汽車座椅和懸架系統舒適性結構優化設計探討

高攀

摘? 要：汽車是現代人們出行過程中常用的一種交通工具，人們不僅對汽車安全性有著較高要求，而且也對汽車舒適度也提出了更高的要求。汽車座椅和懸架系統對汽車舒適度造成直接影響，因此，在汽車生產期間，應當在達到對汽車座椅需要的基礎上，對汽車座椅和懸架系統進行合理分析，提高舒適度，從而使車輛能夠滿足人們的應用需求。

關鍵詞：汽車座椅? 懸架系統? 結構優化? 舒適度

中圖分類號：U463.83 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（c）-0107-03

Abstract： Automobile is a common means of transportation in modern people's travel process. People not only have higher requirements for automobile safety， but also for automobile comfort. The car seat and suspension system have a direct impact on the car comfort. Therefore， during the car production， the car seat and suspension system should be analyzed reasonably based on the introduction of the requirements that the car seat needs to meet to improve the comfort， so that the car can meet the application needs of people.

Key Words： Car seat; Suspension system; Structure optimization; Comfort

座椅和懸架系統是汽車在行駛期間的主要承重結構，其設計如果不合理，不僅會對車輛的性能與質量造成影響，而且也會對汽車行駛期間的舒適度造成直接影響，可見，要依據汽車實際情況，做好優化分析工作。

1? 汽車座椅需要達到的要求

汽車座椅作為汽車中的一項重要結構，其要滿足下列要求：

（1）汽車內的座椅布置必須合理，尤其是汽車內駕駛員的座椅必須處于最佳位置，為駕駛員提供舒適的駕駛環境。

（2）對于汽車座椅外形要進行詳細分析，保證其外形可以滿足人體的需求，在確保座椅舒適的基礎上，對外觀進行設計，提高座椅外觀的美觀性，使其可以滿足人們的應用需求和審美需求。

（3）座椅要具有足夠強度，并且整體結構要保持緊湊，通過緊湊的結構，可以降低座椅材料使用量，這一方面可以減少座椅重量，另一方面也可以降低生產成本[1]。

2? 優化汽車座椅舒適性結構

2.1 座椅靠背角度

對于汽車座椅靠背角度的設計要考慮人體舒適性，針對靠背角度應對將其設置在25°～30°之間，大量經驗表明，將汽車座椅靠背角度設置在該范圍內，人們乘坐起來最舒適。

2.2 設置座椅與周邊部件

汽車座椅與周邊布置也是汽車生產過程中一項重要內容，實際布置期間要考慮人員在乘坐時對于舒適度的需求。因此，在設定座墊外輪與門戶板的間隙時，考慮到座椅外側采用的調節手柄的形式不同，間隙設定也存在一定差別，因此，要對實際情況進行詳細分析，依據分析結果，進行準確劃分，完成劃分作業。從以往的汽車生產經驗來看，汽車如果采用的為輪式手柄，間距最小要達到50mm，如果采用的為掀式與泵式手柄，最小間距要達到45mm。在汽車座椅設計期間，座墊外輪廓與中控臺之間的間隙大小進行控制時，由于間隙過小會導致汽車座椅在實際應用期間，內側表面存在安全帶鎖扣，其會與中控臺發生摩擦，這種摩擦的存在不僅會產生噪音，影響汽車座椅在應用期間的舒適度，另一方面也會產生安全隱患[2]。由此可見，在進行汽車座椅設計時，為了避免上述問題的出現，要依據汽車座椅的形狀特點，預留約18mm間距，進而避免產生噪音，影響舒適度。

2.3 選擇汽車座椅骨架材料

汽車座椅材質也會對人體在汽車中的舒適度造成產生直接影響，大量研究結果表明，目前我國汽車在生產期間不斷朝著輕量化方向發展，針對汽車的整體結構來說，對汽車結構進行輕量化，一方面可以降低汽車的整體重量，另一方面也可以使汽車座椅在應用過程中的舒適性能夠得到進一步改善，這不僅能夠保證人在駕駛車輛期間的舒適度，而且確保車輛駕駛的安全性，減少交通事故發生。從現階段我國汽車生產行業的整體發展情況來看，汽車座椅材料選擇期間，常用的材料主要有以下幾種。

（1）鋁合金材料。

鋁合金是目前我國汽車座椅制造中最常用的一種輕質材料，而且鋁合金材料也得到了廣泛應用，多數汽車制造企業的汽車生產經驗也充分表明，鋁合金材料作為汽車座椅材料，其能夠適應來自外部的沖擊，對汽車在行駛期間的各項風險進行預防，降低安全事故的發生幾率[3]。在設計汽車座椅時，對鋁合金金屬材料進行應用，可以大幅度減少各種不同物質的應用量，設計人員可以依據汽車的實際情況，靈活對發泡厚度與座墊參數進行設計，做好相應的調整工作，進而使人在汽車座椅上的舒適度能夠得到進一步提高。

