汽车座椅骨架轻量化及被动安全研究

某轿车复合材料座椅骨架轻量化研究宋增峰，赵晓昱（上海工程技术大学汽车工程学院，上海201620）来稿日期：2019-12-30基金项目：上海工程技术大学研究生创新项目（E3-0903-17-01096）作者简介：宋增峰，（1993-），男，山东临沂人，硕士研究生，主要研究方向：汽车轻量化设计；赵晓昱，（1968-），女，福建人，博士研究生，副教授，主要研究方向：汽车轻量化设计及碰撞安全性研究1引言汽车轻量化技术对降低燃油消耗、提升新能源汽车续航里程起到巨大作用。

资料表明，每减少10%的汽车自重，可减少5%的油耗，甚至可减少到20%的燃油消耗[1]。

当前，采用轻质材料替换金属材料已经成为轻量化的主流设计方法，在众多轻质材料中，碳纤维增强复合材料（CFRP ）[2]由于具有高比强度、高比模量的特点，加上其优良的可设计性，在轻量化领域应用越来越多。

而现代轿车的座椅是由坐垫、靠背、靠枕、骨架、悬挂和调节机构等组成[3]，其骨架部分一般都是由金属材料制成，重量大且舒适性较低。

所以，利用复合材料代替传统金属材料，减轻座椅的重量并提高其舒适性就显得意义重大。

最近几年，企业推出了碳纤维与工程塑料混合设计的轻量化汽车座椅靠背“CAMISMA ”，此靠背骨架不仅可使座椅保持与以往座椅相同的强度，同时还可以减轻约40%重量；国内学者研究了碳纤维材料替换汽车后排金属座椅骨架的方案，根据碳纤维层合板铺层设计原则，建立了碳纤维（CFRP ）座椅骨架模型，利用有限元软件模拟行李箱碰撞，与原金属座椅骨架试验数据进行对比，从最后结果对比中可以看出，CFRP 材料的座椅骨架强度高于金属座椅，而且其质量减轻了约40%[4]；采用长纤维复合材料（LFT ）替换金属，采用拓扑优化方法分析座椅骨架的重点设计区域和传力路径，得到了长纤维复合材料的座椅骨架新结构[5]；国外学者研究考虑了由形状记忆复合面板形成的复合夹芯板结构和由形状记忆树脂产生的刚性泡沫芯设计形状记忆复合跑车式座椅的方案，测量和讨论所需的力和总变形量[6]；开发了由X 型钢框架加固的聚合物基复合材料（PMC ）制成的汽车座椅框架结构，以低成本降低重量，使用有限元分析（FEA ）设计分析框架结构，并与冲击试验进行比较，以验证制造后的结构安全性[7]。

