畢業(yè)設(shè)計（論文）-汽車多向調(diào)節(jié)電動座椅設(shè)計

第1章緒論1.1研究背景和意義在舊時代的汽車僅僅作為交通工具來使用，而現(xiàn)如今的汽車則不然，當(dāng)前的設(shè)計理念多提倡人車融合，而這一理念中最重要的環(huán)節(jié)就是座椅的設(shè)計。這已經(jīng)不僅僅是普通設(shè)計，而更多的融合了人體工程學(xué)以及電子學(xué)等多種科學(xué)，隨著不斷發(fā)展設(shè)計，多向調(diào)節(jié)的汽車座椅逐步出現(xiàn)在人們的視野中，這就代表這座椅成為了精確度和復(fù)雜度更高的零部件之一。在過去的轎車中，轎車的發(fā)明和制造以用于交通為唯一目的，然而今天的轎車的設(shè)計思想則是倡導(dǎo)人與汽車的融合，而汽車電動座椅的設(shè)計正是這個思想的極其重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代汽車的設(shè)計涉及到電子學(xué)、人體工程學(xué)、工業(yè)設(shè)計學(xué)等領(lǐng)域方面，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和人們對汽車駕駛舒適性的要求越來越高，轎車的座椅已然從一個簡單的部件發(fā)展到一個比較復(fù)雜和精確程度要求比較高的部件[1]。電動座椅是衡量轎車檔次的重要依據(jù)，因此世界范圍內(nèi)的轎車設(shè)計師都十分重視電動座椅的設(shè)計，力求從選材到結(jié)構(gòu)設(shè)計都完美無缺。造型方面，汽車座椅設(shè)計時應(yīng)該充分考慮人體的尺寸，人體的重量、乘坐姿勢等因素，之后應(yīng)用人體工程學(xué)的研究成果和先進技術(shù)，制造出乘坐舒適、久坐不乏的安全座椅。汽車座椅的調(diào)節(jié)有手動調(diào)節(jié)和電動兩種方式。最早的汽車手動調(diào)節(jié)座椅在1921年面世[2]。最開始的手動調(diào)節(jié)需要駕駛員先通過手柄放松座椅的緊鎖機構(gòu)，之后通過改變身體的位姿和位置來帶動座椅移動，最后將緊鎖機構(gòu)的手柄放松，將座椅固定在所選擇的位置上。這種調(diào)節(jié)方式的主動施力方是座椅上的乘客，座椅調(diào)節(jié)起來也不是十分的方便[3]。于是，在后來的設(shè)計中，尤其是在中高檔轎車上，設(shè)計師和生產(chǎn)商都會選擇電動調(diào)節(jié)的座椅，一方面可以提高汽車座椅調(diào)節(jié)的便捷性，另一方面也可以提高汽車的檔次，吸引更多的消費者選擇自己品牌的汽車[4]。電動座椅是由坐墊、靠背、靠枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。其中調(diào)節(jié)機構(gòu)由控制器、可逆性直流電機和傳動部件組成是電動座椅中最復(fù)雜和關(guān)鍵的部分，對可逆性直流電機的要求是必須體積小，負(fù)荷能力要大；而機械傳動部件在運行時要求有十分良好的平穩(wěn)性，噪音要低。控制器的控制鍵鈕設(shè)置在駕駛者操縱方便的地方，一般在門內(nèi)側(cè)的扶手上面或坐墊側(cè)面[5]?？赡嫘灾绷麟姍C一般有三個以上，它們受控制器控制并分別驅(qū)動某個調(diào)整方向的傳動部件。傳動部件有蝸桿軸，蝸輪、齒軸和齒條等。調(diào)整時，蝸桿軸在電機的驅(qū)動下，帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，從而將齒輪軸旋入或旋出，即座椅下降或上升。如果蝸輪又與齒條嚙合，蝸輪轉(zhuǎn)動將齒條移動，即令座椅前移或后移。圖1.1現(xiàn)代電動座椅結(jié)構(gòu)圖電動調(diào)節(jié)的座椅在調(diào)節(jié)時，座椅是施力方，乘客只需扳動控制鍵就可以令座椅移動，無需主動改變身體的座姿。電動座椅還可以提供更加精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)位置。電動座椅的使用，讓駕駛員能夠輕松的找到最適合自己的駕駛姿勢，提供良好的視野，提高了行車安全性，并能有效減輕駕駛疲勞。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀最早的手動調(diào)節(jié)座椅是在1921年在美國投入使用的，手動調(diào)節(jié)方式需要乘員先通過手柄防松座椅的鎖止機構(gòu)，之后通過改變身體的坐姿和位置來帶動座椅移動，最后到達(dá)合適的位置后，再將鎖止機構(gòu)的手柄防松，將座椅固定到某個位置，達(dá)到調(diào)節(jié)座椅位置的目的。1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀在二十世紀(jì)末，豐田汽車就開始逐步進入我國國內(nèi)市場，與此同時這也使我國汽車電動座椅制造行業(yè)開始形成和發(fā)展，在此之后更多的汽車生產(chǎn)商注意到了電動調(diào)節(jié)座椅的重要性，開始以帶有電動座椅的汽車作為賣點進行銷售，近些年來我國的汽車制造廠商更是不斷追求完美，逐步完善各種功能和外觀。由于當(dāng)前世界各地的相關(guān)汽車零件進出口存在著很多中間商和其他環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的獲利非常大，如果把這些環(huán)節(jié)順利取締就可以節(jié)約大量的成本，特別是汽車座椅的價格可以影響到汽車商品的價格，經(jīng)過計算大約可以下降百分之二十左右[6]。但是我國國內(nèi)市場并沒有對相關(guān)事件進行明文規(guī)定，也沒有對汽車廠商有更加合理合法的法律法規(guī)?，F(xiàn)在這一環(huán)節(jié)被稱為灰色地帶是21世紀(jì)以來，我國很多的港口都開始對國內(nèi)外進口汽車開啟試用模式。長期處于這種灰色地帶的汽車產(chǎn)品已經(jīng)開始逐漸趨向合理化和正規(guī)化。隨著大量進口汽車的發(fā)展和開放汽車座椅的設(shè)計也逐漸出現(xiàn)在了人們的視野。人們開始對更完善更舒適的汽車座椅有了追求，因為很多港口的汽車商品試用點并不是很順利開放，真實的交易金額和鋪天蓋地的宣傳口號形成了更加鮮明的對比，所以在進行汽車作業(yè)分析和研究的過程中，一定要考慮到這些相關(guān)因素的存在，特別是分析目前形成困境的原因，這樣一來才能更加合理和健全我國相關(guān)的汽車設(shè)計和制造行業(yè)的體系和管理機制[7]。20世紀(jì)末，我國相關(guān)汽車工程委員會在國內(nèi)進行了一些討論和分析，特別是在杭州召開的學(xué)術(shù)報告會議上指出了未來一定要收優(yōu)先發(fā)展汽車電器自動化以及多向電動汽車座椅的理念，這些概念的提出都使得我國相關(guān)生產(chǎn)設(shè)計逐漸與國外追平，所以一直到今天國內(nèi)的很多汽車制造生產(chǎn)廠商，特別是高端汽車生產(chǎn)廠商無法撼動，多向汽車電動座椅在行業(yè)內(nèi)的重要性，而且目前世界正在逐步融合發(fā)展，經(jīng)濟正在不斷提升，科技日益成熟，電動座椅的制造成本以及生產(chǎn)價格不斷下降，這一零部件并不只適用于高端車專用，而是逐漸面向中低端家用車型[8]。1.2.2國外研究現(xiàn)狀英國是最早對手動調(diào)節(jié)座椅進行投入生產(chǎn)和使用的國家，當(dāng)時的調(diào)節(jié)方式已經(jīng)在上文中有所詳述，在三十多年的投入使用后，卡迪拉克首先推出了電動座椅的理念，但是當(dāng)時只是四路電動座椅，而非現(xiàn)在的多向調(diào)節(jié)座椅。自動汽車座椅實際是人體工程與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它能自動適應(yīng)不同體型乘員乘坐舒適性的要求。這種應(yīng)用微機控制的電動座椅出現(xiàn)于80年代，1983年日本日產(chǎn)以及豐田企業(yè)分別在公爵牌轎車和皇冠牌轎車上使用[9]。而一門剛剛興起的較為邊緣學(xué)科——人因工程，起初來自歐洲，但是在美國逐漸形成。發(fā)展至今算下來已經(jīng)有六十年的歷史，這一學(xué)科的主要研究目的是在工作中、家庭生活與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。人、機和環(huán)境和諧統(tǒng)一是其核心指導(dǎo)思想。1968年,國際人機工程學(xué)學(xué)會(IEA)在瑞士召開了以座椅為主題的第一次國際學(xué)術(shù)研討會,這次會議之后,在全世界掀起了座椅設(shè)計的高潮，至今這場運動仍如火如荼[10]。