豪华轿车后排座椅.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流豪华轿车后排座椅.精品文档.西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）豪华轿车后排座椅设计年 级：2009级学 号：20097541姓 名：王峰专 业：工程机械指导老师：杨大治老师2013年06月院 系 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化（工程机械） 年 级 2009级 姓 名 王峰 题 目 豪华轿车后排座椅设计 指导教师：杨大治老师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 2009级工程机械 学生姓名 王 峰 学 号 20097541 发

2、题日期：2013 年 2 月 25 日 完成日期：2013 年 6 月 14日 题 目 豪华轿车后排座椅设计 1、本论文的目的、意义 毕业设计是对学生四年学习生涯的一次总结，它以点带线，以线带面地将整个大学四年的知识体系贯穿始终，使学生在做毕业设计的过程中，能进一步掌握和巩固所学基础理论、基本技能和专业知识，并在科学实践中丰富和完善所学的理论知识。 该毕业设计是一个豪华轿车后排座椅设计课题，有较强的实用价值。多功能的座椅对于提高汽车乘员乘坐舒适性，降低疲劳感，提供更多样的功能需求有着很重要的作用。本设计要求学生能运用所学知识，独立设计出适合豪华轿车使用的后排座椅，该同学的设计侧重点在后排座椅机

3、构机械及动力装置的选型、结构参数的计算和校核。通过本次毕业设计，要培养和锻炼学生独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际问题的能力，尤其注重培养学生的创新精神和实践能力。 另外，通过本次毕业设计，将使该生掌握撰写毕业论文的一般步骤及其方法。同时也培养学生文档编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书使用等基本工作实践能力，不仅锻炼学生在遇到困难时冷静分析，独立思考及解决问题的能力，而且培养学生和同学之间相互讨论，相互学习的良好习惯。 2、学生应完成的任务（1）、完成毕业设计选题报告，用中文和外文写出的毕业设计论文摘要； （2）、完成豪华轿车后排座椅设计中所需要的设计计算，满足后排座椅的多

4、向调节功能，完成对所得结构参数的校核； （3）、绘出后排座椅机构总体装配图和零件图（两张零号图纸的工作量）； （4）、完成毕业设计说明书的撰写，不少于12000字。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周）第一部分 整体构思，收集查阅资料，调研 ( 2周) 第二部分 确定总成结构形式 ( 3周) 第三部分 计算结构主要技术、性能参数 ( 4周)第四部分 绘制各零件图和总成图 ( 4周) 第五部分 毕业论文撰写、装订 ( 2周)评阅及答辩 ( 1周)备 注 参考文献 1 王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社，2004 2 陈家瑞.汽车构造.北京：人民交通出版社，2003 3 王积伟.液气

5、压传动与控制.北京：机械工业出版社 2000 4 龚微寒.汽车现代设计制造.北京：人民交通出版社，1995 相关类型汽车资料、数据及参数等。 指导教师： 2013年 2 月 25 日审 批 人： 年 月 日摘要随着国民经济的高速发展，轿车已成为当前非常重要的交通工具之一。我国的汽车工业起步较晚，技术的相对滞后和自主研发能力薄弱等长期存在的问题仍未得到根本解决。轿车座椅是轿车的重要组成部分，它直接影响着人们对轿车的第一感受，随着人们生活水平的提高，科技的发展，人们对生活品质也提出了更高的要求，传统手动调节的轿车座椅已不能满足人民的期望。产品设计者应在设计产品的时候能充分将人的因素、产品使用的环境