新能源汽车座椅轻量化设计的探讨随着汽车行业的快速发展，对于新能源汽车的需求也越来越高。

而新能源汽车的座椅轻量化设计成为了一个热门话题。

本文将探讨新能源汽车座椅轻量化设计的相关问题。

一、新能源汽车座椅的轻量化设计背景随着全球环境问题的日益严峻，人们对于能源消耗和废气排放的担忧越来越高。

新能源汽车作为替代传统燃油汽车的一种选择，具有不可忽视的优势。

新能源汽车的电池组和电动驱动系统的重量相对较大，造成了整车的重量增加。

为了提高新能源汽车的续航里程和性能表现，减轻车辆的整体重量显得尤为重要。

座椅作为整车结构中的重要组成部分之一，其轻量化设计具有重要的意义。

二、新能源汽车座椅轻量化设计的意义1. 减轻整车重量：新能源汽车座椅轻量化设计可以有效减轻整车重量，提高续航里程和性能表现。

2. 提高能源利用率：新能源汽车的续航里程与能源利用率直接相关。

座椅的轻量化设计可以减少能源消耗，提高能源利用效率。

3. 提升安全性能：轻量化设计可以减少车辆的惯性质量，提高制动和操作的灵活性，从而提高车辆的安全性能。

三、新能源汽车座椅轻量化设计的方法1. 材料选择：选择轻量化材料是实现座椅轻量化设计的关键。

如采用高强度、高韧性的铝合金或纤维增强复合材料来替代传统的钢铁材料，可以在保证强度的同时减轻座椅的重量。

2. 结构优化：通过优化座椅的结构设计，减少无效负荷和废弃材料的使用，可以大幅度地减轻座椅的重量。

例如采用空心结构、优化布局等方法来降低座椅的重量。

3. 制造工艺改进：改进座椅的制造工艺可以提高座椅的生产效率，降低制造成本。

采用先进的制造技术，如3D打印、激光切割等，可以有效减少座椅的材料浪费，实现座椅轻量化。

4. 功能优化：在轻量化设计的前提下，要保证座椅的舒适性和功能完善。

例如采用高弹性的座垫材料、调节功能齐全的座椅结构等，提高座椅的舒适性和功能性。

四、新能源汽车座椅轻量化设计的挑战与展望1. 材料研发：新能源汽车座椅轻量化设计需要更多的轻量化材料的研发与应用。

新能源汽车座椅轻量化设计的探讨
首先，座椅轻量化设计可以提高车辆的能源利用效率。

在动力系统相同的情况下，车
辆整体质量越轻，所需的动力就越小。

轻量化设计可以减轻座椅自身的重量，降低车辆整
体重量，使车辆在同样动力的情况下行驶更远，相应地提高了汽车的能源利用效率。

此外，在新能源汽车中，轻量化设计有助于延长电池的使用寿命，进一步提高能源利用效率。

其次，座椅轻量化设计可以提高汽车的安全性能。

座椅是汽车安全性的重要组成部分，其设计直接影响着汽车的安全性能。

座椅轻量化设计可以通过提高材料强度、结构刚度等
手段来增强座椅的抗冲击力和承载能力，从而提高汽车的安全性能。

此外，轻量化设计还
可以降低汽车的重心，提高整车的稳定性和操控性，提高车辆的安全性。

最后，座椅轻量化设计可以提高汽车的舒适性。

舒适性是用户选择汽车的重要因素之一，而座椅是影响车内舒适性的重要因素。

座椅轻量化设计可以通过优化座椅结构、布艺
材料等方式来提高座椅的舒适性。

轻量化座椅可以提高车辆内部的空间利用率，增加车内
的活动空间和储物空间，从而提高车辆的舒适性。

总之，座椅轻量化设计可以提高车辆的能源利用效率、安全性能和舒适性。

因此，对
于新能源汽车制造商来说，将座椅的轻量化设计作为提高汽车性能的重要手段之一，不仅
有助于提高产品竞争力，还有助于推动整个汽车工业的可持续发展。

汽车座椅骨架轻量化及被动安全研究汽车安全性一直是汽车制造商在推广自身品牌时所关注的重要问题。

同时，汽车消费者越来越关注汽车的安全性能，特别是对于座椅的要求会更加严格，这是因为座椅是汽车内部安全保护系统的重要组件之一。

因此，汽车制造商从座椅轻量化和被动安全等方面展开了深入的研究。

首先，轻量化是座椅研究的首要目标之一。

目前，许多汽车制造商正在研究如何减少座椅的总重量，以获取更好的燃油效率和更佳的车辆性能。

传统的汽车座椅骨架多采用钢材而构成，然而，如今越来越多的制造商转向使用高强度材料或碳纤维材料取代传统的钢材。

在这方面，碳纤维是最受欢迎的材料之一。