1.3電動座椅的主要結(jié)構(gòu)圖1.2座椅結(jié)構(gòu)原理圖原來人們只是把汽車座椅單純的看作汽車的基本附屬零件配飾，但是隨著近些年來經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平逐步提升，對于各種的要求和品質(zhì)的追求也在逐漸提升，對于汽車的電動座椅的各種要求也逐年升高，需求也就從原來簡單的調(diào)整自己坐姿發(fā)展到現(xiàn)在的舒適，需要調(diào)節(jié)進行的更加便捷和高效。當(dāng)面我國存在的汽車多向電動座椅位置的調(diào)節(jié)方式大多數(shù)是基于手動調(diào)節(jié)方式中的電動以及機械控制形式兩種[11]。主要的研究和設(shè)計都是針對汽車的主駕駛者的電動座椅。就目前制造商的服務(wù)對象出發(fā)，這一配件一定要既滿足舒適性又滿足便利性兩種要求。簡而言之就是在進行操作調(diào)節(jié)的過程中，駕駛?cè)藛T可以通過身邊的按鍵就能把電動座椅調(diào)整在最合適的位置，這樣一來，駕駛者的視野可以得到最佳，在進行相關(guān)的操縱桿操作時也能夠非常方便，另外還能夠讓駕駛者能夠一直處在身體最放松，最習(xí)慣的駕駛角度。生產(chǎn)商為了不斷滿足人們的這些需求，各國相關(guān)的汽車生產(chǎn)廠家、配件廠家都開始逐步使用電子、網(wǎng)絡(luò)以及機械的技術(shù)手段，進而創(chuàng)造出更加合理、適合當(dāng)代人的電動座椅。世界各國的汽車座椅生產(chǎn)商應(yīng)該盡早認(rèn)識到，即使汽車電動調(diào)節(jié)座椅看似并不起眼，但是他已經(jīng)慢慢的融入了各國的經(jīng)濟市場中去，并成為了汽車市場中重要份額占比之一，汽車座椅的設(shè)計和不斷發(fā)展完善已經(jīng)在潛移默化中促進了國內(nèi)市場，特別是進出口汽車的生產(chǎn)和競爭，導(dǎo)致目前各大汽車的零配件生產(chǎn)廠商之間、各大電動座椅品牌之間都存在巨大的競爭，這一局面的形成在一定程度上能夠起到反壟斷的作用，這些良性競爭可以使得國內(nèi)居民買到更加心儀的汽車產(chǎn)品和對不同段位的汽車進行區(qū)分，以低價購買到更加優(yōu)秀的汽車，這樣得到的汽車功能和擋位更好，更容易滿足購買者的需求，不過這也不能成為汽車的全部設(shè)計中心，作為汽車行業(yè)的一個補充產(chǎn)品還是很重要的，因為很多國內(nèi)外相關(guān)的汽車行業(yè)并沒有深入到我國經(jīng)濟交易市場的主流中來，但是很多座椅的生產(chǎn)廠家也并不足夠正規(guī)和完善，經(jīng)過的中間廠商太也太多太雜亂，所以并不建議對此產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的目前現(xiàn)狀進行過多的推廣[12]。1.3.1電機圖1.3各總成在座椅上的布置電機是一個設(shè)備的核心，更是動力，汽車也不例外，汽車電動座椅的電機也是座椅在進行調(diào)整時的動力源，其可以歸類為中端及高端乘用車的標(biāo)準(zhǔn)配備設(shè)置。汽車目前所使用的座椅電機時直流電機?？梢砸罁?jù)電機的磁極數(shù)分成兩極和多極電機，一般的多極電機就是四級電機，還可以依據(jù)電機的磁極使用材料分成稀土以及鐵氧體電機。當(dāng)前我國市場上存在的汽車電動座椅的位置調(diào)整基本使用的是在手動調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上進行的電子和機械調(diào)整控制的兩種方法。座椅電機配合機械驅(qū)動機構(gòu)可實現(xiàn)座椅在水平抬高和傾斜位置的調(diào)節(jié)。汽車座椅的電機在進行安裝的過程中，操作復(fù)雜、涉及到的技術(shù)也很多，安裝的形式較為多變，在進行設(shè)計時就應(yīng)該考慮到這些情況，為了盡量保證這一項目安裝的安全和高質(zhì)量，以及后期在進行調(diào)節(jié)的過程中有長期良好的運行，設(shè)計者就一定要意識到一個問題，也就是這一情況的保證，并不是由施工者來決定的，而是需要設(shè)計者在進行設(shè)計前去實地對各種類型汽車，特別時SUV以及家用小轎車等的區(qū)分，在設(shè)計中應(yīng)該考慮到汽車調(diào)整方式等從各個方面和技術(shù)人員進行討論，相互進行了解[13]。在進行安裝的過程中，可能存在一些疏漏，但是經(jīng)過經(jīng)驗豐富的技術(shù)操作人員的補充，可以很大程度上完善這些不足，安裝之前應(yīng)該保證電機的質(zhì)量情況，各大汽車生產(chǎn)廠商在進行批量安裝之前，一定要確定電機的使用年限和質(zhì)量，操作人員在進行安裝之前對汽車的設(shè)計有較為完整的把控，對設(shè)計圖紙進行反復(fù)觀看和記憶，這樣一來，不僅能夠大大提高安裝的效率，更能夠減少因為錯誤帶來的時間和金錢上的損耗。隨著各大供應(yīng)商以及座椅生產(chǎn)廠家對于汽車電機的需求和質(zhì)量要求逐漸提升，汽車多向調(diào)節(jié)座椅的電機必須滿足更小的體積以及更大更快輸出功率的要求，除此之外還要具備比其他座椅電機更高的抗震以及扛噪音的特點。這一點國外的一些企業(yè)的要求就較為先進和成熟，比如博世這類早早進入到汽車微電機時代的公司，就已經(jīng)在經(jīng)年積累下?lián)碛辛素S富多樣的設(shè)計水平以及生產(chǎn)制造經(jīng)驗。這類企業(yè)在生產(chǎn)足夠優(yōu)秀的產(chǎn)品的同時也在逐步引領(lǐng)這一行業(yè)的發(fā)展，慢慢成為了行業(yè)的領(lǐng)軍人物。從博世的發(fā)展和未來產(chǎn)品規(guī)劃的設(shè)計中不難發(fā)現(xiàn)，在未來世界各國的汽車多向電動汽車座椅安裝的電機逐漸向設(shè)計體積輕巧靈便、噪音小、震動幅度低、輸出功率大和生產(chǎn)簡便、工人安裝快速的方向發(fā)展。目前我國國內(nèi)的相關(guān)問題就比較艱難，因為對于微電機的研究比其他國家晚了很多年，所以大多數(shù)的數(shù)據(jù)和參數(shù)都是借鑒國外的汽車較大電機進行研究，在此基礎(chǔ)上逐漸開展對微電機、小電機的研究，這會導(dǎo)致出現(xiàn)很多計算方面的錯誤，設(shè)計者在進行設(shè)計的過程中無法使數(shù)據(jù)與相關(guān)研究圖紙進行匹配。與此同時，我國國內(nèi)的相關(guān)行業(yè)和研究人員不多，特別是對于汽車座椅電機的降低噪音一些方面，研究基礎(chǔ)更是微乎其微，這就導(dǎo)致我國在生產(chǎn)電機時出現(xiàn)困難，而多向電動汽車座椅就很難快速進入到世界高端產(chǎn)品市場中[14]。1.3.2滑軌汽車座椅重要零部件之一就是滑軌，這一零件的設(shè)計和安裝需要非常高超的技術(shù)并在我國受到了專利權(quán)的保護，這一產(chǎn)品不單是座椅在進行調(diào)整中的重要零部件，更是汽車整體評估安全性的零件之一。如果一個質(zhì)量并不達(dá)標(biāo)的滑軌安裝在汽車中，就無法確保駕駛者的人生安全，在進行急剎車或出現(xiàn)車禍的情況下，很難保證車內(nèi)人員的安全。在中高檔汽車上安裝的多向電動座椅滑軌主要是通過對應(yīng)的面板位置的手動鎖在一起完成汽車電動座椅在一定水平方向上的調(diào)整和移動，除此之外，還可以通過電動座椅的驅(qū)動器引導(dǎo)以及電擊產(chǎn)生動力共同實現(xiàn)，所以這些設(shè)備的應(yīng)用和設(shè)計都在市場上有著非常廣闊的前景，如果有更加完善和優(yōu)良的設(shè)計就可以使得汽車在更加快速和安全的狀態(tài)下進行調(diào)整。特別是在世界安全性能檢測中，對于汽車的各項性能以及安全指標(biāo)都對汽車電動座椅的滑軌設(shè)計了很高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，特別是在進拉力承受能力上至少要達(dá)到24Kn以上，而且一定要精準(zhǔn)的是滑軌受力，特別是在受到外力正壓或者側(cè)方應(yīng)力等多個不同方向的施力時都要保持受力的均衡，一定不能使得相關(guān)的功能效果丟失。所以，這些高要求和高標(biāo)準(zhǔn)就對設(shè)計者提出了不小的要求，設(shè)計者在進行設(shè)計時，一定要對相關(guān)的抗壓力材料或者電動汽車座椅滑軌的受力面進行合理的設(shè)計和規(guī)劃，綜合利用各個學(xué)科參照多個分析數(shù)據(jù)來設(shè)計汽車電動座椅的滑軌，特別是滑軌原材料本身需要抗拉強度達(dá)到600MPa以上，而就目前我國情況來看國內(nèi)企業(yè)的鋼材還不能滿足原材料如此高的抗拉強度[15]。

