副驾驶员座椅靠背主动调节系统研究

摘要

汽车座椅是乘员约束系统的重要组成部分。为了满足乘员舒适性要求，座椅的靠背通常都设计成可以调节的，特别是对于副驾驶员侧的乘员，由于其在车内主要是处于休息状态，座椅靠背的角度经常调节到大于设计值。然而，目前的碰撞安全性评价方法中都要求将座椅的靠背角度调节到设计值，使得这些方法只能反映出座椅靠背在这个特定角度下乘员的碰撞安全性，不能较全面反映在实际碰撞事故中的情况。所以有必要研究汽车座椅靠背角度增大后对乘员碰撞安全性的影响。
　　 本文首先采用HYPERMESH、PRIMER等软件建立了某乘用车副驾驶员约束系统有限元模型，并对模型进行有效性验证。利用LS-DYNA软件分析了该车型在正面碰撞时对应于不同座椅靠背角度的副驾驶乘员损伤情况。仿真结果表明:在正面碰撞中，当座椅靠背角度过大时，约束系统效率下降，安全气囊不能对乘员头部和颈部起到有效的保护，乘员的头部和颈部损伤较大。因此，在碰撞之前如果将过大的靠背角度减小则可以提高约束系统效率，降低乘员损伤。
　　 在上述仿真研究的基础上，本文提出了座椅靠背主动调节系统方案。在已有的某乘用车电动座椅靠背调节结构的基础上使用高速电机，同时增加了位置检测机构。当检测到危险可能发生时，座椅靠背自动调整到安全靠背角度，而当危险解除后，座椅靠背由安全靠背角度自动恢复到原来的舒适靠背角度。并且具有手动调节靠背以及舒适角度记忆存储功能。
　　 根据所确定的靠背调节系统的方案，设计了控制系统的硬件电路。主要包括四个模块:电机控制模块、记忆存储模块、位置检测模块、电源模块。并对每部分功能模块的硬件选型，电路设计进行了详细的阐述，采用Altium Designer6.9软件设计了控制系统的硬件电路板。结合硬件电路的特点，采用CodeWarrior开发了一套完整的C语言程序，介绍了程序的流程，详细阐述了每个模块的编程思想。最后通过实验对该控制系统的各个功能进行了检测。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 汽车座椅的结构与性能

1．2．1 汽车座椅的结构

1．2．2 汽车座椅舒适性

1．2．3 汽车座椅安全性

1．3 汽车座椅安全性研究现状

1．3．1 汽车座椅对被动安全性的影响

1．3．2 汽车座椅主动调节系统

1．4 本文研究的主要内容

第2章 副驾驶员约束系统有限元模型的建立与验证

2．1 乘员约束系统仿真分析方法

2．1．1 多刚体法

2．1．2 有限元法

2．2 副驾驶员约束系统有限元模型的建立

2．2．1 车身有限元模型的建立

2．2．2 安全气囊有限元模型的建立

2．2．3 座椅有限元模型的建立

2．2．4 安全带有限元模型的建立

2．2．5 假人有限元模型

2．2．6 副驾驶员约束系统有限元模型的建立

2．3 副驾驶员约束系统有限元模型的验证

2．3．1 碰撞动画对比

2．3．2 假人动力学响应响应对比

2．4 本章小结

第3章 副驾驶员座椅靠背角度对乘员保护影响分析

3．1 座椅靠背角度调节方法

3．2 靠背角度对乘员保护影响分析

3．2．1 头部损伤分析

3．2．2 颈部损伤分析

3．2．3 约束系统效率分析

3．3 本章小结

第4章 靠背主动调节系统设计

4．1 靠背主动调节系统方案设计

4．1．1 直流电机控制设计

4．1．2 位置检测设计

4．1．3 控制系统方案的确定

4．2 控制系统硬件电路研究

4．2．1 控制芯片

4．2．2 直流电机控制模块

4．2．3 位置检测模块

4．2．4 记忆存储模块

4．3 系统PCB板设计

4．3．1 Altium Designer 6．9软件

4．3．2 PCB设计的基本原则

4．3．3 PCB设计

4．4 本章小结

第5章 控制系统软件程序研究

5．1 系统的软件开发环境

5．2 系统软件设计

5．2．1 系统主程序

5．2．2 电机控制模块设计

5．2．3 位置检测模块设计

5．2．4 记忆存储模块设计

5．3 本章小结

第6章 控制系统检测

6．1 系统构造以及性能要求

6．2 控制系统功能检测

6．2．1 座椅靠背手动调节

6．2．2 座椅靠背角度记忆存储

6．2．3 座椅靠背自动调整到安全角度

6．2．4 座椅靠背自动恢复到舒适角度

6．2．5 座椅靠背复位功能

6．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 控制系统C语言程序

附录B 攻读学位期间所发表的学术论文目录