这种材料具有优异的比强度和比刚度，因此很受轻量化的需求所驱动。

碳纤维强度高，抗疲劳、抗高温、抗腐蚀等特性优越，这使得它成为了一种理想的材料。

另外，用碳纤维替代钢材制成的汽车座椅，相比之下重量更轻，且占用空间更少，这对于制造商和消费者来说都是一个好消息。

除了轻量化，被动安全性也是座椅研究的另一个重点。

经过无数次的碰撞测试和安全研究，设计者们已经得出了许多关于座椅被动安全性的结论。

比如，当车辆遭受撞击时，座椅骨架的强度和空间能否有效防止乘客意外碰撞。

此外，座椅的内部缓冲材料，如泡沫、弹簧等的质量和设计也会影响到乘客的安全性。

因此，为提升座椅的被动安全性能，许多制造商注重研发气囊座椅。

虽然类似的座椅研究需要技术和投资，但对于那些注重安全性能的消费者来说，这已经成为了他们选择汽车的最终决定因素。

总结而言，汽车座椅的轻量化和被动安全性研究，是汽车制造商在设计汽车时的必选项。

座椅是汽车内的一个重要部件，如何在确保车辆性能和燃油效率的前提下，提高座椅的安全性能和舒适性，一直是汽车制造商所追求的。

未来，随着新材料的广泛应用和技术的不断革新，汽车座椅的研究和设计将会成为一个越来越重要的领域。

新能源汽车座椅轻量化设计的探讨随着全球环境问题的日益突出，新能源汽车在各国的政策扶持下正逐渐成为汽车行业的发展方向。

而座椅作为汽车的重要部件之一，轻量化设计对于新能源汽车的高效能源利用和减少环境污染具有重要作用。

本文将探讨新能源汽车座椅轻量化设计的相关问题。

新能源汽车座椅轻量化设计的目标是降低整车的重量，从而提高能源利用效率。

传统的汽车座椅多采用金属材料，如钢铁、铝合金等，这些材料比较重，对整车的重量产生较大影响。

新能源汽车座椅的轻量化设计需要选择轻质材料，如高强度轻质合金材料、高性能复合材料等。

还需优化座椅的结构设计，减少材料使用量，提高材料利用率。

新能源汽车座椅轻量化设计需要兼顾座椅的安全性和舒适性。

座椅是汽车中与乘坐者直接接触的部件，安全性和舒适性是其设计的重要指标。

新能源汽车座椅的轻量化设计不能牺牲座椅的安全性和舒适性。

在选择轻质材料的还需要保证座椅的结构强度和稳定性，以及舒适性的设计，如提供良好的支撑和坐姿调节功能。

新能源汽车座椅轻量化设计的成功还需要充分考虑座椅的制造成本和可持续性。

目前，新能源汽车的市场需求正在不断增加，为了降低产品成本和提高竞争力，座椅的制造成本也需要得到控制。

在轻量化设计中，需要选择经济适用的材料和工艺，同时充分考虑材料的可回收性和可再利用性，以实现座椅的可持续发展。

新能源汽车座椅轻量化设计需要与整车的整体设计相结合。

座椅作为汽车内部的一个功能部件，需要与其他部件进行协调，以实现整车的整体设计目标。

在轻量化设计中，需要与整车工程师、座椅设计师和材料科学家等进行紧密配合，尽可能在不影响整体性能的前提下降低座椅的重量。

新能源汽车座椅轻量化设计需要选择轻质材料、优化结构设计，兼顾安全性和舒适性，控制制造成本，实现可持续发展，并与整车的整体设计相结合。

这将为新能源汽车的高效能源利用和减少环境污染提供重要支持。

新能源汽车座椅轻量化设计也是汽车行业技术创新的重要方向之一。

希望本文的探讨能够为新能源汽车座椅轻量化设计提供一些有益的思路，并促进相关技术的进一步发展。

新能源汽车座椅轻量化设计的探讨随着全球对环境保护的需求不断增加，新能源汽车的发展正在成为汽车行业的新趋势。

而其中一个重要方面就是新能源汽车的座椅轻量化设计。

座椅作为汽车内部最重要的部件之一，其重量对整车的能源消耗、续航里程和性能等方面都有着重要影响。

如何实现新能源汽车座椅的轻量化设计成为一个急需解决的问题。

新能源汽车座椅轻量化设计需要考虑材料的选择。

传统汽车座椅的骨架往往采用金属材料，如钢材和铝材。

这些材料具有较高的密度和重量，不利于轻量化设计的实现。

新能源汽车座椅可考虑采用高强度、低密度的材料，如碳纤维复合材料和镁合金等。

这些材料具有出色的力学性能和轻量化特性，可以有效降低座椅的重量。

新能源汽车座椅轻量化设计需要优化结构设计。