汽車的電動座椅華為還存在另外一個技術(shù)操作難點，也就是電動座椅滑軌的制造生產(chǎn)技術(shù)，這一零配件的生產(chǎn)要求公司至少具備大型的精密模具和沖床見，這一點要求就有很多企業(yè)不能完成，所以我國國內(nèi)的相關(guān)研究就較為落后，特別是在生產(chǎn)和研究方面都存在著很大的漏洞，不能及時滿足汽車座椅滑軌的設(shè)計要求，生產(chǎn)出來的東西質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。目前國外市場已經(jīng)被弗吉亞以及博澤等大型生產(chǎn)公司所把控，甚至出現(xiàn)了壟斷的現(xiàn)象，這些大型企業(yè)成為了整個世界各大車行的指定供應(yīng)廠商，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品較為成熟，技術(shù)更加精良，具備了極佳的抗拉強度高和結(jié)構(gòu)緊湊的特征，這可能會引導(dǎo)著未來世界汽車多向電動座椅的滑軌向著更加輕巧、強度更高以及更加平臺化的趨勢發(fā)展和變化。而我國國內(nèi)的生產(chǎn)廠商則較為多見，比較有代表的企業(yè)是上海以及湖北的一些大中型企業(yè)，如明芳汽車配件等，主要的消費人群的低端汽車市場，而且很多生產(chǎn)的技術(shù)都無法滿足現(xiàn)狀我國設(shè)立的高端和中端車所需要的基本安全和操作性能規(guī)范法則。另外目前逐步嶄露頭角的是寧波的雙林汽車部件股份有限公司，這一企業(yè)的發(fā)展使得通用型汽車電動座椅滑軌，使得國內(nèi)市場出現(xiàn)了手動和電動滑軌相統(tǒng)一的平臺，這一研究發(fā)現(xiàn)已經(jīng)申請了有關(guān)專利，這也意味著我國國內(nèi)的設(shè)計和研究正在向國外各大公司的研究靠攏，差距正在不斷縮短。在進行滑軌選擇時，一定要非常慎重，特別是要關(guān)注到其生產(chǎn)廠家的信譽度。我國對于滑軌安全裝置的要求標(biāo)準(zhǔn)普遍比較高，所以這樣的滑軌選擇已經(jīng)成為了大多數(shù)企業(yè)的首要選擇。就國內(nèi)目前存在的裝置使用性能方面來看，依舊與很多歐美地區(qū)發(fā)展國家的生產(chǎn)的滑軌存在著很大的差距。我國對于滑軌安裝精度要求標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格，從國外進口回國的滑軌運輸相關(guān)的生產(chǎn)廠家一般在安裝技術(shù)工藝方面保密，在各個部位的處理操作上往往只提供一些較為簡單的數(shù)據(jù)，使用者在進行安裝操作時由于缺少較為可靠的參考指標(biāo)，所以在后期的安裝維修以及檢驗時存在許多問題和情況。當(dāng)前我國的相關(guān)的科學(xué)操作技術(shù)和水平依舊處在發(fā)展時期，同時和許多歐美發(fā)達(dá)國家的制造機械水平上存在著一定的差距，特別是滑軌上還是以進口為主，在長時間之內(nèi)依舊無法順利改變現(xiàn)狀。雖然我國在制造技術(shù)水平上存在著很多不足之處，但是可以進行強化選型、應(yīng)用和維護工作，通過不斷地總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗，把握好目前我國汽車座椅行業(yè)以及相關(guān)企業(yè)滑軌的運行規(guī)律和故障處理方法，促進我國汽車電動座椅制造行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。1.3.3記憶裝置當(dāng)前我國汽車領(lǐng)域中缺少汽車座椅記憶器的發(fā)展和市場，有著巨大的商機，汽車舒適性能的最高檢測標(biāo)準(zhǔn)之一就是汽車的電動調(diào)節(jié)座椅，人們現(xiàn)狀的物質(zhì)生活豐富，所追求的也更高，不僅僅是美觀大方，而更多的是在品質(zhì)和舒適便捷方面，電動座椅的發(fā)展，特別是出現(xiàn)對于個人可以進行記憶的多向電動座椅的發(fā)展更加受到汽車消費者的喜歡和青睞。特別是國外的大多數(shù)高端汽車都已經(jīng)設(shè)置了多向電動記憶座椅，這些高端人士更加喜愛擁有記憶裝置的作用；反觀國內(nèi)市場，記憶座椅也受到很多消費者的喜愛，所以就延伸出了一系列價格更低、功能更多更齊全的座椅，而且這一趨勢不僅存在于高端汽車，也正在向中端和低端車進行擴展。我國國內(nèi)市場上流傳最廣的汽車電動座椅的記憶器通常是利用兩類方法進行相關(guān)數(shù)據(jù)獲取的，特別是汽車多向電動座椅的個人位置數(shù)據(jù)系統(tǒng)。首先可以通過電位器，這一類型的電位器可以比較精確的進行數(shù)據(jù)和座椅位置的記憶，不過這些電位器都是觸點機械，在時間的逐漸延長中，觸點以及相應(yīng)的電阻圖案會慢慢隨著時間出現(xiàn)磨損，這樣的磨損會導(dǎo)致操控系統(tǒng)的失靈，所以就有著工作時間和壽命較短、檢測精度不夠的情況和問題，除此之外還必須準(zhǔn)備一套和電位器相匹配的減速設(shè)備。所以多增加的電位器以及配套的減速設(shè)備都增加了汽車多向電動座椅的生產(chǎn)成本。其他方案則是通過霍爾傳感器制造的，利用這一裝置可以順利獲取到汽車多向電動座椅的電機轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，這樣一來就可以彌補電位器和配套設(shè)備的成本以及使用壽命的問題。汽車的多向電動座椅記憶器不僅可以改變位置，還可以把汽車左右后視鏡、內(nèi)后視鏡等多種零部件的位置進行記憶，把具體的數(shù)據(jù)存儲起來，進而可以實現(xiàn)駕駛者進入汽車內(nèi)一鍵就可以把各大部件恢復(fù)到最適合自己、最佳的駕駛位置。另外，汽車電動座椅的記憶器各大板塊之間通過LAN總線操作技術(shù)進行有關(guān)數(shù)據(jù)的傳導(dǎo)，減少了汽車線束的使用量，在很大程度上節(jié)約了成本。但是這類電動座椅的記憶器通常在較為高端的豪華車型上設(shè)置，目前西門子、摩托羅拉等企業(yè)設(shè)計制造的記憶器有很大一部分占比，甚至可以壟斷了世界絕大部分的電動座椅記憶器市場，所以導(dǎo)致其價格一直居高不下。1.3.4驅(qū)動器世界上較早的汽車座椅大多數(shù)都是通過駕駛者自己人工進行調(diào)整座椅的前后位置，這樣的操作極不方便，但是隨著汽車電動座椅驅(qū)動器的出現(xiàn)，就打破了這一局面，其可以實現(xiàn)汽車座椅的自行調(diào)整。這一驅(qū)動器的生產(chǎn)技術(shù)當(dāng)時是由德國的IMS公司進行壟斷。我國目前在相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)公司并不是很多，大多數(shù)企業(yè)還沒有意識到這一配件的重要性，但是寧波的雙林汽車部件股份有限公司就看到了其中的發(fā)展前景，通過自主研發(fā)出了目前屬于我國國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的驅(qū)動器，這一驅(qū)動器的發(fā)展打開了國內(nèi)水平座椅的局面，甚至已經(jīng)開始向海外進行出口，成為了世界最大的汽車多向電動座椅驅(qū)動器的生產(chǎn)供應(yīng)商之一，是我國不再只是進口驅(qū)動器，打破了國外的壟斷局面。這一企業(yè)生產(chǎn)的汽車電動座椅的產(chǎn)品不僅外形和體積很小、噪音低、震動幅度小、使用壽命更長?？梢蕴幚憩F(xiàn)在我國很多現(xiàn)有車輛座椅空間過大的缺陷。不斷提升的彈性減震坐墊，可以很好的把浮動螺母快速的自行調(diào)節(jié)驅(qū)動器絲桿及減速機構(gòu)相對于螺母的嚙合中心位置誤差，在很大程度上減少了在進行電動座椅調(diào)整過程中的震動以及噪音。在同一汽車上固定的制動盤、絲桿以及螺母和支架的強度都較高，可以把電動座椅上下兩處的導(dǎo)軌相互連接，形成一個整體，這樣一來可以確保電動座椅在受到外力的強烈撞擊之下不會與車體分離，進一步保護了駕駛者和乘車人的自身安全。不難預(yù)見的是，在將來的各類型乘用車中一定是向低端中配以及中端高配的方向不斷發(fā)展和精進，在各大廠商進行安裝的空間都有所發(fā)展，多極電動汽車座椅、精準(zhǔn)記憶設(shè)備以及多向座椅的驅(qū)動器都在未來有著非常廣闊的市場應(yīng)用前景，各級市場的空間也很大。從這些情況中可以看出，不論是哪個生產(chǎn)廠家優(yōu)先掌握了這些核心技術(shù)以及相關(guān)資料數(shù)據(jù)，哪個企業(yè)就可以掌控整個市場的競爭權(quán)，在各個市場中占據(jù)主動，獲取到更加廣闊的市場份額。除此之外，還在不斷使用相關(guān)的驅(qū)動器過程中存在一些問題。特別是由于相關(guān)汽車內(nèi)部的構(gòu)成組件或零部件非常少，也不存在易損耗的零部件，因此，在整體的運行之中，可以更加平穩(wěn)和可靠轉(zhuǎn)運過程更加安全，各個零部件的使用壽命增加，汽車在駕駛的過程中更加安全，保障了行車人的視線汽車座椅的驅(qū)動器大概有30年左右的使用壽命，這需要大大的延長。