6、因素等科学合理的融入到产品的设计之中。利用人机工程学设计出更安全可靠舒适的轿车座椅。首先查找轿车座椅重要部件的设计要求，对座椅的设计有总体的了解，然后查找了人的基本尺寸和坐姿的生理特征，通过人机工程学，充分考虑舒适性和安全性的情况下，初步确定了座椅的主要尺寸和重要结构。座椅底部设计成一个滑槽，并有滚珠来减小摩擦。动力的传递采用螺杆的形式，螺杆有很好的自锁性，可不用额外的锁止机构，这样能使靠背的结构简单，结构紧凑，重量减轻，节约成本。高度调节机构采用两根钢杆X形铰接的形式。动力的传递也是采用螺杆传动。靠背角度的调节采用2K-H型一齿差行星传动的形式，这种结构具有反方向自锁的特性，能很好的让靠背锁

7、止。结构和尺寸确定后用三维建模软件PRO/E画出骨架，并进行运动仿真。然后利用CAD画出主要零件图和装配图。最后对座椅的关键部件靠背做受力分析，保证座椅的安全性。关键词：汽车座椅，结构设计，PRO/E，CAD，人机工程学AbstractWith the rapid development of the national economy, the car has become a very important means of transport. Chinas automobile industry started late, technology is lagging behind and

8、the weak capacity of independent research and development and other long-standing problems remain to be solved. Car seats are an important part of the car, it has a direct impact on peoples first experience on the car, as peoples living standards improve, the development of technology, peoples quali

9、ty of life is also put forward higher requirements, the traditional manual adjustment car seat can not meet peoples expectations. Product designers should design the product when fully human factors, environmental factors such as use of the product into a scientific and reasonable product design. Us

10、e of ergonomic design more secure and comfortable car seat.First, find a car seat individuals important parts of the design requirements, the design of the seat there is a general understanding, and then find the basic dimensions of human physiological characteristics and sitting through ergonomics,

11、 give full consideration to comfort and safety the case of the main seat initially identified and important structural dimensions. Designed as a chute at the bottom of the seat, and a ball bearing to reduce friction. The transmission power used in the form of the screw, the screw has a good self-loc

12、king, can no additional locking mechanism, so make the backrest structure is simple, compact, weight, and cost savings. Height adjusting mechanism uses two steel in the form of an X-shaped hinge. Power transmission also uses screw drive. Backrest angle adjustment using 2K-H type one tooth difference

13、 planetary transmission form, this structure has a self-locking feature opposite direction, so that the backrest can be a good lock. Structure, and size determined individuals using three-dimensional modeling software PRO / E draw skeleton and motion simulation. Then draw the main parts with CAD dra

14、wings and assembly drawings. Finally, the key components of the seat backrest make mechanical analysis, to ensure the safety of the seat.Key words: Car Seats, Structural Design,PRO/E,CAD, Ergonomics目 录第1章绪论11.1本毕业设计的研究意义和内容11.2轿车座椅的相关介绍11.2.1轿车座椅的作用11.2.2轿车座椅的设计要求21.2.3 轿车座椅的组成21.2.3 轿车座椅分类31.2.4轿车座

15、椅的研究现状和发展趋势3第2章 轿车座椅理论研究与设计基础52.1 人机工程学在轿车座椅设计中的应用52.2轿车外形尺寸参数的确定62.2.1人体静态尺寸62.2.2人体H点位置的确定72.2.3轿车座椅尺寸82.2.4 轿车座椅R点的确定8第3章 轿车后排座椅骨架设计93.1 豪华轿车后排座椅主要结构尺寸93.2 豪华轿车后排座椅调节机构的设计和计算143.2.1 前后调节机构的结构设计143.2.2 高度调节机构的原理和相关计算163.2.3 靠背角度调节机构的原理及自锁性分析213.2.4 驱动电机的选型分析283.3 豪华轿车后排座椅电路设计293.4 豪华轿车后排座椅的装配过程30第