座椅的结构设计对其重量以及使用性能有着直接影响。

传统座椅往往采用大量附加件和衬垫，导致座椅结构复杂且重量较大。

为了降低座椅的重量，应该采用简化结构、减少附加件和衬垫的设计策略。

可以利用轻量化设计工具对座椅结构进行强度优化，以减少座椅的材料用量，进一步提高轻量化效果。

新能源汽车座椅轻量化设计需要考虑舒适性和安全性。

座椅作为乘坐的主要部件，舒适性和安全性是不容忽视的因素。

在轻量化设计的过程中，需要保证座椅的舒适性和安全性。

舒适性可以通过优化座椅的人体工程学设计和加强座椅的支撑性能来提高。

安全性可以通过增加座椅的安全设施和采用高强度材料来保证。

虽然轻量化设计会使座椅的重量减少，但舒适性和安全性不能因此而降低。

新能源汽车座椅轻量化设计需要综合考虑整车的性能和成本。

轻量化设计不仅要考虑座椅本身的轻量化效果，还要考虑其对整车的综合影响。

轻量化设计可能会影响到整车的操控性能、加速性能和制动性能等方面。

在进行座椅轻量化设计时，需要综合考虑其对整车性能的影响，以达到平衡和综合优化的目的。

轻量化设计可能会增加座椅的制造成本和材料成本。

在进行轻量化设计时，需要充分考虑座椅的制造成本和使用成本，以确保设计的可行性和经济性。

新能源汽车座椅轻量化设计的探讨随着对环保意识的不断增强和对能源资源的日益稀缺，新能源汽车已经成为汽车行业的发展趋势。

而座椅作为汽车内部的重要部件，其重量轻量化设计也成为了新能源汽车设计的重要方向之一。

本文将探讨新能源汽车座椅轻量化设计的意义、方法和挑战。

新能源汽车座椅轻量化设计的意义主要体现在以下几个方面。

一方面，座椅的重量轻量化可以降低汽车整体的重量，从而提高车辆的能源利用效率，延长电池续航里程。

轻量化设计可以减少座椅对车辆结构的影响，降低车辆噪音和振动，提高乘坐舒适性。

轻量化设计还可以减少座椅对环境的影响，减少材料消耗和废物产生，符合环保要求。

新能源汽车座椅轻量化设计的方法可以从材料和结构两个方面进行。

在材料方面，可以选用轻量高强度的材料，如碳纤维复合材料、镁合金等，以减少座椅的重量。

在结构方面，可以采用中空结构、网状结构等，以实现轻量化设计。

新能源汽车座椅轻量化设计也面临一些挑战。

新材料的应用还面临技术和成本的限制。

碳纤维复合材料的制造成本较高，生产工艺也较为复杂。

座椅的轻量化设计需要考虑安全性能的保证。

座椅作为汽车内部的安全设施，其抗冲击和抗压能力需要得到保证。

座椅的舒适性也是轻量化设计需要考虑的因素之一。

为了克服这些挑战，可以采取以下措施。

一方面，加强材料研发，寻找更加轻量化、高强度、低成本的材料。

优化结构设计，考虑座椅的力学特性和人体工程学要求，实现轻量化与舒适性的平衡。

新能源汽车制造企业可以加强合作，共享技术和资源，降低研发和生产成本。

新能源汽车座椅轻量化设计具有重要的意义和挑战。

通过选用轻量高强度的材料和优化结构设计，可以实现座椅的轻量化，提高新能源汽车的能源利用效率和乘坐舒适性。

随着材料科学和工程技术的不断发展，相信新能源汽车座椅轻量化设计的实现将为新能源汽车的发展带来新的机遇和突破。

技术与检测Һ㊀汽车的座椅骨架ＣＡＥ整体分析及轻量化设计樊磊磊摘㊀要：近年来，虽然我国不断扩建和新增汽车座椅制造厂，汽车座椅制造效率也得到了显著提升，但是主要集中在北部城市地区㊂我国南方大部分的工厂和乡镇的汽车座椅改进没有得到及时有效的优化㊂因此，我们应当注重工厂的汽车座椅骨架设计情况，引入改进的轻量化设计设施，着重加强汽车座椅制造工作㊂文章通过阐述汽车座椅的相关理论，分析汽车座椅ＣＡＥ整体分析在今后的展望，并提出切实可行的建议，以供读者参考㊂关键词：汽车座椅骨架；ＣＡＥ整体分析；轻量化设计；汽车制造一㊁引言从国内整体的角度而言，汽车座椅的骨架ＣＡＥ分析技术的改进设计处理打破了多个条条框框的约束，对汽车座椅制造而言也更有指导意义㊂汽车座椅制造的核心也就在于汽车座椅制造需要依据明确的指标与标准进行产品㊁服务以及工作流程的必要改善，通过实现既定的标准来提升汽车座椅制造的核心竞争力㊂二㊁汽车座椅ＣＡＥ整体分析的相关理论（一）汽车座椅骨架ＣＡＥ分析的含义汽车座椅改进设计设备的主体工艺采用的是 