另外，由于世界上目前沒有相關(guān)的汽車座椅驅(qū)動器生產(chǎn)規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，所以運動器很少有均衡慣性力，存在著很多的問題，國內(nèi)甚至有很多企業(yè)無法將其順利地運行。另外我國使用的驅(qū)動器的轉(zhuǎn)子齒面之間互相存在著很多縫隙，其耐沖擊力度比較好，可以運送各種容易聚集的動力，具有更好的多相混輸性能。綜上所述可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前很多已經(jīng)用在汽車座椅上，大批量使用的汽車座椅驅(qū)動器有著較強的適應(yīng)能力。這些驅(qū)動器不僅可以在強大的壓力和阻力下進行工作，而且自身的容積比較小很少受到影響，所以其工作范圍很大，大多數(shù)受力不均的情況下都可以進行高效的運轉(zhuǎn)。汽車座椅驅(qū)動器甚至在可以不改動自身情況的基礎(chǔ)上，快速適應(yīng)各種汽車駕駛的狀況更加利于批量生產(chǎn)，特別是在我國國內(nèi)各大企業(yè)中均有相應(yīng)的操作工藝手段可以完成。另外，驅(qū)動器還具備了防止能源消耗的影響作用，可以進行流量的調(diào)整[16]。1.3.5控制系統(tǒng)目前市場上普遍存在的典型的電子操作控制系統(tǒng)是記憶存儲式的操作系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的主要組成部分分別為單片機、電子控制單元以及執(zhí)行器和傳感器，其中的單片機是重要的組成計算機控制系統(tǒng)的部分，其他部件都是輔助成分。特別是傳感器和執(zhí)行器，傳感器顧名思義就是采集數(shù)據(jù)和信息，并把相關(guān)的有意義數(shù)據(jù)傳輸至電子控制單元，而傳感其則是利用數(shù)字信號或者模擬信號進行傳導(dǎo)，先轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息再繼續(xù)相關(guān)處理。電子控制單元成為了整個操作控制系統(tǒng)的核心元件，即可以對傳遞進來的問題和信息進行處理以及加工，預(yù)先進行過編制的元件就可以立刻作出處理響應(yīng)，向下端的執(zhí)行器發(fā)出不同類型的控制指令，使下級的執(zhí)行器開始進行操作。下端的執(zhí)行器就可以立即接收到電子控制系統(tǒng)發(fā)出的固定動作，目前，這一執(zhí)行器的首要任務(wù)就是執(zhí)行相關(guān)電子元件發(fā)出的指令和信息。目前我國存在的一些汽車電子控制操作系統(tǒng)，主要涵蓋了汽車電子操作控制系統(tǒng)的相關(guān)圖框以及記憶儲存是操作控制器械的相關(guān)功能。本人可以通過相關(guān)的研究和探索設(shè)計相應(yīng)的汽車座椅記憶儲存室操作控制器，可以控制器所應(yīng)該實現(xiàn)很多基本功能，特別是：順利調(diào)整汽車電動座椅的水平方位、垂直方位以及椅背等多個角度的控制，可以快速調(diào)節(jié)汽車駕駛者調(diào)整坐姿或使用的后視鏡以及汽車座椅的位置和角度，最后可以順利地調(diào)整駕駛者保持儲存器以后的位置并可以至少記錄三組以上的汽車電動座椅位置信息[17]。隨著我國社會的經(jīng)濟科技不斷發(fā)展進步，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了一項極其重要的傳播信息途徑，我們應(yīng)該增加無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作技術(shù)在電動座椅在自我控制中的實際使用情況，進一步實現(xiàn)相關(guān)信息數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)之間的有效連接情況，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的嵌入式操作進行解決處理，檢驗具體的信息數(shù)據(jù)來源和集成情況，進行相關(guān)的數(shù)據(jù)信息連接，對我國高端汽車進行深入的研究分析以及討論。通過目前我國已經(jīng)現(xiàn)存的物聯(lián)網(wǎng)嵌入式操作，可以順利地對有關(guān)信息數(shù)據(jù)進行查驗，特別是對于汽車座椅操控系統(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計調(diào)查，進一步實現(xiàn)汽車大數(shù)據(jù)時代的智能化傳輸應(yīng)用汽車電動座椅的控制操作系統(tǒng)通常是通過一些無線感應(yīng)裝置進行連接的這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常是樹狀相連，可以使具體采集的信息更加準(zhǔn)確，還可以形成更大的網(wǎng)絡(luò)，有助于對整體進行把控部件可以快速收集到客戶的信息，可以推算出高檔集中到汽車所面對的消費群體還可以通過對各個部分的利用，最終實現(xiàn)相關(guān)界面的完善和數(shù)據(jù)信息的整理。在進行這一項目實施之前，不僅應(yīng)該對汽車電動座椅的發(fā)展和背景，有所了解更應(yīng)該在整體上對相關(guān)圖紙和設(shè)計圖紙有一定的把握，具體在每一項施工步驟中保證各項施工的完整性和連貫性。在進行安裝的過程中，需要和我國相關(guān)部門所要求的保持一致，不能違反國家相關(guān)的安全和污染防控要求在盡量保障國家要求的同時降低生產(chǎn)成本以及提高生產(chǎn)質(zhì)量，如果在進行具體的操作和安裝過程中互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)信息不能及時處理或出現(xiàn)汽車操控系統(tǒng)無法連接到網(wǎng)絡(luò)的情況，一定要立即采取應(yīng)對措施，務(wù)必把原先的設(shè)計進行優(yōu)化以及不斷地完善。另外還可以使用射頻技術(shù)，當(dāng)前射頻科技應(yīng)用在我國各個不同領(lǐng)域中，所以又被人們稱之為射頻標(biāo)簽。我們應(yīng)該利用具體的射頻科技，具體車輛上的相關(guān)信息數(shù)據(jù)通過標(biāo)簽化保存以及管理，利用具體的射頻科技來進行相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)簽的讀取操作，進一步明確了解相關(guān)車輛的信息數(shù)據(jù)情況，確定車輛的真實身份。

第2章傳動方案的設(shè)計2.1主要研究內(nèi)容就目前本文要研究的汽車多向電動座椅而言，主要的研究思路就是通過其利用直流電機的主要動力來進行調(diào)整，不論是電動座椅的前后位置還是需要的椅背傾斜程度，都應(yīng)該依據(jù)不同的身材、體重等進行適應(yīng)后來滿足駕駛者對于舒適程度的要求。一般普通的汽車電動座椅就必須滿足舒適性以及便捷性這兩大特點，在進行駕駛的過程中利用相關(guān)的操作按鍵進行調(diào)控，把電動座椅的位置和角度都調(diào)整至最適合自己的位置，獲得最佳視野，更加容易對腳下的踏板以及手中的方向盤和變速桿進行操作，不需要改變身體姿勢去進行操作，有利于安全，另外還可以得到更加習(xí)慣的駕車角度。本文的設(shè)計就是多向的汽車電動座椅，這樣的座椅調(diào)節(jié)方便，更容易讓人們接受，其主要的調(diào)節(jié)方向目前有三種，分別是汽車坐墊高度的調(diào)節(jié)、坐墊水平位置的調(diào)節(jié)和座椅靠背傾角的調(diào)節(jié)。綜上所述，本課題主要工作內(nèi)容有以下幾點：（1）利用相關(guān)文獻(xiàn)資料的翻閱以及一些案例的研究分析，仔細(xì)對比可以確定出汽車電動座椅的每個運動機構(gòu)設(shè)計方案的組成；（2）主要設(shè)計了各個零部件的結(jié)構(gòu)尺寸，并進行動力學(xué)仿真，驗證機構(gòu)的可行性；（3）根據(jù)實際情況，綜合多方面考慮，選擇直流電機作為主要動力源，對其選取原則進行簡要敘述；（4）對蝸輪蝸桿、滾珠以及平面連桿等關(guān)鍵零件進行了校核。2.2設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo)表2.1中華人民共和國對汽車座椅的基本尺寸規(guī)定項目指標(biāo)代碼說明座椅高380~460推薦值座椅深400~460推薦值座椅寬450推薦值座椅角~推薦值靠背高450~550帶頭枕的靠背此尺寸可以增加但增加部分的寬度應(yīng)減小續(xù)表2.1項目指標(biāo)代碼說明靠背寬440~480推薦值靠背與座椅夾角~推薦值靠背角調(diào)整范圍推薦值座椅上下調(diào)整范圍60推薦值座椅前后調(diào)整范圍100推薦值2.3座椅升降部分的方案設(shè)計座椅升降部分一共有三個方案：（1）方案1一個座椅、一對分別位于該座椅兩側(cè)的椅架、一個驅(qū)動件以及一個被驅(qū)動件。