16、4章 座椅骨架的强度分析344.1 有限元分析在座椅安全方面的应用344.2 轿车座椅的强度要求344.2.1 轿车座椅的静强度344.2.2 轿车座椅的冲击强度354.2.3 轿车座椅的疲劳强度364.2.4 轿车座椅靠背的静强度分析36结论40致谢41参考文献42第1章绪论1.1本毕业设计的研究意义和内容轿车座椅是轿车非常重要的组成部分，它影响着人们对轿车的第一感受。一把座椅的质量品味很大一部分能体现出这辆车的品质。轿车座椅在保证人员安全的前提下，还必须要保证调节的可靠性、方便性，以及乘坐的舒适性。轿车座椅是伴随着轿车的发展而发展的。从传统的手动调节座椅已逐步过渡到电动调节座椅。现在汽车已

17、不仅仅是代步工具，人们越来越享受驾驶所带来的乐趣，轿车座椅必须要跟得上时代的潮流。轿车座椅现在已全面的向数字化设计、制造、生产方式转化。这既节约了时间又节约了成本。本课题的主要内容是设计出一个安全、舒适、人性化的轿车后排座椅。首先查找了相关资料，包括人体工程学等。再确定座椅调节的机构，并用三维软件将座椅机构的模型画出来，并进行仿真。选取各个零件的材料，用有限元分析软件分析重要部件靠背。然后用CAD绘制出装配图和部分零件图。 本课题的内容可以归纳为以下几个方面： 查找与轿车座椅和人体尺寸相关的资料。 确定座椅的结构尺寸。 绘制座椅骨架的三维模型和仿真。 对靠背进行有限元受力分析。 绘制装配图和部

18、分零件图的CAD图。1.2轿车座椅的相关介绍1.2.1轿车座椅的作用轿车座椅将人体与车体联系在一起，是轿车非常重要的组成部分。轿车后排座椅的一大作用是为乘员提供良好的支撑和合理的体压分布。保证在轿车行驶过程中保证人体的平稳。另一个作用是为乘员提供良好舒适的乘坐环境。现在豪华轿车的各种人性化装置能最大限度的减小轿车在凹凸不平的路面行驶时的震动等各种不舒适感。让乘员能够享受在轿车中的生活。第三个作用是保护乘员的安全。在轿车收到冲击时靠枕能很好的保护乘员的头部和颈部。总之就是轿车座椅在保证乘员安全的前提下能够给乘员舒适的环境。1.2.2轿车座椅的设计要求轿车座椅设计原则是：座椅尺寸与就座者人体测量尺

19、寸相适宜，并可以调节；座椅能使就座者有舒适的坐姿，座椅靠背和尺寸能给予就座者腰部充分的支撑，使脊柱接近于正常自然弯曲的状态；座椅能支持就座者的正确体味且能使就座者保持稳定；座椅能使就座者灵活平稳变换坐姿，进行体态自动调节。具体设计时，需要考虑一下几点：1、座椅结构形式应尽可能适应坐姿的各种活动要求，使就座者保持身体舒适稳定并且能进行准确的控制盒操作。2、座椅可调节的部分的结构必须易于调节，保证在使用过程中已调节好的位置不会改变并不得松动。3、座椅应有足够的强度和刚度，寿命长。并能在发生事故时尽量减少乘员的受伤程度，即具有足够的座椅安全性。4、制造工艺简单，质量小，成本低。5、外形及色彩美观大方

20、，与车身内饰及整车外观协调。6、座椅布置及性能应符合车辆用途及总体设计要求。1.2.3 轿车座椅的组成为了实现座椅位置的调节，普通电动座椅包括若干个双向电机、传动装置和控制电路3个主要部分。双向直流电机产生动力，传动装置可以把动力传至座椅，通过控制开关实现座椅不同位置的调节。（l）电机 电动座椅中使用的电机一般为永磁式双向直流电动机。它通过控制开关来改变流经电机内部的电流方向，从而实现转动方向的改变。（2）传动装置 电动座椅的传动装置主要包括变速器、螺杆传动、及齿轮传动机构等。变速器的作用是降速增扭。电动机轴分别与变速箱相连，动力经过变速器的降速增扭以后，从变速器的输出轴输出，变速器的输出轴与

