汽车内饰件-扶手设计

扶手设计基础4基本功能•支撑乘客手臂─基本功能要求•保持手臂处于舒适的放松状态─行驶过程中的舒适性•提供多种小物件储存功能─常用小物品：饮料杯、CD、眼镜、钢笔等•提供座椅电动功能的控制单元─电动腰托、电动头枕、自动按摩、座椅滑移功能、电动腿托、加热/通风、前排乘客座座椅位置调节功能等•提供丰富的车内娱乐系统控制单元─DVD控制、车内空调控制、音响/视频接口等•提供其他便利─交/直流电源输出接口、点烟器、DVD遥控器、车载电话等56面套发泡骨架7线束杯托储物盒镀铬条本体总成盖板总成控制总成8Howtodoit!91.与舒适有关的要素2.发泡的设计3.结构部分3.1.转轴点3.2.支架设计4.零部件设计4.1.杯托设计4.2.储物盒设计3.3.骨架设计目录1.位置和舒适性95%的坐姿假人关节的最大活动范围及舒适调节范围1231.位置和舒适性肩部活动角度1.位置和舒适性1.位置和舒适性扶手使用位置的高度影响手臂的支撑状态1.位置和舒适性扶手内侧到两侧HPoint的Y向距离影响手臂展开角度1.位置和舒适性扶手内侧到两侧HPoint的Y向距离影响手臂展开角度Minimum1.位置和舒适性扶手内侧到两侧HPoint的Y向距离影响手臂展开角度1.位置和舒适性Maximum95%假人肘部截面扶手的最小宽度值影响手臂支撑面积1.位置和舒适性扶手的最小宽度值影响手臂支撑面积Min.Width1.位置和舒适性扶手的最小宽度值影响手臂支撑面积Min.Width1.位置和舒适性211.位置和舒适性扶手长度影响手臂舒适性区域ThighlineTorsolineH-PointHpointPlane扶手长度影响手臂舒适性区域1.位置和舒适性扶手角度影响手臂支撑效果扶手翻平角度固定，则扶手设计角度范围为0°～+8°扶手翻平角度可调，则扶手角度调节范围为-10°～+10°8°1.位置和舒适性扶手表面压陷量（最小10mm）影响手臂接触时的舒适程度TrimLayerPlusPad(Lamination)LayerFoamPadLayerHardMaterialLayer扶手结构截面1.位置和舒适性252.发泡的设计2631支撑支架限位轴旋转轴打开状态收起状态打开行程323.结构设计3.1.旋转点布置3.3.骨架结构3.2.支架设计3.4.转轴部分333.1.转轴点34•先找到H点（两侧的H点），画4条约束线UserHpoint3.1.旋转点布置35•根据整椅排布位置，取扶手的竖直方向的截面,初步建立扶手的断面轮廓。–其中扶手上表面边界选用整椅的STO面–下表面边界选择则需要考虑座椅后背安装结构,需留出相应部件间隙(靠背发泡层,靠背面套层,扶手面套层,遮挡布厚度)。–上端边界需配合头枕设计，必须避开头枕骨架及导套，注意检查头枕移动的上下档位，确保在头枕行程内都不会和扶手发生干涉。靠背/扶手横截面3.1.旋转点布置36•在扶手位置的右下方暂定一个旋转点，保证该点到扶手原始状态的背面和底面的垂直距离相等。（如图）并把该点固定住。说明：旋转点距离扶手上表面要适中，要考虑钣金支架、塑料件在运动时和扶手面套的干涉情况，同时确保发泡件的生产工艺性如果旋转点距座椅后背的距离比较小，则旋转过程中，扶手下端容易和座椅发泡处出现干涉。•本案例中暂定扶手厚度的1/3，即到背面的距离30mm。扶手支架/安装点截面3.1.旋转点布置37•由于旋转点已经固定，所以旋转整个扶手轮廓，使扶手打开状态的上表面和水平面呈一定的夹角。（该角度选择参考扶手TDM）按舒适性要求，上图可以看出，上表面高度低于目标值，说明30mm选择得小了。3.1.旋转点布置38•退回到初始状态，重新选择旋转点，选择40mm来寻找旋转点。并把此旋转点固定。3.1.旋转点布置39•再次旋转整个扶手，使扶手打开状态的上表面和水平面呈一定的夹角。从上图可以看出，上表面高出约束的区间。故说明40mm选择偏大。3.1.