基于拓?fù)鋬?yōu)化的輕量化座椅延伸裝置的優(yōu)化設(shè)計與實驗設(shè)計

在這項研究中，一個輕量級的座椅延伸裝置被設(shè)計為一種便捷的車輛裝置。我們提出了一種解決方案，通過將座椅延伸支架的材質(zhì)從金屬改為塑料，并通過應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計和實驗設(shè)計方法，在短時間內(nèi)輕松優(yōu)化復(fù)雜型材的拓?fù)鋬?yōu)化模型。在拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計期間，在設(shè)定參數(shù)之后通過應(yīng)用約束和通過設(shè)計實驗方法推導(dǎo)出基本形狀后，執(zhí)行座椅延伸的最佳輕量化設(shè)計（DOE）。該研究通過將其與有限元分析以及實際模型進(jìn)行比較來驗證。

車輛座椅形成一定的尺寸并且不能調(diào)節(jié)，因此駕駛員由于座椅與他或她的身體尺寸不兼容而感到不舒服。例如，座椅可能不能夠充分支撐長腿的駕駛員的大腿，從而增加駕駛員在長途途中的疲勞。為了克服這種不便，開發(fā)了一種座椅加長裝置，以便長腿的駕駛員可以將座椅前部延伸到固定距離，以減少駕駛員腿部的疲勞。該裝置的操作結(jié)構(gòu)如圖1所示。座椅伸展裝置包括向前突出以支撐駕駛員大腿的上部面板，用于駕駛者的重量的支撐件（包括實際上使座椅伸展件突出的內(nèi)部模塊）以及與支撐件結(jié)合的緩沖墊板、座位。在這三個部件中，應(yīng)用于現(xiàn)有產(chǎn)品的支架是一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因為它必須包括內(nèi)部模塊，內(nèi)部模塊由金屬制成并占座椅延伸裝置重量的30%。在這項研究中，復(fù)雜形狀的支撐被設(shè)計成簡單形狀的支撐，并且材料從金屬變?yōu)樗芰希詫崿F(xiàn)最佳拓?fù)湓O(shè)計和座椅延伸的輕量化設(shè)計。

與傳統(tǒng)座椅延長件的重量相比，本裝置重量減輕，而且Z軸的位移減小。提出了滿足所需強(qiáng)度的輕量級優(yōu)化模型。通過與制作的測試模型以及有限元分析模型的比較，驗證了本研究所提出的輕量級優(yōu)化設(shè)計方法的有效性。

圖1 座椅擴(kuò)展的運(yùn)行狀態(tài)圖