21、螺杆相连，最终螺杆传动带动座椅支架产生位移。（3）控制电路 控制电路控制电动座椅包括滑动电机、垂直电动机、倾斜电动机，可以实现座椅的前后移动、高度调节、靠背倾斜程度调节、头枕高度调节。1.2.3 轿车座椅分类轿车座椅可分为手动调节式和电动调节式。电动座椅按电机数量又可大致分为以下几种：（1）单电动机式 单电动机式只能对电动座椅的前后两个方向进行调整。（2）双电动机式 双电动机式可以对电动座椅的4个方向进行调整，前后两个方向的位置可以移动，其高低也可以进行调整。（3）三电动机式 三电动机式可以对电动座椅的6个方向进行调整，即不仅能向前后两个方向移动，还可分别对座椅的前部和后部的高低进行调整。（4

22、）四电动机式 四电动机式的调整功能除了具有以上三电动机式的调整功能以外，还可对靠背的倾斜度进行调整。电动座椅装用的电动机最多可达8个，除了保证上述基本运动外，还可对头枕高度、座椅长度和扶手的位置进行调整。1.2.4轿车座椅的研究现状和发展趋势自轿车诞生开始国外就着手研究轿车座椅了，经历了一百多年的历史，和座椅有关的安全标准和法规已经非常健全。早在上世纪60年代，国外很多国家已开发国家或行业内保证性能的各种汽车座椅安全法规和标准，如美国联邦机动车辆实施安全法规（FMVSS）和商业设备制造商协会（BIFMA）的非强制性法规，并开发了多种特殊的测试设备。我国的座位安全法规和标准是参考国外的规则制定的

23、。从国外汽车座椅调研情况看，由于中国轿车行业起步很晚，导致了相对落后的座位设计研究。落后的设计方法是阻碍我国座椅发展的重要因素。我国的座椅安全性标准虽然是参考国外座椅标准制定的，但内容相对简单，要求也偏低。以座椅总成静强度为例，我国标准中要求座椅总成能承受20倍总成重力的载荷，而德国的企业标准中有的则要求其能够承受24倍甚至更高的总成重力的载荷。针对承受冲击时的座椅安全性，国外已经开展了相关的研究，而我国的一些企业由于对座椅研发重视不够，尚未开展专门的研究，这不仅给座椅的安全带来隐患，而且制约了座椅的发展。目前轿车座椅在国际上向电动座椅、悬挂座椅、记忆座椅、轻量型座椅、安全座椅、等方向发展。第

24、2章 轿车座椅理论研究与设计基础2.1 人机工程学在轿车座椅设计中的应用舒适的坐姿使人体重量分布合理。，大腿近似成水平状态，两组自然着地，上臂不负身体重量，肌肉放松，操作时躯干稳定，变换坐姿轻松方便。坐姿状态下，脊柱、骨盆、腿和脚支撑着身体。脊柱由椎骨、骸骨、尾骨组成，是人体的主要支柱，如图2-1所示，椎骨从上到下分为颈椎(共7节)、胸椎(共12节)、腰椎(共5节)三部分，软骨组织和韧带联系着两节椎骨，这样人体可以进行屈伸、侧屈和扭转动作等活动。胸腔由肋椎与肋骨构成，头部由颈椎支撑，人体在坐姿状态下的主要负荷由椎间盘，腰椎、骸骨和承担。图2-1 人的脊椎构造 图2-2 人在不同状态下腰椎弯曲形

25、状图2-2为人体在各种不同姿势下的腰椎弯曲形状。曲线B表示人体松弛侧卧时，脊柱呈自然弯曲状态;曲线C是最接近人体脊柱自然弯曲状态的坐姿;曲线万是当人体的躯干与大腿的夹角呈90时情形，此时脊柱严重变形，椎间盘上的压力不能正常分布。因此，欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然弯曲形态，躯干与大腿之间必须有大约135的夹角，并且座椅的设计应使坐者的腰部有适当的支撑，以便腰曲弧形自然弯曲，腰背肌肉处于放松状态。图2-2为身体在不同姿势下腰椎弯曲的形状。曲线B代表侧卧时脊柱自然弯曲;曲线C是最接近自然状态下脊椎弯曲的坐姿;曲线G是当大腿和人体的躯干角度为90时，严重的脊柱变形使椎间盘上的压力不正常分布。所以，