旋转点布置40•说明正确的旋转点应该在30mm和40mm之间寻找。取值35mm来寻找旋转点，并把其固定住。3.1.旋转点布置41•旋转整个扶手，使扶手打开状态的上表面和水平面呈定角。•这次，扶手上表面基本达到要求。•旋转点的位置也基本地确定完成。3.1.旋转点布置423.2.1.单转轴支架结构设计43•单转轴扶手图示支撑支架限位轴旋转轴打开状态收起状态3.2.1.单转轴支架结构设计打开行程44•优势•即定旋转轴能够满足舒适性要求H点•采用单转轴结构成本较低,结构简单直观.扶手完全打开后,扶手前后舒适性区域满足要求3.2.1.单转轴支架结构设计•为什么采用单转轴结构?•装配方便，快捷45车型后靠背角度扶手打开角度扶手打开后与水平夹角S16111010010D1621081071L_car1151114MODEL_Y1151105Nissan_P32E1151105NMC11111101Rover_R751171107B231111038B211181135•限位槽的位置3.2.1.单转轴支架结构设计目前车型的参数46车型扶手宽度扶手长度旋转轴直径(mm)限位轴直径(mm)S1612374071010D1622363681010L_car197358bolt,M5带肩8MODEL_Y2443391212Nissan_P32E263411108NMC1226365108Rover_R75225443bolt,M6带肩9B23141340bolt,M5带肩8B21131267bolt,M6带肩8•推荐轴直径Φ10mm•各项目轴直径信息:3.2.1.单转轴支架结构设计47车型旋转轴材料限位轴材料S16120MnTiB20MnTiBD16245#45#L_carbolt,M5带肩SWCH10A(类似10#)MODEL_Y(Din1651)9SMn28K9SMn28KNMC120MnTiB20MnTiBRover_R75bolt,M6带肩20#B23bolt,M5带肩20#B21bolt,M6带肩20#•轴材料选择材料:选用拉伸强度较好的合金材料.3.2.1.单转轴支架结构设计48•旋转轴至限位轴距离车型旋转轴和止动轴距离(mm)S16119.5D16230L_car25MODEL_Y30.81Nissan_P32E25NMC125Rover_R7539.6GWM\BMPV\V250_FS_V0835.735B2322.265B2120.1088mm1.两轴间的支架宽度至少保证6~8mm(具体视支架厚度与项目试验要求而定,满足冲压工艺宽度不小于1.5t的要求）3.2.1.单转轴支架结构设计•现生产车型尺寸49衬套在两端增加卡口提供扶手的锁紧力和操作力扶手在打开与收起状态有锁紧力和操作力要求.可具体根据OEM操作力要求调节间距及强度限位轴限位卡口增加衬套后,扶手的锁紧力和操作力由衬套提供.•衬套两端为何设计卡口•卡口设计注意点3.2.1.单转轴支架结构设计50•单转轴容易产生异响问题:行车过程中,扶手处于打开或收起状态，有因为震动而产生异响的潜在风险（NVH/BSR）.JCI-NVH0200-REV0198:1.测试标准A:被测座椅系统需具有代表性.B:六向液压震动台和柔性随机测试Ⅰ(FlextestⅠ)为数码自动控制系统,或者单向震动台必须具有MTS497液压控制器或独立信号控制系统.所有设备必须具有以0.75G点对点加速从5Hz至30Hz.c:测试过程中,测试从20Hz加速到16KHz,声音等级在测试台中心200mm范围内,不能超过60分贝.2.测试方法A:座椅置于合适的路况条件下测试;B:依照JCI动态震动&异响标准,评估座椅异声30秒以上.C:如果存在的噪音,异响或卡嗒声呈垂向正弦曲线,施加0.75G点对点垂向正弦曲线,以0.10Hz/每秒的速率从5Hz加速到30Hz.D:如果不存在噪音,异响或卡嗒声,进入以下E步骤.E:如D成立,重复A步骤;1).乘客座空载和负载情况下都必须测试;2).