计算机模拟＋数据分析 汽车座椅制造，这种汽车座椅制造设施有着很高的生产效率，并且依托智能数据分析平台，建立了自动控制和检测区域汽车座椅改进含量的系统㊂汽车座椅改进设计代表着工厂的汽车座椅骨架设计可以实现在设备正常运行时不需要人员的巡视和维护，并且一旦出现问题，改进设计系统中的智能操作体系会迅速响应并检修㊂（二）轻量化设计在汽车座椅制造的应用现状随着轻量化设计的多年应用，逐渐建立起了轻量化设计的进口汽车座椅改进档案，其中对于轻量化设计的产品质量㊁品类㊁事故风险等都进行了标记，并且及时地反馈给汽车座椅改进企业的管理层进行处理，随后以更高的轻量化设计效率来获得更多的重视㊂而改进设计模具骨架ＣＡＥ分析技术让传统的汽车座椅工作者们认识到了不断学习和发展的重要性，促使汽车座椅制造内部整体呈现比学习比赶超的氛围㊂而只有追求更高的水平，汽车座椅制造也能够进一步获得可持续发展的优势，保持常胜的状态㊂而除此之外汽车座椅制造可以辅助汽车座椅制造制定更为可信也可及的目标，并通过对比分析来不断发现新的目标，可操作性较强㊂三㊁汽车座椅骨架ＣＡＥ分析技术在今后的应用展望（一）轻量化设计让工厂的汽车座椅骨架设计更科学随着新时期信息化技术的蓬勃发展，多种互联技术的创新发展也应运而生，但是不可否认的是轻量化设计的效率提升也有广阔的工作范围㊁灵活的可操作性及较为复杂的任务特性，轻量化设计的效率提升仍旧是重中之重㊂汽车座椅骨架ＣＡＥ分析对轻量化设计的效率管理建设的管理问题主要体现在两方面：首先员工自身专业素养和岗位职责履行问题不能得到很好的保障；其次主办业务方面的客户在风险防控方面也没有充分的把握和衡量；与此同时，国内的汽车座椅骨架ＣＡＥ分析需要将风险评估纳入整体的管理评价中，通过增强汽车座椅骨架ＣＡＥ分析内部控制的力度，来调节汽车座椅骨架ＣＡＥ分析的工作氛围和环境，并进一步排查各方面的风险和问题，搭建更为合理有效的制度政策，科学合理的进行相关布局㊂（二）轻量化设计需要更严谨的风险调控纵观国内轻量化设计的效率管理的发展，可以明显发现国内的轻量化设计的效率建设在平台建设与组织管理方面存在明显的问题，即缺乏行之有效的沟通协调机制㊂因此汽车座椅骨架ＣＡＥ分析相关人员内部应当建立起切实可行的沟通协调机制与督察体系，相关负责人要承担起对口的汽车座椅骨架ＣＡＥ分析内部管理工作职责，切实的进行汽车座椅骨架ＣＡＥ分析长期的风险调控㊂（三）汽车座椅让生产计划安排更合理轻量化设计应当在汽车座椅制造体系研究之初结合轻量化设计的发展实际，从多方面进行全方位的考虑㊂只有选择了更恰当㊁更适合轻量化设计发展的标杆，才能够在汽车座椅制造中行之有效的执行，并且分析差距和问题所在，实现对过去的超越和对目标的实现，整体提升轻量化设计的发展水平；同时轻量化设计的发展也对效率提升有明显的作用；国内的轻量化设计的效率建设在平台建设与组织管理方面缺乏行之有效的沟通协调机制与对应的执行和督察体系，长期导致汽车座椅骨架ＣＡＥ分析的发展进度缓慢㊂（四）轻量化设计促进资源应急调配机制的建立除此之外，国内轻量化设计的效率管理建设管理的发展核心问题在于汽车座椅骨架ＣＡＥ分析的内部管理意识与资源的应急调配机制㊂因此在工业互联网的发展背景中，国内汽车座椅骨架ＣＡＥ分析可以融合更多方面的元素，开展完善的汽车座椅骨架ＣＡＥ分析人才建设制度，并通过创新人才管理体系来进一步完善资源应急调配机制的建立，同时建立健全国内大数据平台建设管理汽车座椅骨架ＣＡＥ分析的管理体系，增强对管理人员的对应安全技能培训，力争为工作开展进行顺利的资源保障㊂四㊁结语综上所述，建立改进设计的模具骨架ＣＡＥ分析技术设施是刻不容缓的，其意义也是毋庸置疑的㊂因此，应当从多个方面进行全方位的分析轻量化设计的效率问题㊂只有选择了更恰当㊁更适合轻量化设计发展的目标，才能够在汽车座椅制造中行之有效的执行；通过分析差距和问题所在，实现对过去的超越和对目标的实现，合理的安排生产计划，并逐步完善汽车座椅制造中的资源应急调配机制，整体提升轻量化设计的生产效率及发展水平㊂作者简介：樊磊磊，上海臣泰制管有限公司武汉分公司㊂５４１。

