座椅骨架与车身的连接及有限元分析基础

汽车座椅因为具有很强的专业性和独立性总是作为单独的总成进行生产制造，然后安装在车辆上。在安装过程中，座椅必须牢固地以机械方式连接到车辆上，并且同时需要保证电气连接（安全气囊、电气调节、乘员占位识别等）的正常。如今，电气连接总是通过单独的插头实现。由于其复杂性和高安全要求，将座椅以电气方式和车身连接的尝试还远未达到可以批量生产的成熟度。因此，出于安全原因，我们选择在座椅和车辆之间采用纯机械连接。

螺钉连接方案

常见的紧固形式是螺钉。通常，座椅骨架提供四个孔位，每个角落放置一个。安全带插锁装置旁边的孔是圆形的，直径尽可能小，以便传递尽可能多的力。所有其他孔通常设计为长孔，以补偿出现的公差。螺钉几乎总是与附加的安全紧固胶一起使用，以防由于车辆的持续振动而松动。该紧固胶通常以微薄膜形式直接应用于螺纹。在维修时，会使用新螺钉，涂抹上新的紧固胶。

夹紧套+螺钉的连接方案

在这种解决方案中，座椅导轨在前部插到夹紧套或夹紧钩上，在后部降低以贡献防下潜角度。然后使用两个螺钉固定导轨后端。通过拧紧，使导轨在前部与夹紧套之间产生张力。以实现无间隙的连接。

该系统的一个显著优点是可以实现快速安装，因为在安装过程中不必像使用四个螺钉连接那样调整座椅。此方案座椅事先被调整到预定位置，以便露出后部的螺纹。导轨在前面的连接被夹紧套隐藏。这节省了装配时间，并消除了在调整导轨时不能将其正确锁定的可能性。

螺钉+球形卡簧连接方案

对于可以折叠两次同时还不能拆卸的座椅，我们发明了前面用螺钉，后面用球形卡簧的组合方案。业内称为Ballfix，该球形卡簧的工作原理如下：在图示的黄色圆柱套筒上，均布着四个圆形开口，其内部的四个金属球被允许以规定的尺寸从开口中伸出，但不会脱落(球的直径大于开口的直径)。套筒内部是一个弹簧加载的锥形环，工作状态它会一直将球推开保持在套筒开口位置，工作状态球头会卡在车身地板开口的后面，从而锁定座椅连接。解锁时，锥形环克服弹簧力被向上拉动，以便金属球可以向内移动进入套筒内部，此时座椅已经与车辆地板解锁，如果拉动座椅，整个锁定装置会从地板开口中移出。设计时需要加以注意的是，这个系统对尺寸公差非常敏感。此方案可以于奥迪A2和福特福克斯C-MAX。

座椅导轨+地板导轨组合方案

下面是德系车型早期使用的座椅车身连接方案。

该座椅的特点是，其调节滑轨不全位于座椅上，而是两个导轨被设计为车辆地板的一部分。然后，只需将座椅插入滑轨即可。座椅中间有一个短导轨，包括用于纵向调整的锁紧机构，该导轨上有一个孔，座椅通过该孔用螺钉固定在与车辆地板相连的立柱上。

地板导轨方案

然而，目前的车型也有集成在车辆地板上的导轨：例如，大众T5多用途车在客舱中有四条两米长的导轨，可以容纳第二排和第三排座椅。座椅可以沿着导轨在整个路径上移动，如果需要，可以在指定点把座椅从导轨上拆下来。也在雷诺Espace中找到类似的多功能导轨。

2.有限元分析基础

有限元法是一种综合计算复杂技术系统的数值方法，力几乎可以任何方式作用于该系统。这允许关于力、力矩、应力、应变、位移、流量、压力、速度、加速度、减速度等的表述。可以考查气体和液体以及固体。在座椅开发中使用有限元的方法时，我们只考虑固体材料。

车辆座椅的所有部件在使用时必须承受一定的力，或大或小。在过去，座椅构件仅根据经典机械工程方法和简单的计算公式进行设计，然后向上预留一定的安全系数而已。

随后，将子系统重新组装，恢复成一个整体系统，以计算自由参数。有两种根本不同的方法：

假设插入应力的力值法和假设连接子系统节点位移的位移法。这两种方法可以在几乎任何边界条件下确定构件的应力曲线、载荷吸收和变形，而无需事先构建它们。在开始步中，可以使用刚度方程F=K.v.确定力、力矩、应力、应变和位移等量，该方程构成每个FEM计算的基础。第二步微分方程的推导使得能够在考虑质量和阻尼参数的情况下分析动态过程。由此，可以导出速度、加速度和包括部件的固有频率在内的模态信息。

尽管有限元法的应用范围很广，但有许多边界条件不容忽视。

FEM是比较设计过程中各种技术方案的一种很好方法。因此，在概念决策之前，通常可以对结构的相对性能表现做出有价值的评价。但同时实际构件可达到的实际载荷水平或实际变形可能与计算也可能会产生偏差。因此也不要过分依赖理论计算值。

有限元计算虽然是有计算机完成的，但是其中人(应用程序的用户)的因素也不容忽视。处理艺术是将系统分解成正确的子系统。如果我们把这个任务交给计算机处理，要么会得到一个过于粗糙和不精确的整体结构，要么会得到一个极其精细的结构，其复杂性会导致无限的计算量，从而导致长的计算时间、高的错误风险和高的偏差概率。找到正确的子系统划分方法需要大量的经验积累。