驾驶座必须在负载下测试.设计约束：必须满足JCINVH测试标准3.2.1.单转轴支架结构设计51•解决方法增加塑料衬套,对轴抱紧:•在扶手打开与收起的运动过程中:衬套与轴单边间距0.2~0.3mm•在扶手打开位置与收起位置:衬套与轴单边间距为零,或者0.2mm之内干涉.•震动产生原因扶手旋转轴与限位轴为运动件,为保证运动时不产生刮擦,需要与金属支撑支架有一定间隙.同时考虑到制造公差,单边间距至少1mm.所以在行驶过程中势必产生震动。间隙3.2.1.单转轴支架结构设计•异响、震动产生原因分析523.2.2.四联杆支架结构设计53•能实现平面范围内上/下，前/后的物体平移•结构简单，容易制造•面结构，可以承受冲击力•惯性力不易平衡四联杆机构运动特点：54四联杆机构应用时容易出现的问题：•操作死点，自锁•操作力不平顺CAE计算的操作力极值点55ADBCEEpsilon扶手结构简图:56四连杆改进前扶手操作力变化曲线，此时,α=26°，β=36.2°.另一种改进方案,因安装孔的限制而放弃，此时,α=17.5°,β=25.7°.四连杆改进后扶手操作力变化曲线,比改进前平顺许多.此时,α=19°,β=26.5°.CAE算得的操作力曲线图573.3.骨架结构58F59非悬空式扶手由于有座垫承载，所以不需要考核垂向强度/刚度60设计约束垂向强度/刚度（VerticalStrength/Rigidity)：从扶手的自由端向后（或从转轴向前），客户指定距离的位置处，垂直向下施加负载F，测量扶手在受力时，加载点的最大偏移量ΔA；撤掉负载F后，测量加载点的最大永久变形量ΔB。3.3.骨架结构说明：垂向强度/刚度只对悬空的扶手进行要求。613.3.骨架结构62设计约束侧向强度/刚度（LateralStrength/Rigidity)：从扶手的自由端向后（或从转轴向前），客户指定距离的位置处，水平向左/向右施加负载F’，测量扶手在受力时，加载点的最大偏移量ΔA’；撤掉负载F后，测量加载点的最大永久变形量ΔB’。3.3.骨架结构63常见的骨架形式全塑料塑料+金属金属型材钣金成型金属型材3.3.骨架结构64骨架截面标准骨架平台3.3.骨架结构65截面轮廓惯性矩截面轮廓惯性矩*说明:由于转轴和限位的距离尺寸相对扶手骨架的长度比例很小,为简化计算,将转轴和支架视作一个支撑点.*说明:上表中计算载荷力是按照增加20%的裕量进行材料强度校核.50扶手骨架材料选择参考推荐骨架受力示意图常见截面惯性矩参数输入表最小截面积截面高H(mm)25450截面惯性矩Iz(mm4)7675.75强度σ(Mpa)173.92施载力F(N)445骨架自由端到转轴的水平距离L1(mm)骨架自由端到施载点的水平距离L2(mm)123hb3HByI123bh3BHzI)4d4D(64I123hb3HByI123bh3BHzI123hb3HByI123bh3BHzI123hb3HByI123bh3BHzI12)rh(3b)RH(3B8)4r4R(yI结合标准骨架平台，根据OEM的具体标准，从下表选择合适的材料3.3.骨架结构664.零部件的设计4.1.杯托设计4.2.储物盒设计674.1.杯托设计68常见杯托种类123固定式手动展开式自动展开式69杯托在车舱内的位置IPFrontConsoleDoorFrontConsoleArmrestSeat70位置/感观：杯子和杯托的位置不能够影响到前臂的舒适区域、控制开关的操作区域、储物盒盖锁扣的操作杯子和杯托的位置不能和乘坐姿态下的乘员的膝部/大腿空间发生干涉杯托的位置和功能必须明显被判断对于展开形式或者带有罩盖的杯托，罩盖必须有标识杯托的操作方式必须能明确的识别位置布置71人机要求：杯托的位置必须满足SAEJ287和乘员最低触摸舒适区域（J1截面)在拿取杯子的路径上不能阻碍的零部件或者表面杯托的位置不能阻碍乘员进/出.并且避免侵占前排和后排乘员的脚部进入空间(