长纤维复合材料乘用车后排座椅骨架轻量化设计长纤维复合材料是一种采用长纤维增强的热塑性或热固性基质的复合材料，具有重量轻、强度高、刚度高等优点。

在汽车行业中，长纤维复合材料被广泛应用于车身、座椅等部件，以实现轻量化设计和提高汽车的安全性能和乘坐舒适性。

乘用车后排座椅是车辆内部最为重要的部件之一，对于驾驶者和乘客的乘坐舒适性和安全性能有着至关重要的影响。

因此，乘用车后排座椅在设计过程中需要综合考虑结构强度、乘坐舒适性、重量和成本等因素。

在这些因素中，重量是十分重要的，因为过重的后排座椅会增加车辆的整体重量，导致燃油消耗的增加。

为了实现乘用车后排座椅的轻量化设计，可以采用长纤维复合材料来替代传统的金属骨架。

首先，根据座椅的重量和结构强度要求，选择合适的热塑性或热固性基质材料。

然后，在基质内添加长玻璃纤维增强材料，进一步提高材料的强度和刚度。

通过控制纤维长度和含量，可以调节材料的性能，实现最佳的应力分布和刚柔性的平衡。

在设计座椅骨架结构时，要考虑乘客的身体重量和身体部位所承受的力。

通过结构优化和仿真分析，可以确定骨架的拐点位置、横梁和竖柱的截面形状和尺寸等，尽可能减少材料的消耗和重量。

在制造过程中，可以采用模塑工艺，将热塑性基质和增强材料制成连续的长条，然后进行热压成型，形成骨架的各个零部件。

这种工艺具有生产效率高、成本低、产品质量好等优点。

最终，经过乘坐舒适性和强度试验验证后，该设计方案可以实现减重30%以上，强度和刚度性能优于传统的金属骨架，且可以降低生产成本和能源消耗。

同时，采用长纤维复合材料还可以使后排座椅的外观更加美观，增加车辆的科技感和时尚度。

综上所述，长纤维复合材料乘用车后排座椅骨架轻量化设计具有重要意义。

通过综合考虑材料性能、结构设计和制造工艺等因素，可以实现优良的性能和成本效益，提高乘坐舒适性和安全性能，为汽车工业的可持续发展做出贡献。

除了乘用车后排座椅骨架之外，长纤维复合材料在汽车制造中还有很多应用领域。