26、当躯干和大腿必须有一个角度约135时，坐姿下人体脊柱能呈现很自然的状态。人坐着时，座椅支承着大腿和上身的重量。骨盆下的两块圆骨，称作坐骨结节，如图2-3所示。坐姿状态下，坐骨结节处承担着大部分臀部压力，由内而外压力减小。 图2-3表示带有股骨的骨盆部位的前视图，股骨在股节中从连接骨盆的球孔向外伸去。用平的座位，股骨的这一部分在坐骨平面之上，因此不承受过分的压迫。但是，如果座面是斗形的，则弯曲的座面会使股骨趋于向上转动(箭头所示)而受载，造成盟邦肌肉承受反常的压迫，从而引起不舒适感。故需注意避免采用斗形座面。当人长时间坐在一个位置不动而出现肌肉紧张时，稍稍转换身体位置可以促进生物电的活动。图2-

27、3股骨正常位置 2.2轿车外形尺寸参数的确定2.2.1人体静态尺寸人体静态尺寸，着眼于人体天然结构，比如身高、体重、腿臂长度等，是建立人体尺寸模型的基础。国家标准GB 10000-88中国成年人人体尺寸按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。根据相关统计数据，列出了如下我国人体基本尺寸男（18-60岁）第95百分位以及女（18-55岁）第5百分位相关数值，见表2-6：表2-6我国人体基本尺寸尺寸名称尺寸数据（mm）男女坐高958809坐姿劲椎点高641518坐深494401最大肩宽469363坐姿臀宽355310小腿加足高4483422.2.2人体H点位置的确定人体躯干与大腿相

28、连的交接点，即胯点，定义为H点（图2-7）。三维人体模型用于确定轿车车身中人体H点的位置，这一办法已被许多国家的汽车设计机构采用。而且已制定出国际标准ISO 6549： 1999道路车辆H点和R点（臀）测定的程序。我国也制定了相应的国家标准GB/B 115591989 汽车室内尺寸测量用三维H带你装置和GB/B 115631989汽车H点确定程序。大腿杆、座板、背板、和头部空间探测杆等组成模型，各个构件的质量、尺寸以及质心的位置都是以人体的测量数据为根据。座板是仿照人体大腿和臀部，背板仿照成年男子的平均背部。座板和背板的轮廓线是人体背部和臀部轮廓线形状的统计平均值描述。模型的座板与背板相当于在

29、人体胯关节处用转动副相铰接。转动副中心线的左右两侧对称地表有两个H点标记。图2-7三维人体模型2.2.3轿车座椅尺寸乘员座椅的尺寸设计由三个方面构成：椅面的高度，宽度和深度；靠背的高度，宽度和倾角。1、椅面高度。椅面高度应该保持乘员大腿几乎水平，小腿自然竖直，脚掌水平的放在地面上。所以，可取360480mm。2、椅面宽度。适当宽一些方便就座者变换姿势。一般可取370420mm。3、椅面深度。坐深不宜过长，以让背部能靠在靠背上，可取550mm。4、靠背高度和宽度。后排座椅采用高靠背，高度可取750mm，宽度可取500mm。5、靠背倾角。从保持脊柱的正常自然形态，可取95115。2.2.4轿车座椅