這個座椅具有一個本體和一對固定在該本體左右兩側(cè)的組接件；驅(qū)動件采用固定在座椅本體上的電機，以及一個與該電機傳動連接的主動傳動件。（2）方案2由蝸輪、蝸桿、心軸等組成。調(diào)整座椅時，電機通電產(chǎn)生的力矩帶動蝸桿，接著蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，使心軸在蝸輪內(nèi)旋進或旋出，帶動座椅上下移動。（3）方案3由蝸輪、蝸桿及絲杠螺母機構(gòu)組成。調(diào)整時，直流電機通電產(chǎn)生力矩，此力矩帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動，由于蝸輪與螺母是一體，且螺母與絲杠配合，因此絲杠會隨著螺母轉(zhuǎn)動而上升或下降，絲杠上連接了座椅機構(gòu)，因此可以帶動座椅的上升與下降。圖2.1座椅升降部分設(shè)計方案由于現(xiàn)在工業(yè)成熟，汽車車身的配件精度要求比較高，考慮到汽車座椅上下移動的重復(fù)性和對運動機構(gòu)壽命和安全的考慮，最終選取了方案3，可以更好地滿足設(shè)計要求，方案3的結(jié)構(gòu)如上圖2.1所示，2.4座椅前后移動部分的方案設(shè)計座椅前后移動部分一共有三個方案：（1）方案1由基體、可移動體、齒條、小齒輪以及引導(dǎo)機構(gòu)組成?？梢苿芋w設(shè)置在可移動部分，所述可移動體裝配在基體上，用于相對基體延伸或伸縮；設(shè)計驅(qū)動單元來驅(qū)動小齒輪，小齒輪帶動基體沿著引導(dǎo)機構(gòu)延伸和縮回，達(dá)到座椅移動的目的。（2）方案2由蝸桿、蝸輪、齒條、導(dǎo)軌組成。齒條安裝在導(dǎo)軌上，調(diào)整時，直流電機通電產(chǎn)生的力矩帶動蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動，經(jīng)過齒條傳動，使座椅沿著導(dǎo)軌延伸或縮回，達(dá)到座椅前后移動的目的。（3）方案3由蝸輪、蝸桿及齒輪齒條傳動機構(gòu)組成。調(diào)整時，直流電機通電產(chǎn)生的力矩帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿轉(zhuǎn)動的力通過蝸輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪和齒條配合，齒輪沿著齒條可以前進和后退，汽車座椅也會前后移動。方案3構(gòu)建視圖如下所示圖2.2座椅前后移動部分設(shè)計方案考慮到運動部件的可靠性和便于維修等因素，更重要的是考慮到運動部件的機構(gòu)壽命和安全要求，再結(jié)合全部運動機構(gòu)設(shè)計的要求，充分利用資源，盡量采用相同的材料和類似運動設(shè)計方案，所以選擇方案3，如上圖2.2所示，為方案3的結(jié)構(gòu)。2.5座椅靠背傾斜部分的方案設(shè)計座椅靠背傾斜部分一共有二個方案：方案1由雙控開關(guān)、控制電機、蝸輪蝸桿、蝸輪軸和座椅靠背調(diào)節(jié)軸等組成。調(diào)節(jié)時，雙控開關(guān)打開使電機通電，并控制旋轉(zhuǎn)方向。電機帶動蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸輪帶動蝸輪軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生力矩，用一個鍵把蝸輪軸和座椅靠背調(diào)節(jié)軸連接，以此帶動座椅靠背的轉(zhuǎn)動。方案2由電機、傳動軸和錐齒輪機構(gòu)組成。電機和傳動部分可以采用電機帶動錐齒輪轉(zhuǎn)動，最終將力傳遞給角度調(diào)節(jié)器。角度調(diào)節(jié)器在電機的帶動下，產(chǎn)生合適的角度變化，使汽車座椅靠背產(chǎn)生相應(yīng)的角度變化。經(jīng)過仔細(xì)的研究和比較，方案1的實施需要大量的零件，而且造價較高，于是，本設(shè)計采用方案2。如下圖2.3所示，為座椅靠背傾斜部分的設(shè)計方案。圖2.3座椅靠背傾斜部分設(shè)計方案2.6本章小結(jié)本章主要對本課題電動座椅裝置的傳動系統(tǒng)進行了研究和設(shè)計，首先論述了本課題的主要研究內(nèi)容，然后說明了電動座椅的主要技術(shù)指標(biāo)，還包括座椅升降部分的方案設(shè)計、座椅前后移動部分的方案設(shè)計以及座椅靠背傾斜部分的方案設(shè)計。第3章傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算3.1座椅升降部分的設(shè)計在第二部分中，已經(jīng)初步確定了電動座椅上升機構(gòu)設(shè)計方案的選取，根據(jù)設(shè)計方案我們進行方案的初步處理，如下圖3.1所示，設(shè)計座椅向上移動以及升降機構(gòu)的傳動部分。圖3.1座椅上升機構(gòu)傳動部分1-電機2-聯(lián)軸器3-蝸輪蝸桿機構(gòu)4-滾動螺母5-滾珠絲杠在圖3.1中，我們使用蝸輪蝸桿組合，電機打動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿帶動渦輪進行偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)裝置上升效果。在圖3.1中，電機1通過聯(lián)軸器2與蝸輪蝸桿機構(gòu)3連接，電機為蝸輪蝸桿提供轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩傳遞到滾珠絲杠5上，與滾珠絲杠5配合的滾動螺母4可以旋轉(zhuǎn)運動，從而帶動絲杠上下運動，本文設(shè)計的升降機構(gòu)有三套，其結(jié)構(gòu)一致，都作用于座椅上，可以實現(xiàn)平穩(wěn)的升降，也可以使得座椅形成一定傾角。本方案中采用蝸桿蝸輪傳動，主要考慮到了兩個方面，一方面是傳動效率方面，因為蝸桿蝸輪傳動多用于交錯軸的傳動，可將動力傳遞到不同平面。而蝸桿傳動應(yīng)用在本方案的幾乎所有工作部分，蝸桿傳動可以獲得很大的傳動比，通常單級傳動比為8到80，傳遞功率可達(dá)4500千瓦。另一方面是工作環(huán)境方面，該傳動機構(gòu)首要的要求是噪聲要小，而蝸桿傳動平穩(wěn)無噪聲，并且結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，其工作安全可靠。同時，可以通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計完成自鎖功能，使得調(diào)整完成后座椅可以保持現(xiàn)狀而不改變。但是蝸桿的制作精度要求一般比較高，而且一般需要加入減磨材料（如青銅），因此其制造的成本相對較高。除了采用蝸輪蝸桿傳動外，本方案還采用了滾珠絲杠傳動，其屬于傳力螺旋。在工作中，滾珠絲杠以傳遞動力為主，用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，一般為間歇工作，工作速度不高，而且通?？梢宰枣i，非常符合本課題的設(shè)計要求。升降的范圍380~460根據(jù)人機工程分析及原理坐姿狀態(tài)下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是背部、譬部、腿和腳等。最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體略向上后傾斜，保持上體與大腿間角在85~120，同時小腿向前伸大腿、小腿、腳掌之間達(dá)到一定角度。圖3.2人體尺寸變化表根據(jù)上圖3.2中人體結(jié)構(gòu)的參數(shù)，本文設(shè)計的座椅升降的范圍是380-440mm。3.1.1電機選型A.計算所需滾珠絲杠的大致轉(zhuǎn)速初選桿的長度為360mm，滾動螺母得尺寸為10×20mm，選用45號鋼為其制造材料。由于導(dǎo)軌與螺母相連，所以螺母移動的速度為0.02m/s，根據(jù)螺母與絲桿的配合關(guān)系通過公式：v=L·n初選絲桿的半徑為8.5mm，螺距為4mm，代入公式得： n絲=v/l=v/p=20*100/4=200r/min （3-1）根據(jù)絲桿的轉(zhuǎn)速初選電機的轉(zhuǎn)速為300r/min。汽車座椅及可能承重的最大力F=3000N，通過適當(dāng)?shù)墓浪?，可以確定滾珠絲杠螺母前后移動的速度大致為2cm/s所以滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速為： （3-2）式中，表示預(yù)計的座椅上升速度，表示滾珠絲杠直徑。B.