汽车座椅靠背晃动量的理论研究

opp326

有多少人感受过自己买的汽车座椅会有明显的晃动？我相信会有不少。
因此很多主机厂对汽车座椅的晃动量要求是越来越高。更有甚者，矫枉过正，令很多座椅供应商也痛苦不堪
今天，我们就通过理论分析来看看目前座椅究竟能达到什么样的晃动量控制级别。
我们先对测试方法做个介绍：座椅滑轨下固定点固定，在靠背上横管中间位置分别向前向后加载一定的载荷，测量前向前后最大位移量之和即为靠背晃动量。

分析方法可以结合上篇中操作力分析时所提供的思路。首先，我们把影响靠背晃动量的因素进行罗列：
滑轨间隙引起的晃动量
靠背调角器引起的晃动量
座椅骨架整体刚度引起的测试状态下的载荷点移动量
坐垫四连杆机构孔轴间隙引起的晃动量
对于以上因素我们逐一分析：
对于滑轨间隙量性能目前的大概水平在X向0.25mm，Z向0.25mm。X向引起的是直接平移量，Z向引起的是转动位移量，换算到靠背上横管加载点大概在0.91mm的位移量。
对于靠背调角器间隙量性能目前的大概水平在0.23°以内，换算到靠背上横管加载点大概在2.17mm的位移量。
目前常规座椅骨架整体刚度引起的在150N载荷下的载荷点移动量大概在4mm左右水平。
下面重点分析坐垫四连杆机构孔轴间隙引起的晃动量：
目前钣金冲孔工艺孔径公差控制能进行批量生产的状态在0.1mm的公差带级别上，因此，我们下面分析中所有零件孔轴配合公差就基于0.1mm的公差带控制要求进行。

为了得到靠背晃动量，我们只需要知道P3的移动量和α6的转动量。结合上篇中操作力分析工具，我们需要引用调整的是下图表红框中的7个参数。首先分析哪些是已知量和未知量：
因为四连杆真实铰点会因为孔轴公差间隙发生变化，以P1P2上的点（固定点）和P3P4上的点（最终判定点）来判断各点之间的长度。所以在这7个参数中，只有P1P4和P2P3的长度是发生变化的，其他5个参数都保持不变。
P1P4因为是二力杆，所以长度状态很明确。即在向前加载工况下，P1P4因为间隙会缩短0.2mm，在向后加载工况下，P1P4因为间隙会加长0.2mm。
P2P3在不同工况下的长度需要仔细分析。     

因为有调高泵锁止P2P3和P3P4，故我们将P2P2P3作为一个整体，简化为P2P4一根杆，把下图中左下角红圈部分隔离，可知在受到向前载荷时P1P4受到沿轴向压力，而P2P4受到沿轴向拉力，该拉力方向就是P2P3杆在P2端受力方向，也是P3P4杆在P4端受力方向。回到P2P2P3这个系统，我们把调高齿轮啮合点作为支点，在P2端受到外拉作用力时，P3端会沿着齿轮啮合点与P3的连线的法向移动，P2P3在P3处受压会使P2P3变短。而P2P3在P2处受拉分两种情况：当∠P3P2P4＜90°，会使P2P3加长；当∠P3P2P4＞90°，会使P2P3变短。因此在设计状态下（∠P3P2P4＜90°），P2P3变化量在+/-0.1mm之间。

以上的分析可以解释两点实验现象：
座椅在越低位置的时候晃动量越大，因为两点原因：
座椅在越低位置时，∠P3P2P4越大（＞90°），P2端和P3端的变化作用于P2P3的长度变化协同效应更趋于一致。
座椅在越低位置时，H点位移量对调节变化量越敏感。
在设计高度（即∠P3P2P4＜90°），后link横管与侧板焊死后晃动量反而变大，因为P3处间隙可以对P2P3的变化量进行逆向补偿。   

根据以上分析结果，靠背晃动量在一般的设计高度基本可以满足10mm的晃动量要求。优化的方向除了四连杆孔轴配合公差控制外，可以选用性能更好的调角器，目前各大骨架平台整椅刚度差别不会太大。

评论：
目前各大国内主机厂肆意进行所谓的标准横向对标，一家比一家的要求更高，更有甚者要求全行程最恶劣位置不超过5mm。一把座椅能满足能代表所有座椅都可以满足么？殊不知可能这把实验样椅是百里挑一的，更获甚者是做过手脚的。所以还希望各位主机厂的同仁们深入分析我们标准的来源依据，使相关标准更加合理化。
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