30、R点的确定“R”点指制造厂规定的设计H点，为“乘坐基准点”，该点: 1、在考虑了所有的座椅可能调节状态，确定了座椅的乘坐位置。2、具有相对于所设计的车辆的结构建立的坐标。3、模拟人体躯干和大腿铰接中心位置。4、作为安放二维人体样板的参考点。根据轿车座椅R点确定的经验和推荐值，轿车驾驶员座椅R点为距离靠背基准面135mm、距离作为基准面97mm的一点。第3章 轿车后排座椅骨架设计轿车座椅骨架主要分三种：管式骨架、合金铸造骨架和钢质冲压骨架。钢制冲压骨架配置灵活，可安装较多的功能。根据轿车的生产成本和设备能力，本设计选钢制冲压骨架。3.1 豪华轿车后排座椅主要结构尺寸（a）、靠背结构尺寸及力学分析

31、靠背的设计应符合人体背部曲线，防止乘员侧移，给人体后背足够的支撑，当发生意外急刹车造成较大冲击的时候能够保护人体不受伤害，强度刚度应能保证冲击下结构不被破坏。靠背采用Q215-A冲压薄板。图3-1 靠背在ECE-R17中对靠背静强度的规定是对座椅靠背施加相对于座椅参考点R点，大小为530Nm的载荷，座椅应能承受以上载荷，试验后及试验中，座椅骨架、座椅固定点及位移系统、调节系统或锁止系统不得失效。根据轿车座椅R点确定的经验和推荐值，轿车驾驶员座椅R点为距离靠背基准面135mm、距离座位基准面97mm的一点。假设人体背部作用于靠背的力集中于靠背中央。图3-2是靠背受力分析的数学模型。图3-2靠背受

32、力分析=97mm，=135mm，=311mm。，当减小时，OD长度增加，而力矩M不变，所以F减小。同时，角度变大，变小，所以减小。故=时，F对靠背垂直方向的力最大。当=时，座椅靠背的剪力图如图3-3。图3-3剪力图座椅靠背的弯矩图如图3-4。图3-4弯矩图（b）、座椅底座侧板的机构尺寸及力学分析座椅底座侧板通过调角器和靠背相连。一般侧板的左右面通过钢杆相接保证侧板的总体性。侧板下面与座椅高度调节机构相连接。侧板材料选Q275钢板。图3-5,图3-6是侧板出去海绵蒙皮后的尺寸。图3-5 侧板右视图图3-6 侧板主视图当人坐在座椅上且背部没有靠在靠背上时座面的压力最大，假设这个人的体重200KG，

33、对座面的压力F为垂直座面方向，大小为1960N。座面某一侧侧板受力图如图3-7。图3-7 侧板受力图座面侧板的剪力图如下。图3-8 侧板剪力图座面侧板中间处弯矩图最大。设其为M，则M=。弯矩图如下。图3-9 侧板弯矩图最左端和中间的截面如图3-10。图3-10 截面图其中b=0.005m，h=0.06m。由于底座侧板的最左端弯矩为0，中间剪力为0，所以相当应力即为最左端的最大切应力和中间的最大正应力。3.2 豪华轿车后排座椅调节机构的设计和计算3.2.1 前后调节机构的结构设计前后调节机构的材料选用Q275钢前后调节机构是一种水平调节。竖直支撑板在导轨内滑动。导轨内开有两段圆弧槽，里面有球体滚

34、珠，以减小竖直支撑板滑动时的摩擦力。竖直支撑板在导轨内的滑动用螺杆传递动力。螺杆本身是有自锁功能的，所以竖直支撑板不需要额外的锁止机构。图3-11图3-12为前后调节机构结构图。前后调节范围为0105mm。图3-11 前后调节机构图图3-12 局部视图3.2.2 高度调节机构的原理和相关计算（1）高度调节机构的结构形式和工作原理高度调节机构的材料用45号钢。高度调节机构主要由两根杆件通过X型铰接而成。杆件一端上下分别和侧板以及滑槽支撑板相铰接。另一端分别在侧板和滑槽支撑板的滑槽里滑动，当电机通过螺杆驱动杆件一端在滑槽里滑动时即可完成座椅的高度调节。螺杆传动具有自锁性，同理，高度调节机构亦不需要

