汽車座椅電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的仿真和有限元分析.pdf

1、汽車座椅電機(jī)是汽車座椅的重要組成部分，在現(xiàn)代汽車工業(yè)中引起越來(lái)越多的重視。在中高檔汽車的電動(dòng)座椅中，普遍配置了前后調(diào)節(jié)、上下調(diào)節(jié)、靠背調(diào)節(jié)、頭枕調(diào)節(jié)等多個(gè)位置和角度調(diào)節(jié)功能的電機(jī)。
　　本文研究的座椅靠背電機(jī)是其中之一，專門用來(lái)調(diào)節(jié)座椅靠背的位置和角度。電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)控制著靠背的順逆向旋轉(zhuǎn)，從而滿足駕乘者在舒適和安全上的要求。對(duì)于單個(gè)的電機(jī)，如靠背調(diào)節(jié)電機(jī)，一般包括了電流輸入端總成、電樞和磁瓦總成、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和扭矩輸出端總成等

2、部分，即電子元件部分和機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。電子元件部分的作用是通電和控制，而機(jī)械結(jié)構(gòu)部分——蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是完成座椅調(diào)節(jié)的核心機(jī)構(gòu)，也是研發(fā)難度最高、問(wèn)題最多的機(jī)構(gòu)。根據(jù)座椅電機(jī)實(shí)際應(yīng)用的反饋情況，由于電子元件部分可靠度極高，所以電機(jī)的失效原因常常歸結(jié)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)是否連續(xù)、穩(wěn)定以及強(qiáng)度等是否滿足要求直接影響著電機(jī)的性能。
　　鑒于蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特殊性，本文從物理樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，以該機(jī)構(gòu)的應(yīng)用為首要目標(biāo)，用虛擬樣機(jī)替代物理

3、樣機(jī)，通過(guò)仿真分析和有限元分析，不僅明確了虛擬樣機(jī)技術(shù)在此類電機(jī)設(shè)計(jì)中的可靠性和可行性，也說(shuō)明了可以將仿真分析和有限元分析的結(jié)果有效地反饋到電機(jī)的初期設(shè)計(jì)中去，從而及時(shí)地掌握出現(xiàn)的問(wèn)題并提出改進(jìn)策略。這對(duì)于汽車車窗、天窗電機(jī)和其他座椅調(diào)節(jié)電機(jī)也同樣具有很高的設(shè)計(jì)指導(dǎo)意義。
　　傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)方法通常是從物理樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果中獲取數(shù)據(jù)，過(guò)程往往復(fù)雜、成本高。虛擬樣機(jī)技術(shù)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。
　　本文闡述了國(guó)內(nèi)外汽車座椅電機(jī)的發(fā)

4、展和研究現(xiàn)狀，針對(duì)某汽車零部件制造商的一款新型靠背調(diào)節(jié)電機(jī)，本文引入了虛擬樣機(jī)技術(shù)，與有限元法結(jié)合，提出一種研發(fā)此類電機(jī)的模式，并說(shuō)明了這種模式的實(shí)際意義。
　　本文首先運(yùn)用三維軟件Pro/ENGINEER強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能，完成蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三維模型的建模工作。利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式把該模型導(dǎo)入到多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS中，添加相應(yīng)的約束和驅(qū)動(dòng)，對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了接觸碰撞動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，仿真結(jié)果得到傳動(dòng)比、嚙合頻率和嚙

5、合力。在和物理樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比后表明，該機(jī)構(gòu)與物理樣機(jī)為吻合度很高，虛擬樣機(jī)是可行的、可靠的。
　　為了掌握和明確在實(shí)際試驗(yàn)和使用過(guò)程中機(jī)構(gòu)的破壞機(jī)理，在可靠的虛擬樣機(jī)上，運(yùn)用有限元軟件ANSYS(Workbench)分別對(duì)蝸輪和機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析、非線性接觸分析和模態(tài)分析，分析結(jié)果得到了應(yīng)力、應(yīng)變的分布狀況和危險(xiǎn)位置，以及頻率和主振型，對(duì)改善機(jī)構(gòu)、提高使用性能具有指導(dǎo)意義。本文的有限元分析結(jié)果表明，該機(jī)構(gòu)強(qiáng)度等滿足要求，分析