1．目的及意义
研究目的与意义：

目前随着我国汽车保有量不断增加，二氧化碳、有害气体以及颗粒的排放量也不断增加，使得雾霾天气越来越多的出现在我们的生活中。再加上如今能源紧缺的巨大压力，如何使汽车降耗减排变得越来越重要。解决这一问题最有效的方法之一就是实现汽车轻量化。

汽车轻量化就是通过各种科学的方法和手段对汽车产品进行优化设计，在保证汽车各项综合性能指标符合要求的前提下，采用新型的材料或者优化汽车结构与形状设计，尽可能的降低汽车产品的重量，从而达到减少油耗，降低排放，环保安全的目的。研究表明，汽车所用燃料的约 60% 消耗于汽车自重，汽车的总质量每减轻100 kg，每公里的燃油消耗将减少0.4～0.8 L，CO2排放量也将随之减少。燃油效率提高，意味着降低汽车的耗油量和排污量，改善人类生存环境。同时汽车轻量化也提高了车辆性能，在同样的输出功率下，较轻的车对于发动机来说就是较轻的负载，汽车的操控稳定性也有所提高。所以减少汽车车体重量对于降低发动机的功耗和减少汽车总重量具有双重的效应。

目前汽车的四大系统:发动机、车身、底盘、电器系统都已经在轻量化方面做出较为显著的成果。而汽车驾驶室的内饰以及结构件都比较简单，也可以方便的实现其零部件的轻量化设计。因此近年来不少汽车生产厂商都把汽车内外饰的轻量化作为一个新的突破口和研究方向。汽车座椅作为驾驶室内体积最大的零部件，自然也就成为轻量化的主要目标。如何使汽车座椅在保证安全性、舒适性的同时，减轻其质量，降低其成本成为了广大厂商的主要研究方向。

国内外研究现状：

目前国内外对汽车座椅骨架进行轻量化的技术有两类，一是结构优化和对零部件的模块化设计，二是换用轻质材料或增加轻质材料的使用比重。汽车座椅轻量化设计的结构优化主要有尺寸优化和拓扑优化两类。而材料轻量化技术包括高强度钢、铝合金、镁合金、塑料以及复合材料这几类材料在汽车座椅上的运用。

拓扑优化起源于1904年美国Michell提出的桁架理论，以材料分布为优化对象，通过拓扑优化在均匀分布材料的设计空间中找到最佳的分布方案。美国江森自控公司最早运用拓扑优化技术，开发出了轻量化的靠背骨架，并成功在大众公司某车型上应用。与传统座椅骨架相比，该轻量化骨架能减重约10%。在十几年前国内也进行了相关方面的研究，如中北大学卢建志等通过拓扑优化的方法，对某汽车座椅进行了轻量化设计，研究表明轻量化后，座椅骨架能够减轻质量15%。吉林大学姚为民等也通过拓扑优化对某型汽车座椅进行了轻量化设计，并已经成功应用于实际生产中。但目前不管是尺寸优化还是拓扑优化方法，受限于国家和行业对座椅安全性、舒适性的要求，最终都只能是座椅质量减少10-15%，减重效果比较有限。 {title}

2. 研究的基本内容与方案

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设计的基本内容与目标：

汽车座椅的结构由座椅骨架、表面材料、填充材料以及其他塑料构件组成。对于汽车座椅整体，骨架占到整体质量的70%左右，面料占到总质量的10%左右，其他填充材料和塑料件占总质量的20%左右。由此可见，座椅骨架的质量占了汽车座椅的大部分，而汽车座椅的轻量化主要内容也就是对座椅骨架的轻量化设计。因此本设计的目标就是对座椅骨架进行轻量化设计，同时要兼顾座椅的舒适性和安全性。不能为了实现座椅的轻量化过度使用低密度、低厚度的材料，牺牲了座椅的耐久性与安全性。汽车座椅参考了ECER17标准，我国制定了座椅强度的相关标准要求，GB15083-2006、GB11550-2009中对座椅的强度、头枕的强度进行了规范。因此座椅骨架设计时需要符合相关设计标准要求。在强度符合各项标准的情况下，采用优化设计和选择轻型材料的方法，达到将汽车座椅骨架总成减重10-15%的目标。

拟采用的技术方案及措施；

首先本设计将比较各型材料的优缺点，分别阐述高强度钢、铝合金、镁合金、塑料以及复合材料的特点，综合考虑轻质、经济性与力学性能最终选取最优的座椅骨架材料。

其次在阅读大量文献以及深入调研的基础上，本设计将进行计算，首先初步确定座椅骨架结构的设计方案与参数，并利用现代CAD建模软件对汽车座椅进行轻量化结构设计与零部件建模和虚拟装配。