座椅系统用于在车内给驾乘者提供支撑，并且在保证方便进出和驾驶操作的前提下为驾乘人员提供一定安全保护和约束。作为重要的内饰功能部件，汽车座椅除了要满足驾乘人员不同体态和坐姿条件下的舒适度和操作要求，后排座椅一般还具有折叠功能，以提供更大的储物空间。某些车型后排座椅还具备座垫和靠背联动调节功能，这使得座椅骨架结构更为复杂，同时更要求骨架拥有足够的强度。

　　某汽车后排座椅问题分析

　　本文研究的某汽车后排座椅采用“40%座垫靠背总成+60%座垫靠背总成”的形式，具有靠背和座垫联动调节功能。

　　在进行车辆在线检查时，发现多例后排左右侧座垫高度不一致的问题。经调查发现，系操作工人在装配座椅时，膝盖跪在座垫上，用力翻起靠背过程中，座椅内部零件受力发生弯曲变形，导致靠背翻起时座垫不能完全抬起，表现为后排左右侧座垫高度不一致。

　　座椅骨架结构主要由靠背骨架、座垫骨架、连杆、摇臂及滑轨等部件组成（见图1）。

图1  座椅骨架结构

　　座椅从折叠状态展开的过程，可将其骨架运动行程简化为连杆运动（见图2），靠背向上翻起过程中，带动连杆向前运动，连杆推动座垫骨架上升，从而实现靠背和座垫的联动调节。

图2  骨架运动情况

　　当操作工人膝盖跪在座垫上，用力翻起靠背时，骨架受力，连杆两端承受挤压力作用，计算可得，当靠背抬起力F达到300 N时，连杆受力F'可达1 800 N。

　　连杆为双片板金焊接式结构，存在3对焊缝。当误操作时，连杆两端承受到较大挤压力，导致连杆变形。此时，连杆不能完全支撑起座垫。

　　失效模式确认

　　通过上述分析，连杆强度不足是导致整椅缺陷发生的主要因素，而其他零部件变形不明显，对该缺陷的贡献量不大。为了更有针对性地制定解决方案，首先要研究零件失效模式，通过试验的方法直观、有效地再现零件失效状态。

　　根据连杆原有安装孔，制作连杆夹具，保证连杆运动自由度，并调整夹具在试验机上的位置，保证连杆与实际受力状态一致。试验时，自上而下以0.2 mm/s的速度加载，待加载力衰减至最大载荷的70%后，停止加载。测试3组样件，平均最大压力值为1.809 kN时，零件变形量约10 mm；当变形量达到28 mm左右时，压力衰减至最大载荷的70%。零件变形最显著位置均为弯头处无焊缝区域，两片钣金张口分离，其它区域无明显变形（见图3）。

图3  载荷/位移曲线及被测部件失效模式

　　结构优化及试验验证

　　由上述试验结果可见，由于连杆弯头处两片钣金之间缺少有效固定，当连杆两端承受挤压力时，两片钣金分别向两侧分离张口，强度较其他区域弱。因此，在此区域加强板金之间的紧固，可有效提高连杆的强度。据此，提出结构优化方案，将连杆弯头处增加2对焊缝。

　　测试3组样件，平均最大压力值为2.644 kN，较之前提高46%；最大载荷时零件变形量约为6.5 mm，较之前缩小约35%；当变形量达到22 mm左右时，压力衰减至最大载荷的70%（见图4）。

图4  优化方案及优化后的载荷/位移曲线

　　结论

　　本文针对某汽车座椅可靠性问题，通过试验的方法确认了零部件失效模式，根据试验结果制定了零部件强度优化方案，并再次通过试验验证了方案的有效性，成功实现了座椅骨架的结构优化。本文亦可为其他类似的现场问题提供解决思路。