計算電機的轉(zhuǎn)速由于選用的蝸輪蝸桿傳動，絲杠與蝸輪直接相連，而絲杠的轉(zhuǎn)速為200r/min，蝸桿的傳動比為8到40,所以電機的轉(zhuǎn)速1600到6000。從相關(guān)的文獻(xiàn)中查得傳動機構(gòu)的傳動效率大致如下：蝸桿傳動的效率聯(lián)軸器的效率滾動軸承的效率滾動絲杠的效率齒嚙合的效率以座椅上升傳動部分，其傳動總效率為：C.工作部分要求的功率： （3-3）電機的輸出功率要求 （3-4）綜合以上計算，我們初步確定兩種型號的電機，如下表3.1所示，對此我們結(jié)合實際情況考慮，遵循最優(yōu)原則，選擇110SZ61型電機，因為在給定情況下，轉(zhuǎn)速1700的電機可調(diào)性能極高。表3.1電機型號選擇表電機型號額定功率（W）轉(zhuǎn)速（r/min）電壓轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量（不大于）11OSZ10HS36500126860.56110SZ611501700128430.563.1.2傳動比的分配由于選擇的電機轉(zhuǎn)速為1700r/min，而滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速初步設(shè)定為200r/min，所以總傳動比初步設(shè)定為i=10。可以看出，電機通過聯(lián)軸器與蝸桿軸連接，蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪與滾珠絲杠用鍵連接，所以蝸輪蝸桿傳動比即為總傳動比i=10。3.1.3計算各軸轉(zhuǎn)速蝸桿軸與電機轉(zhuǎn)速相同，所以其轉(zhuǎn)速為滾珠絲杠與蝸輪的轉(zhuǎn)速相同，都為3.1.4蝸輪蝸桿的設(shè)計A.選擇蝸桿傳動的類型根據(jù)GB/T10085-1988推薦，采用錐面包絡(luò)圓柱ZK蝸桿，面包絡(luò)圓柱蝸桿是一種非線性螺旋曲面蝸桿。它不能在車床上加工，只能在銑床上銑制[18]。這種蝸桿便于磨削，蝸桿精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。具體尺寸參數(shù)緊跟國標(biāo)如下表3.2所示。表3.2蝸桿基本參數(shù)尺寸B.選擇材料考慮到蝸桿的傳動效率不大，速度也不是太快，而且是汽車座椅上的部件，尺寸不能太大，所以可以選擇45鋼，因為傳動效率高一些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC，蝸桿用鑄磷錫青銅，金屬模鑄造。C.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計參考相關(guān)資料和查找課本的相關(guān)公式，可以找出蝸輪蝸桿的設(shè)計方法，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，設(shè)計完成后，再根據(jù)實際情況進行校核，校核時使用齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距的公式為： （3-5）式中，a表示中心距，T表示轉(zhuǎn)矩，為載荷系數(shù)，和分別為彈性影響系數(shù)和接觸系數(shù)，。（1）確定座椅作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩T按照，估算出，則 （3-6）（2）確定載荷系數(shù)K從座椅的工況可以看出，其工作載荷比較穩(wěn)定，所以取，，，由此可以計算出 （3-7）（3）確定彈性影響系數(shù)因為選用的是鑄磷錫青銅蝸輪與蝸桿相配合，所以 （3-8）（4）確定接觸系數(shù)首先假設(shè)蝸桿傳動中心距a被分度圓直徑d的比值為0.5，可以查得 （3-9）（5）確定允許的最大接觸應(yīng)力根據(jù)蝸桿和蝸輪的材料，蝸桿螺旋齒面硬度為，可以查得蝸輪的許用應(yīng)力為 （3-10）可以順便計算出應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （3-11）壽命系數(shù) （3-12）則 mm （3-13）（6）計算蝸輪蝸桿中心距取中心距，因為，取蝸桿分度圓直徑 （3-14）根據(jù)這時便可以查出，可以看出，所以以上計算結(jié)果可用。A.蝸桿參數(shù)設(shè)計蝸桿的軸向齒距，直徑系數(shù)為，，，，蝸桿的齒厚為。B.蝸輪參數(shù)設(shè)計蝸輪齒數(shù)為，變位系數(shù)此時，傳動比變?yōu)? （3-15）可以計算此時的誤差，在允許的范圍內(nèi)，是設(shè)計所允許的此時 （3-16） mm （3-17）蝸輪咽喉母圓半徑也可以計算出來，其結(jié)果如下： （3-18）根據(jù)課本上的公式，可以找出如下關(guān)系： （3-19）式中，為蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，表示載荷系數(shù)，為轉(zhuǎn)矩，為蝸輪齒型系數(shù)，螺旋角影響系數(shù)，為蝸輪直徑，為模數(shù)。計算當(dāng)量齒數(shù) （3-20）式中，，。由此可以查得齒型系數(shù)為 （3-21）螺旋角系數(shù) （3-22）許用彎曲應(yīng)力 （3-23）查得許用彎曲應(yīng)力 （3-24）計算壽命系數(shù) （3-25） （3-26） （3-27）彎曲強度是滿足設(shè)計要求的。驗算 （3-28）已知，，與相對滑動速度有關(guān)，下面計算相對滑動速度。 （3-29）用插值法查得，，帶入式中得，大于原估計值，所以不用重算。3.1.5滾珠絲杠的設(shè)計A.選擇滾珠絲杠的型號在本設(shè)計中，可以選擇的型號為CBF2D3206的外插管埋入式滾珠絲杠。具體型號如下圖3-3所示。圖3.3滾珠絲杠表3.3滾珠絲杠得相關(guān)尺寸結(jié)合上表選取相關(guān)尺寸參數(shù)，，導(dǎo)程ph=4mm，L=56mm，查閱有關(guān)的資料并結(jié)合生活常識可以得出汽車座椅的最大負(fù)重一般來說不會超過，靜摩擦力，進給速度，定位精度。B.慣量的計算由前面的設(shè)計可以得到，蝸桿設(shè)計時的降速比為10，所以： （3-30）式中表示總慣量，表示基本慣量，表示傳動比，為轉(zhuǎn)速。C.電機上作用的力矩 （3-31）D剛度的相關(guān)計算滾珠絲杠兩端的軸向支撐，其公式為： （3-32） （3-33）按照近似估算的相關(guān)理論方法，將絲杠本身的拉壓剛度K除以3之后，作為絲杠螺母的傳動剛度K。即 （3-34） （3-35）可以計算出，傳動剛度引起的誤差為 （3-36）式中，，。滿足相關(guān)要求。 （3-37）式中，表示絲杠最大應(yīng)力，表示絲杠轉(zhuǎn)矩，表示絲杠截面積，表示絲杠直徑。選用45鋼為制造材料， （3-38）因為 （3-39） （3-40）所以可以看出，螺桿滿足強度要求。Ss=2.5~4.0取 （3-41）式中，表示穩(wěn)定系數(shù)，為絲杠長度，表示傳動比。 （3-42）然后根據(jù)螺桿的柔度值的大小再選用不同公式計算Far（螺桿臨界載荷）取 （3-43）當(dāng)時，可以視為穩(wěn)定性良好，不必進行接下來的穩(wěn)定性校核。3.1.6軸承的選擇圖3.46000型軸承計算上升機構(gòu)中力的比值徑向力 （3-44）軸向力 （3-45）可以計算出當(dāng)量動載荷P，選擇，查得有關(guān)資料，選擇軸承6302。軸承壽命為： （3-46）式中，，為軸承實際載荷。所以可選軸承6302，同理，滾珠絲杠兩端軸承可以選用深溝球軸承6204。具體相關(guān)尺寸參數(shù)見下表3.4所示。表3.46000型軸承相關(guān)尺寸參數(shù)3.1.7聯(lián)軸器的選擇常用的聯(lián)軸器大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，一般情況下只需要根據(jù)工作情況進行選擇。在汽車座椅的設(shè)計中，由于工作載荷比較小，而且工作平穩(wěn)，工作時間比較短，所以只需要選擇合適的聯(lián)軸器，不必要校核。在機械設(shè)計課程中，相關(guān)要求表示 （3-47）式中表示計算轉(zhuǎn)矩，表示工作情況系數(shù)，表示公稱轉(zhuǎn)矩。首先計算出上升機構(gòu)中的公稱轉(zhuǎn)矩 （3-48）查表得，所以 （3-49）從GB4323-84中查得TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)矩為，具體的相關(guān)參數(shù)見下表3.5所示。圖3.5TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器