（2）高強度鋼材。

高強度鋼材與傳統材質相比，前者在實際應用期間具有強度高、質量輕等多項優點，在汽車座椅設計時對其進行應用，可以大幅度降低車輛的整體重量，而且能夠滿足人們對汽車座椅在舒適度方面的需求。相關工作人員在實際工作期間，在設計汽車座椅時，要對座椅的舒適度進行全面考慮，對汽車座椅的各項性能指標進行全面分析，對汽車座椅材料進行適當選擇，從而為確保汽車座椅在應用期間的舒適度奠定堅實基礎。

2.4 座椅結構參數

以人體舒適度為基礎，認為影響其舒適性的因素很多，主要有人體到座椅骨架間的影響，這方面一定要將乘客在乘坐時的舒適性加以考慮。在座墊尺寸控制時，考慮以下內容，見表1。

3? 設計汽車懸架裝置舒適性

3.1 汽車懸架裝置技術

汽車懸架結構指的是汽車車身與車輪間完成傳力連接的一項裝置，汽車在實際行駛期間，車輛在行駛過程中會受到路面支撐力以及側向力等各種力的影響，這些作用力以及相應的力矩都作用在車輪上，各項作用力會通過車身與車輪之間采用的傳動裝置同時都作用在汽車車身上，這也使汽車在行駛期間會形成牽引力，這一牽引力對于車輛行駛能夠起到一定的促進作用，確保車輛穩定行駛，降低安全事故發生幾率。在上述情況下，為了確保汽車在行駛期間的安全性，保證車輛能夠正常運行，汽車懸架作為汽車中傳導結構，其在汽車中能夠實現對各種不同作用力的傳導，同時，也可以對路面上力量的改變情況加以緩沖，汽車在行駛期間的緩沖情況會對車輛在行駛過程中的舒適度造成直接影響，這也是設計人員需要特別注意的一項內容。通過對現階段汽車懸架裝置技術進行分析不難發現，空氣懸架是汽車設計中常用的一種先進技術，從本質上來說，其就是振動彈簧系統，利用空氣彈簧代替金屬輪旋彈簧，大量實踐經驗表明，通過對這種改進技術進行應用，能夠對空氣彈簧的壓力與空氣量進行適當調整，持續對空氣彈簧剛度進行改進，進而提高汽車懸架裝置在應用期間的舒適度。

3.2 懸架結構分析

汽車常見的懸架結構包括蓋板、氣囊、活塞座等，汽車中的彈簧會充滿壓縮空氣，壓縮空氣是汽車在運行期間彈簧具體運行作業開展的基礎，如果汽車在行駛期間，彈簧被壓縮，這一情況的發生，會導致氣囊在應用期間會出現不規則撓區形變，彈簧對閥組件進行控制時，組件能夠完成對空氣彈簧內部氣體壓力的控制，因此，其被合理地安裝在車橋與車架間。

汽車行駛期間，荷載參數不斷變大，這會使汽車中的彈簧持續被壓縮，這會使車橋和車架發生改變，受高度控制閥影響，此時，汽車中的控制臂會朝上移動，這會打開彈簧與儲氣筒間的封閉氣道，進而使空氣流向空氣彈簧的速度加快，空氣流動會使彈簧內部壓力不斷變大，使彈簧受力作用影響發生伸張。以上變化的存在，會使車架與車橋距離會變大，汽車中的控制臂會朝著平穩位置方向移動，儲氣筒氣道會被關閉，彈簧在應用期間承受的荷載會降低，此時，會導致控制閥發生反向動作，汽車氣囊中的空氣會被釋放，對緩沖等各項設備進行應用，達到緩沖目的。

4? 結語

汽車座椅和懸架系統是汽車中的兩項重要結構，其設計情況會對汽車在應用期間的整體舒適度造成影響，因此，要在對汽車整體結構情況進行詳細分析基礎上，提高汽車座椅和懸架系統舒適度，滿足應用需求。

參考文獻

[1] 陳坤，黃美華，張俊，等.HyperMesh二次開發在汽車座椅安全帶固定點強度分析中的應用[J].重慶理工大學學報：自然科學，2019，33（2）：33-37.

[2] 肖燕，郭光宇，陳少明，等.基于JACK的某汽車座椅人因工程虛擬仿真分析[J].重慶理工大學學報：自然科學，2019，33（5）：47-52.

[3] 郭立新，陳從根，趙琳.座椅懸架和汽車懸架的集成變增益LQR控制[J].東北大學學報：自然科學版，2019，40（3）：398-402，408.

[4] 郭灝，江偉，包從望，等.汽車座椅和懸架系統舒適性結構優化設計探討[J].科技視界，2019，266（8）：26-27.

[5] 趙強，張娜.車輛主動座椅懸架的天棚反步控制器設計[J].聲與振動控制，2018（4）：12-17.

[6] 劉杉，孫琪，侯力文，等.基于加速粒子群算法的車輛座椅懸架最優控制研究[J].噪聲與振動控制，2018，38（3）：49-54，59.