35、额外的锁止机构。图3-13图3-14为高度调节机构的结构图。图3-13 高度调节机构图图3-14 高度调节机构局部视图（2）调节范围和X形杆件受力的计算为了计算的方便，这里把支撑杆简化成直线。图3-15中AC、BF、EC、BG为支撑杆。支撑杆长度为496.5mm。当座椅座面最低时，支撑杆位置为图中AC、BF，此时支撑杆高度为BC。BC=80mm当座椅座面最高时，支撑杆AC滑动到ED位置。而BF则抬升到BG位置。此时，支撑杆高度为BD。BD=180mmBD-BC=180-80=100mm故，高度调节机构的高度调节范围为0100mm。图3-15 高度调节简化图两根X形杆件受到座面侧板给的竖直向下的

36、力，当座面出于最低端时，杆件受力最大，去座面在最低端时做受力分析，整体受力图如图3-16。图3-16 支撑杆受力图两根杆受力对称，只要分析一根就可以了，取出其中一根做受力分析，受力图如图3-17。图 3-17 单个支撑杆受力图与杆件的夹角=由受力平衡可得由力矩平衡可得由上文分析可知，。所以可得由于弯矩和剪力和轴向力无关，所以把上图中的所有力分解成垂直于杆件的力和重合于杆件的力，而忽视与杆件重合的力，如图3-18。图3-18支撑杆件的剪力图3-19图3-20。图3-19 支撑杆剪力图支撑杆件的弯矩图如下图3-20 支撑杆弯矩图支撑杆的截面如图3-21。图3-21 支撑杆截面其中，b=0.005，

37、h=0.014m。在支撑杆的中间既有最大剪力又有最大弯矩，所以用第三强度理论对支撑杆的中间做强度校核。3.2.3 靠背角度调节机构的原理及自锁性分析1靠背角度调节机构的原理本毕业设计中调角器采用2K-H型一齿差行星传动的形式。角度调节机构包括：定轴齿轮、行星轮、外侧上板、外侧下板组成。其中，外侧上板焊接与靠背侧板下端，外侧下板用螺栓螺母固定于底座侧板。外侧上下板均采用08F钢板。图3-22是调角器的传动简图：图3-22 调角器传动简图=20，=19，=24，=25。齿轮a与外侧上板固连，齿轮b与外侧下板固连。g1-g2为双联行星齿轮，H为转臂。行星轮g1与内齿轮a啮合，行星轮g2与内齿轮b啮合

38、。转动转臂H时，双联行星轮随之转动，从而使定轴齿轮a转动，带动靠背转动。而不转动转臂H时，与靠背相固结的定轴齿轮a受到外力时，由于自锁而不能转动，从而实现靠背的锁止功能。2调角器的自锁性分析（1）平面周转轮系的传动比的计算平面周转轮系的传动比计算不同于定轴轮系。平面周转轮系的传动比计算普遍采用“转化机构”法。这种方法的基本思想是：假想把周转轮系转化成一个虚拟的定轴轮系，借用定轴轮系的传动比计算公式来求解周转轮系中有关构件的转速和传动比。以图3-23周转轮系为例。设轮系中各齿轮及转臂的转速分别为 。现在将周转轮系转化为定轴轮系。为此，假想将每个构件加一个和转臂H的转速大小相等方向相反的公共转速-

39、，此时，转臂H的转速为-=0，转臂静止不动，周转轮系即变成定轴轮系。这个转化而来的定轴轮系为周转轮系的转化机构。图3-23 定轴轮系传动简图由相对运动可知，将周转轮系的每个构件加一个公共转速-后，轮系中的各个构件的相对运动规律并未改变。在转化机构中，转臂H的转速为0，所以转化机构中各构件的转速就是周转轮系各构件相对于转臂H的转速。在周转轮系中各构件相对于转臂H的转速见表3-24：表3-24 构件转速转化表构件原转速转化机构中转速1=-2=-3=-H=-=0此时就可以用定轴轮系的公式来计算周转轮系的传动比，轮系的转化机构传动比的计算公式：表示转化机构的传动比。其中“-”表示在转化机构中转向与原方