表3.5TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器參數(shù)尺寸座椅升降部分設(shè)計結(jié)果如下圖3.6所示。圖3.6座椅升降部分左視圖3.2座椅前后移動部分的設(shè)計根據(jù)我們的預(yù)定方案，進行后續(xù)設(shè)計，構(gòu)造出座椅前后移動部分的初步假想圖，如下圖所示。圖3.7座椅前后移動部分設(shè)計簡圖1-電機2-聯(lián)軸器3-蝸輪蝸桿機構(gòu)4-齒輪5-連接軸6-齒條調(diào)整時電機1通過聯(lián)軸器2帶動蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)3轉(zhuǎn)動，蝸輪和齒輪4集成在一起，通過連接軸5連接，齒輪4在齒條6前后移動，蝸輪蝸桿機構(gòu)3上面有座椅坐墊，因此可以實現(xiàn)座椅的前后移動。由此可以看出，在本設(shè)計中，座椅前后移動部分的受力比較小，而且此部分與座椅的上升移動部分非常的相似，實際上，為了設(shè)計簡便，制造起來也可以不太復(fù)雜，在本設(shè)計中，座椅的前后移動部分是在座椅上升移動部分的基礎(chǔ)上減去連桿機構(gòu)所得。其中所涉及的渦輪蝸桿的相關(guān)尺寸以及齒輪齒條的相關(guān)尺寸我們選取原則與尺寸均與上文相同。下文我們就電機選型進行簡要描述。3.2.1齒輪齒條的設(shè)計1、確定齒輪齒條精度等級及材料本文設(shè)計的齒輪齒條傳動的材料選擇為齒輪材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理，其硬度為280HBS，齒條的材料為45號鋼，也采取了調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS。查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，本文設(shè)計的齒輪齒條傳動機構(gòu)選取了7級精度。同時，選取齒輪傳動的齒數(shù)分別為，齒輪齒數(shù)為Z12、齒面接觸強度設(shè)計查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，可以按照下式進行，如下所示： d1t≥2.233確定上式內(nèi)的各計算數(shù)值為，初步選取Kt=1.3；小齒輪所傳遞的扭矩大小為： T=9550Pn=8.43查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，可知齒寬系數(shù)為Φd=0.5；由參考文獻(xiàn)查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa1/2。由參考文獻(xiàn)按齒面硬如下，齒輪的接觸疲勞極限為σHlim1=600MPa；齒條的接觸疲勞極限為σHlim2=550MPa[19]。查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，計算兩個齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)如下所示： N1=60n1j查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，接觸疲勞壽命系數(shù)為kHN1=1.7。計算接觸許用應(yīng)力，則取安全系數(shù)S=1。因此，根據(jù)相關(guān)公式計算可得： σH1=kHN本文設(shè)計的齒輪齒條傳動的相關(guān)參數(shù)計算過程如下所示：（1）計算齒輪分度圓直徑d1t:d1t≥2.32×3（2）計算圓周速度: v=π×d1（3）計算齒寬b及模數(shù)mn: b=φdd1 mn=d1t h=2.25mn=2.25× bh=11.83.8=3.11（5）根據(jù)齒輪傳動的實際的載荷系數(shù)來校正和計算，所得分度圓直徑由參考文獻(xiàn)如下所示： d1=d1t（6）計算模數(shù)m如下 m=d1Z1綜上所述，查參考文獻(xiàn)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為m=2mm。3、按齒根彎曲疲勞強度校核查閱相關(guān)資料可知，本課題設(shè)計的齒輪齒條傳動按照齒根彎曲疲勞強度校核計算如下式所示： σF=kFt確定公式內(nèi)各參數(shù)的計算數(shù)值如下所示： Ft=2T1 b=φdd1查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，可知查得小齒輪彎曲疲勞強度極限為σFE1=500MPa，σFE2=380MPa；由相關(guān)參考文獻(xiàn)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為kFN1=0.85，kFN2=0.88；此時的許用彎曲應(yīng)力取S=1.4。因此計算可知： σF1=kFN σF2=kFN查閱相關(guān)資料，取齒形系數(shù)可知YFa1=2.91，YFa2=2.18；Ysa1=1.53，Ysa2=1.79。因此計算可得： YFa1YSa1 YFa2YSa2互相比較對比可知σF代入數(shù)值，計算可得： σF=kFt因此本文設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)的彎曲強度符合設(shè)計要求。3.3座椅靠背傾斜部分設(shè)計電動座椅靠背傾斜角度的調(diào)節(jié)，如下圖3.8所示。圖3.8座椅靠背傾斜角度調(diào)節(jié)設(shè)計簡圖當(dāng)駕駛員或乘客員按下仰合開關(guān)之后，仰合電機開始通電轉(zhuǎn)動，通過傳動裝置和執(zhí)行機構(gòu)來調(diào)節(jié)座椅仰合方向的位置，使其達(dá)到最理想的狀態(tài)。靠背負(fù)荷能力（質(zhì)心）：100kg全程所需時間：8~10s靜止時，靠背與椅面水平方向的夾角為110°，運動極限角度為162°。根據(jù)第二部的選取，畫出靠背設(shè)計圖紙，如下圖3.9所示。圖3.9靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙本機構(gòu)由電機和錐齒輪機構(gòu)組成，電機的轉(zhuǎn)速經(jīng)過減速器和錐齒輪減速后傳遞到椅背傾斜調(diào)節(jié)軸上，軸上有鍵槽5，此軸與座椅靠背通過鍵連接，通過軸的轉(zhuǎn)動帶動座椅靠背傾斜。為了設(shè)計簡便，座椅靠背傾斜部分的錐齒輪繼續(xù)采用座椅上升機構(gòu)中已經(jīng)設(shè)計好的的尺寸。軸承和聯(lián)軸器的選擇，由于工況變化不大，所以也繼續(xù)沿用上面的設(shè)計，接下來只需要選擇電機和設(shè)計錐齒輪傳動機構(gòu)。3.3.1電機的選擇首先計算電機所需的轉(zhuǎn)速。由于選用的蝸輪蝸桿傳動，帶動座椅角度旋轉(zhuǎn)的軸與蝸輪直接相連，座椅角度旋轉(zhuǎn)的速度大概在，蝸桿蝸輪的傳動比為10,二級減速器傳動比約為8到40。所以電機的轉(zhuǎn)速為到。接下來計算傳動裝置的總效率：座椅角度傾斜部分，其傳動總效率為： （3-70）工作部分要求的功率 （3-71）電機的輸出功率要求 （3-72）電機型號額定功率（W）轉(zhuǎn)速（r/min）電壓轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量（不大于）11OSZ10HS36500126860.56110SZ611501700128430.56表3.7電機型號選擇表根據(jù)以上兩個電機的對比可見，在其他條件大致相同的條件下，轉(zhuǎn)速的電機比較適合，所以選擇110SZ10HS型電機。3.3.2錐齒輪傳動的設(shè)計根據(jù)轉(zhuǎn)速等參數(shù)，錐齒輪的傳動比選擇為i=4。選擇齒輪的材料及確定其許用應(yīng)力：小齒輪選用材料為，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為。大齒輪選用材料，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為。查閱機械設(shè)計手冊得，，，,故 （3-73）查閱機械設(shè)計手冊得，，， （3-74）按照齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，其采用的公式如下： （3-75）式中，，表示載荷系數(shù)，表示轉(zhuǎn)矩，表示許用應(yīng)力。輸入軸轉(zhuǎn)速，輸入軸轉(zhuǎn)矩查閱相關(guān)的機械設(shè)計手冊，取載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)為，中心距數(shù)據(jù)的計算如下： （3-76）取。若取，（）則。取法向模數(shù) （3-77）查閱機械設(shè)計手冊（GB/T1357-1987），取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)中心距 （3-78）計算兩齒輪分度圓直徑 （3-79）齒頂高 （3-80）齒根高 （3-81）齒頂圓直徑 （3-82）齒根圓直徑 （3-83）齒輪的齒寬為（3-84）取，則。驗算齒根彎曲強度：查閱機械設(shè)計手冊，得齒形系數(shù),,驗算齒根彎曲強度應(yīng)按照最小齒輪計算。 （3-85）同理，可以計算第二級的兩個齒輪，其數(shù)據(jù)為 （3-86）此時，座椅靠背傾斜部分設(shè)計完畢。3.4本章小結(jié)本章主要對本課題電動座椅裝置的傳動系統(tǒng)進行了詳細(xì)的設(shè)計和計算，包括座椅升降部分的設(shè)計、座椅前后移動部分的設(shè)計以及座椅靠背傾斜部分的設(shè)計等三大內(nèi)容，主要包括電機選型、傳動比的分配、計算各軸轉(zhuǎn)速、蝸輪蝸桿的設(shè)計、滾珠絲杠的設(shè)計、軸承的選取以及聯(lián)軸器的設(shè)計，還包括齒輪齒條的設(shè)計以及錐齒輪傳動的設(shè)計。

