基于质量分布的汽车座椅骨架模态分析与尺寸优化研究

摘要

汽车座椅是汽车内饰系统的重要组成部分，同时也是乘员与汽车直接接触的主要部件，它的好坏直接影响着驾驶员与乘客的安全性与动态舒适性。所以，汽车座椅的设计与优化受到了普遍关注。
　　本文以某公司正在研发中的某款汽车座椅骨架为研究对象，基于振动、模态理论和有限元法等对该款汽车座椅骨架进行了计算模态分析和试验模态分析；然后，通过改变汽车座椅骨架局部质量的分布情况，研究了质量分布对汽车座椅骨架模态特性的影响；最后，基于以上研究结论进行了该款汽车座椅骨架的结构优化，改善了汽车座椅的动态特性，提高了汽车座椅的安全性与动态舒适性。本文的主要研究内容有：
　　（1）利用HyperWorks系列软件对汽车座椅骨架骨架进行几何清理、网格划分、装配连接等有限元建模工作，并进行了计算模态分析，提取出汽车座椅骨架的低阶模态；然后，利用LMS Test.Lab13A软件对汽车座椅骨架进行试验模态分析，并通过模态振型模态置信因子（MAC）验证了试验模态分析的准确性。将计算模态分析与试验模态分析的结果进行对比，验证了汽车座椅骨架有限元模型的可信度。
　　（2）通过对汽车座椅结构具有代表性的六个位置施加相同重量的质量块，然后分别进行计算模态分析，得出了局部质量变化对汽车座椅骨架模态特性的影响程度；通过对汽车座椅靠背上部局部质量变化的深入研究，得出了汽车座椅骨架模态特性受汽车座椅靠背上部局部质量分布位置不同及质量分布大小不同的影响。
　　（3）结合基于质量分布对汽车座椅骨架模态影响的研究结论，以部分影响模态变化重要的部件作为设计变量，从提高共振频率的角度对汽车座椅进行结构优化，增大了汽车座椅的前两阶共振频率，改善了汽车座椅的动态特性，提高了汽车座椅的安全性与动态舒适性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题背景、意义和来源

1.3 汽车座椅模态分析研究现状与发展

1.4 结构优化的现状及其在汽车座椅中的应用

1.5 主要研究内容、方法和技术路线

第2章 汽车座椅骨架模态模拟与试验的理论基础

2.1 有限元法理论

2.2 试验模态分析理论

2.3 应用软件介绍

2.4 本章小结

第3章 汽车座椅骨架计算模态分析与试验验证

3.1 汽车座椅骨架有限元模型的建立

3.2 汽车座椅骨架计算模态分析

3.3 汽车座椅骨架试验模态测试

3.4 试验数据处理

3.5 汽车座椅骨架计算模态与试验模态结果及对比分析

3.6 本章小结

第4章 基于质量分布的汽车座椅骨架计算模态分析

4.1 带头枕汽车座椅骨架的计算模态分析

4.2 汽车座椅模态特性影响因素探究

4.3 同等质量分布于汽车座椅骨架不同位置的模态研究

4.4 汽车座椅骨架模态影响较大位置的研究

4.5 本章小结

第5章 汽车座椅尺寸优化研究

5.1 优化设计概述

5.2 汽车座椅系统静强度特性试验研究

5.3 汽车座椅骨架优化模型的建立

5.4 优化结果分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果