40、向相反。把上式推广到一般形式，设轮系中任意两轮1、k的转速分别为,则其在转化机构中传动比为其中，m为周转轮系中从动轮1到k之间外啮合齿轮的对数。（2）轮系的效率齿廓啮合传动时，齿面引起的功率损失取决于齿面间的法向压力、摩擦系数和齿面间的相对滑动速度。而周转轮系的转化结构和原周转轮系相比，两者的差别仅在于给整个机构附加了一个公共的角速度。各对齿廓间的相对滑动速度没有变，摩擦系数也不会发生变化。只要周转轮系中作用的外力矩和其转化机构中所作用的外力矩相等，则齿面间的法向压力也不会变。这说明只要使周转轮系和其转化机构上作用有相同的外力矩，则由齿轮啮合而引起的摩擦损耗功率不变。现在以下图3-25，2K-

41、H行星轮系为例说明。图3-25 2K-H行星轮系设中心轮1和系杆H为受有外力矩的两个转动构件。中心轮1的角速度为，作用于其上的外力矩为；系杆的角速度为。则齿轮1传递的功率为=在其转化机构中，因齿轮1的角速度为，所以在外力矩保持不变的情况下，齿轮1所传递的效率为=（）由（a）式可知，当,即或时，和同号，这说明在行星轮系和其转化机构中，齿轮1主动或被动地位不变，即，若齿轮1在行星轮系中为主动轮，则其转化机构中认为主动轮，反之亦然。当，即时，和异号，这表明在行星轮系和其转化机构中，齿轮1的主从动地位发生变化，即假如齿轮1原位主动轮，则在转化机构中变成从动轮；反之亦然。下面分两张情况讨论。(A)在行星

42、轮系中，中心轮1为主动件，系杆H为从动(a) 或时，齿轮1在转化机构中认为主动件。此时，转化机构的输入功率为=（）。用表示其摩擦损耗功率，则转化机构的效率，所以：（b）在外力矩相同的情况下上述转化机构中的摩擦损耗功率即为行星轮系中的摩擦损耗功率。行星轮系中主动中心轮1输入功率为=，所以当中心轮1为主动，系杆H为从动是，轮系的功率为把（b）带入上式中（b）时，齿轮1在转化机构中变为从动轮，此时在转化机构中从动轮1上的输出功率为=（），此时机构的输入功率等于输出功率和摩擦损耗功率的和，所以转化机构的效率为此时在转化机构中齿轮1为输出件，和方向相反，所以输出功率为负值，因此此时摩擦损耗功率也为负值。

43、由于效率计算公式中，摩擦损耗功率均用其绝对值，所以要把上式的负值改为正值主动中心轮1的输入功率为=，因此，此时行星轮系的效率依旧可以表示为把（c）式代入上式可得(B)在行星轮系中，中心轮1为从动，系杆H为主动 此时依旧有两种可能的情况：(a) 或时，齿轮1在转化机构中认为从动轮。由于在转化机构中中心轮1为从动轮，所以可以按照第一大类中的第二种情况来算其摩擦损耗功率因为在行星轮系中中心轮1是从动件，所以它的输出功率为负值的=，所以行星轮系的效率为将（d）式代入上式可得(b)时，齿轮1在转化机构中变成主动轮，因为齿轮1在转化机构中是主动轮，所以可以按照第一大类中情况1开求其摩擦损耗功率由于在此行星轮系中中心轮1为从动轮，所以其输出功率为负值的=，所以行星轮系的效率为把（e）式代入上式可得综合上面分析可知行星轮系的效率是其传动比的函数，具体的计算公式因主动件的不同而异。计算式一般取0.9。本毕业设计中