第4章三維結(jié)構(gòu)的設(shè)計盡管生產(chǎn)實踐是對產(chǎn)品設(shè)計最為重要的評價依據(jù)，但在實際的系統(tǒng)開發(fā)研究過程中，一般先對系統(tǒng)進行三維建模分析。三維建模分析可對整個系統(tǒng)的設(shè)計進行評估，為實驗提供數(shù)據(jù)參考，減少實驗次數(shù)，縮短周期，降低成本。4.1三維軟件SolidWorks介紹SolidWorks軟件是PTC軟件公司提供的一個工程實際的解決方案，是世界上第一個三維繪圖軟件，SolidWorks的出現(xiàn)，為客戶在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計和制造加工過程中，提供了現(xiàn)代化的造型手段和驗證方式。同時，SolidWorks可以根據(jù)不同用戶對產(chǎn)品設(shè)計的虛擬建模和工業(yè)設(shè)計的目的，還有其他各種需求，提供了科學(xué)化的解決手段和驗證方案。SolidWorks軟件功能非常強大，可以對不同結(jié)構(gòu)的實體進行方便的建模和虛擬構(gòu)造。SolidWorks軟件最開始應(yīng)用于工業(yè)工作站上，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和個人電腦的不斷進步，個人電腦使用者的不斷增多，SolidWorks有了非常長足的發(fā)展和改進，目前已經(jīng)成為了三維建模行業(yè)的一個十分主流的工業(yè)軟件具有十分廣泛的應(yīng)用。綜上所述，SolidWorks軟件的主要功能有以下四種：（1）工業(yè)設(shè)計功能SolidWorks為工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域提供了科學(xué)化的解決方案和創(chuàng)新性研究平臺，工業(yè)設(shè)計師可以通過使用SolidWorks軟件，十分方便地建立產(chǎn)品的外觀形狀以及工業(yè)構(gòu)造，SolidWorks軟件還可以提供非常現(xiàn)代化的渲染工具，可以滿足工業(yè)設(shè)計史對產(chǎn)品外觀的美觀和審美需求，因此，SolidWorks可以極大程度上滿足工業(yè)設(shè)計上的需求[20]。（2）產(chǎn)品設(shè)計功能SolidWorks是世界上應(yīng)用最廣泛也是設(shè)計功能最強大的建模軟件之一，在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，SolidWorks具有非常強大的機械設(shè)計功能，能夠建立十分完美的三維和二維模型，為機械設(shè)計及加工制造領(lǐng)域提供高性能和高可靠性的模塊，從而可以復(fù)合使用者不同產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求。對比于其他的產(chǎn)品設(shè)計軟件，SolidWorks具有很多專業(yè)性的模塊，比如鈑金模塊、電路板設(shè)計模塊、塑料產(chǎn)品的設(shè)計工具，可以滿足很多工業(yè)領(lǐng)域上的設(shè)計需求，具有非常廣泛的產(chǎn)品設(shè)計上的應(yīng)用。（3）數(shù)控加工功能SolidWorks的數(shù)控加工模塊可以提供科學(xué)化的建?？蚣芎徒涌?，包括圖形化數(shù)字化的操作窗口和簡單易操作的界面環(huán)境，使用者可以方便地觀察數(shù)控機場的刀具的加工軌跡，并且可以對圖形化的窗口進行直接修改，比如對刀具的軌跡來修正和完善。本模塊還可以提供各種點位的編程功能，可以對不同機械加工工序的程序進行修改和完善，以減小工作時間。SolidWorks軟件還可以通過其實體模型，直接識別并形成數(shù)控加工的程序，程序保持和三維模型高度吻合，加工可靠度高，減小了很多編程序的時間。（4）模具設(shè)計SolidWorks在模具設(shè)計的領(lǐng)域，應(yīng)用非常普遍，主要原因一是因為SolidWorks可視化操作簡單的應(yīng)用界面，另一方面也是其非常強大而完善的模具設(shè)計工具。模具設(shè)計作為產(chǎn)品設(shè)計的一個分支，不同于其他的產(chǎn)品設(shè)計過程，其具有很多工藝流程，其中最關(guān)鍵的一步流程就是分模。在工業(yè)領(lǐng)域一般把分模過程分為兩類，一類是自動進行分模，另外一類需要進行手動分模。SolidWorks軟件提供自動分模的功能，可以實現(xiàn)分模過程的高度自動化。4.2總裝配體的三維模型本文設(shè)計的汽車多向調(diào)節(jié)電動座椅的機械結(jié)構(gòu)，如下圖4.1所示，主要包括靠背組件、坐墊組件、座椅前后移動機構(gòu)、座椅升降機構(gòu)、座椅靠背傾斜機構(gòu)、步進電機等零部件，結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便，成本低，具有很高的經(jīng)濟價值。圖4.1電動座椅的三維結(jié)構(gòu)4.3坐墊部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖4.2所示，為本課題設(shè)計的坐墊部分的機構(gòu)設(shè)計，整體采用框架結(jié)構(gòu)，更加節(jié)省材料，穩(wěn)固性強。圖4.2坐墊部分的三維結(jié)構(gòu)4.4升降部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖4.3所示，為電動輪椅升降部分的三維模型，主要包括軸承座、軸承、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)、絲杠螺母傳動機構(gòu)和步進電機、電機安裝板等零部件，本文設(shè)計有三套升降機構(gòu)，使得座椅底部受力均勻，升降過程穩(wěn)定可靠。圖4.3座椅升降部分的三維結(jié)構(gòu)4.5靠背部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖4.4所示，為座椅靠背結(jié)構(gòu)的三維模型設(shè)計，這里主要采用錐齒傳動，實現(xiàn)靠背得移動。圖4.4靠背部分的三維結(jié)構(gòu)4.6本章小結(jié)本章主要對本課題電動座椅裝置的整體結(jié)構(gòu)進行了一定的設(shè)計，包括三維軟件SolidWorks的介紹以及整體的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括建立總裝配體的三維模型，以及坐墊部分、升降部分以及靠背部分的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計。

第5章結(jié)論經(jīng)過本文的設(shè)計，可以充分的認(rèn)識到，汽車多向電動座椅不僅是簡單的部件，更是一種全新的設(shè)計制造學(xué)、電子學(xué)等形成的綜合設(shè)計產(chǎn)物。多向電機以及傳動設(shè)備等多種零部件可以設(shè)計成更加完善的汽車電動座椅操作系統(tǒng)，利用相關(guān)的調(diào)整器可以實現(xiàn)汽車多向調(diào)節(jié)，也就是在水平方向的前后左右移動、座椅垂直上下移動以及靠背的各種角度調(diào)節(jié)。目前我國主要的汽車多向座椅裝置主要利用連接機構(gòu)、調(diào)角器、蝸輪、蝸桿、滾珠絲杠、水平滑動導(dǎo)軌等部件組合而成。因為人們在進行汽車價位定檔以及挑選購買時，重要依據(jù)之一就是座椅的質(zhì)量，所以在進行設(shè)計的過程中就必然會引起設(shè)計師們的多方考慮，特別時多向電動調(diào)節(jié)座椅的形狀