汽車座椅失效的關鍵影響因子，提出從設計方面對該型重型汽車座椅進行改進，并通過CAE分析方法對改善前后的座椅結構進行了應力應變分析及驗證，改進效果佳。

重型汽車座椅；人機工程；壓陷硬度；縫合強度

前言

眾所周知，汽車座椅是人機交互的一個關鍵部件，通過人機工程設計，實現了駕駛員駕駛進行駕駛操作。隨著國民經濟逐漸發展，尤其是在商用車行業，駕駛員需要較長時間駕駛汽車，商用車作為賺錢工具，人們對汽車座椅駕乘的舒適性要求越來越高，因此，各生產廠商對座椅不停的進行升級和優化。然而，近兩年在重卡市場銷量不斷增長的同時，某重型汽車座椅座出現了海綿開裂、支架斷裂等等諸多問題，引起了用戶強烈抱怨。

1 問題概述

2016年某公司的某型座椅的“三包”座椅故障率較高，全年失效4380件，失效率12.71%，售后失效金額812.07萬元。失效模式主要為向右傾斜（49.95%）、座椅損壞（34.81%），客戶抱怨強烈，給這款車型的推廣造成了不良影響。

圖1 損壞失效

圖2 向右傾斜

從表1可知，斷裂損壞累計比例高達84.76%，超過了80%，按照質量管理上的“二八原則”[1]，對其實施改進。

表1 失效統計

2 重型汽車座椅失效分析及改進措施

經對售后舊件和新零部件對比進行測量、CAE分析，發現座椅布置、座椅相關系統、座椅結構及性能分析，座椅布置、座椅相關系統符合人機工程學設計要求和圖紙設計要求，座椅結構及性能不符合設計圖紙要求。進一步進行潛在失效模式與后果分析，座椅損壞是由于底座強度不夠，承受沖擊強度差，在沖擊載荷的交變作用下發生疲勞斷裂、損壞；向右傾斜是由于座椅海綿開裂、塌陷，座椅結構缺乏兩翼支撐導致。因此，要降低座椅售后失效率，只能從座椅自身進行解決，具體如下。

2.1 座椅布置分析[2]

座椅的總布置設計，可能造成座椅傾斜的內容主要有：座椅與換擋桿的相對位置不合適，座椅與方向盤的相對位置不合適。下面從這兩個方面展開分析。

2.1.1座椅與換擋桿位置分析

圖3 人機示意圖

表2 重型汽車座椅與換擋桿的換擋力研究

表格說明：在換擋力方面，該重型汽車與該公司A型換擋操縱力基本處于同一水平符合設計要求，且與解放車型相比，有較大優勢。

表3 重型汽車座椅與換擋桿的相對位置、推薦值

表格說明：該座椅布置滿足換擋使用要求，不會造成座椅向右傾斜。

2.1.2座椅與方向盤位置分析

設計狀態座椅R點與方向盤中心處于同一Y平面（見下圖）：

圖4 座椅與方向盤位置核查

抽取3輛份白車身對座椅安裝孔及方向盤安裝孔進行三坐標測量，如下：

圖5 座椅與方向盤位置核查

測量結果：方向盤安裝孔相對于座椅安裝孔向左偏約1-2mm，司機駕駛時，處于座椅偏左位置（偏移量1-2mm），不會造成座椅向右傾斜。

2.1.3白車身強度分析

表4 白車身強度分析

從分析結果可以看出，該型白車身在四種工況作用下強度滿足設計要求，未出現殘余變形，不會造成座椅傾斜。

2.2 針對底座強度不夠，進行的分析和改進

2.2.1減振器前支架斷裂

圖6 在駕駛位置

圖7 改進前結構

圖8 新狀態

圖9 改進后結構分析

改進后，通過CAE分析[3]，改善后產品未出現斷裂現象，有效的解決了此故障模式。

2.2.2副座椅支架斷裂

圖10 座椅支架斷裂

支架斷裂主要原因為：焊接區域應力[5]集中，支架強度不足。

圖11 座椅支架加強

采取的措施：

（1）后梁管料厚由1.2mm改為1.5mm；

（2）原焊接為單邊焊接，更改為雙面焊接；

（3）更改結構，增加對接處連接板。

2.3 升降系統改進[4]

（1）由機械調節升級為氣動無級調節，操縱舒適性提升。

圖12 老座椅

圖13 新座椅

（2）改進前后的底座結構：

圖14 老結構座椅底座

圖15 新座椅底座

2.4 針對座椅海綿開裂、塌陷，座椅結構缺乏兩翼支撐分析

2.4.1檢測性能參數

通過隨機抽取幾個供方出廠坐墊海綿，檢測性能參數，如下：

表5 座椅海綿性能核查表

存在問題：供方1、供方2座墊海綿的壓陷硬度與技術要求偏差較大，會造成用戶感覺座椅偏硬。

（1）要求供方按技術要求對海綿進行整改，并要求按季度提交檢測報告；

（2）優化海綿造型，更符合人機工程；

圖16 座椅海綿兩側結構優化

（3）座墊骨架增加兩翼支持，提升支撐性，防止海綿塌陷；

圖17 座椅兩側結構優化圖

（4）座墊增加兩翼塑料護殼，提升支撐性及美觀性，防止海綿塌陷。

圖18 座椅兩側結構優化圖

2.4.2座墊海綿及面料開裂

圖19 座椅兩側結構優化圖

圖20 面料改進后驗證

明確面料的縫合強度要求和檢測要求：縫合強度要求≥350N，每批次均需對面料的縫合強度進行抽檢。

3 改進效果

該重型汽車座椅整改2017年5月開始體現臨時整改方案，2017年10月1日開始體現永久整改方案。

根據售后2018年1月份～2018年12月份故障率統計，整改后重型汽車空氣座椅故障率由12.71%降低到1.08 %，產品的故障率明顯下降，可靠性得到大幅度提升。

[1] 馬林,何楨.六西格瑪管理[M.]第二版.北京:中國人民大學出版社,2007.

[2] 黃天澤.汽車車身結構與設計[M].機械工業出版社,2011年.

[3] 丁渭平.汽車CAE技術[M].西南交通大學出版社,2010年.

[4] 編輯委員會.汽車工程手冊·設計篇.人民交通大學出版社,2001年.

[5] 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊第三版,中國機械工業出版社,2008年.

Reliability Improvement of a Heavy Truck Seat

Yang Guoqiang, Yuan Li, Yuan Pengtao

（Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi’an 710200）

In order to solve the problem of high seat failure rate of a heavy-duty truck, the key factors affecting the seat failure of a heavy-duty truck are found out by means of quality tools and system analysis method. It is proposed to improve the seat structure of the heavy-duty truck from the design aspect. The stress-strain analysis and verification of the seat structure before and after improvement are carried out by means of CAE analysis method, and the improvement effect is good.

Seats of heavy trucks; ergonomics; indentation hardness; stitching strength

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.056

U463.83

A

1671-7988(2019)10-163-04

U463.83

A

1671-7988(2019)10-163-04

楊國強，男，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，從事汽車零部件方面的質量技術工作。