電動(dòng)記憶座椅設(shè)計(jì)

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隨著人們生活水平的提高，對汽車座椅的舒適性要求也越來越高，要求對汽車座椅的調(diào)節(jié)能夠更加簡單、方便、快捷。目前，汽車座椅位置的調(diào)節(jié)多采用基于手動(dòng)調(diào)節(jié)方式的機(jī)械和電動(dòng)控制兩種方式。汽車座椅位置的調(diào)節(jié)主要有三個(gè)方向，即高度調(diào)節(jié)、水平位置調(diào)節(jié)以及座椅靠背傾角的調(diào)節(jié)。 對于家庭使用的汽車，往往由多個(gè)成員駕駛同一輛汽車；當(dāng)不同的駕駛者坐在同一個(gè)座椅時(shí)，由于個(gè)人的身體差異，所需要的汽車座椅的位置各不相同，需經(jīng)常調(diào)節(jié)座椅位置；而目前的大部分汽車座椅沒有記憶功能，使同一個(gè)人在不同的時(shí)間駕駛汽車時(shí)，汽車座椅的位置可能被其他成員改變，而需重新調(diào)節(jié)座椅各個(gè)方向位置，比較繁瑣。座椅在汽車內(nèi)安裝時(shí)，由于不同汽車的內(nèi)部空間不相同，座椅在各方向所能移動(dòng)的位置極限也不同；汽車電動(dòng)座椅在電動(dòng)機(jī)牽引下移動(dòng)，而目前汽車電動(dòng)座椅不能自動(dòng)測量安裝的極限位置，座椅很容易在到達(dá)極限位置時(shí)仍繼續(xù)運(yùn)行，容易使電動(dòng)機(jī)因長時(shí)間工作因堵轉(zhuǎn)狀態(tài)而燒毀。隨著汽車電子化程度的越來越高，汽車電子控制技術(shù)逐步成為了汽車工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，也是各個(gè)汽車企業(yè)競爭的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的汽車機(jī)械控制相比于電子控制無論是在控制精度還是響應(yīng)速度上都存在明顯的劣勢，電子技術(shù)在汽車上的使用甚至已經(jīng)成為汽車設(shè)計(jì)研究部門考慮汽車結(jié)構(gòu)更新的重要手段。同時(shí)汽車及其零部件作為產(chǎn)品，其可用性及方便使用的性能需要提高，所以在汽車及其零部件的設(shè)計(jì)與開發(fā)中需要貫徹以客戶的使用方便性為中心展開。電動(dòng)記憶座椅的優(yōu)勢在于：每當(dāng)裝有普通座椅的汽車替換駕駛員時(shí)需重新調(diào)整座椅的位置,這為駕駛員的操作帶來極大的不便。需要在動(dòng)的基礎(chǔ)上增加位置存儲(chǔ)和恢復(fù)功能,以使駕駛員操作更為方便。本文研究了一種記憶存儲(chǔ)式座椅控制器,駕駛員可以根據(jù)自身特點(diǎn)和駕駛習(xí)慣來調(diào)整座椅的位置,然后進(jìn)行記憶存儲(chǔ),在位置改變后,駕駛員可以使用恢復(fù)展趨勢。一般的轎車都配備有電動(dòng)調(diào)整的座椅,駕駛員可以通過電動(dòng)控制系節(jié)座椅的位置,以獲得良好的視野和座椅的最佳舒適性。然而一輛汽車往往會(huì)被若干個(gè)駕駛使用,每個(gè)駕駛員都需功能進(jìn)行方便的位。乘用車座椅關(guān)鍵核心部件有座椅電機(jī)、滑軌、調(diào)角器、記憶裝置等。這些核心技術(shù)尚掌握在博澤、佛吉亞、江森、愷博等外資和合資企業(yè)手中。中國作為第一大汽車生產(chǎn)國與消費(fèi)國，也迫切需要掌握這些核心技術(shù)，但與外資企業(yè)有一定的差距，國內(nèi)企業(yè)正努力迎頭趕上。電動(dòng)座椅主要部件及在世界上的發(fā)展現(xiàn)狀：座椅電機(jī) 汽車座椅電機(jī)是汽車電動(dòng)座椅的動(dòng)力源，屬于中高檔乘用車配備裝置。座椅電機(jī)主要是永磁直流式電機(jī)。如果按照磁極數(shù)劃分可分為兩極電機(jī)和多極(主要是四極)電機(jī)；如果按照磁極材料劃分可分為鐵氧體電機(jī)和稀土電機(jī)。目前汽車座椅位置的調(diào)節(jié)多采用基于手動(dòng)調(diào)節(jié)方式的機(jī)械和電動(dòng)控制兩種方式。座椅電機(jī)配合機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)座椅在水平抬高和傾斜位置的調(diào)節(jié)。 隨著上級供應(yīng)商對電機(jī)要求的不斷提高，座椅電機(jī)要求在更小的體積下實(shí)現(xiàn)更大的輸出功率，而且還要具有更高的抗噪聲和抗振動(dòng)質(zhì)量水平。國外諸如博世等企業(yè)很早就進(jìn)入了汽車微電機(jī)行業(yè)，積累了非常豐富的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。其產(chǎn)品質(zhì)量在得到認(rèn)可的同時(shí)，他們的研究方向也引領(lǐng)著汽車微電機(jī)行業(yè)的發(fā)展方向?？梢酝茰y，未來汽車座椅電機(jī)的發(fā)展趨勢是朝著體積小巧、輸出功率大、噪聲低、振動(dòng)小以及安裝簡易和快速的方向發(fā)展。 我國在汽車微、小型電機(jī)方面的研究起步較晚，大多數(shù)是根據(jù)國外大電機(jī)的研究資料再展開微小電機(jī)的研究工作，這就不可避免產(chǎn)生很多的錯(cuò)誤計(jì)算。同時(shí)，國內(nèi)在汽車及其零部件的噪聲和振動(dòng)方面的控制與研究也比較薄弱，限制了產(chǎn)品進(jìn)入高端的市場。座椅滑軌 座椅滑軌是座椅總成中最為重要的一個(gè)零部件，具有非常高的技術(shù)含量和專利保護(hù)，其不僅僅是一個(gè)重要的功能件，也屬于汽車安全件之一。座椅滑軌配合手動(dòng)鎖裝置可實(shí)現(xiàn)座椅在水平位置的手動(dòng)調(diào)節(jié)，配合電機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)座椅在水平位置的自動(dòng)調(diào)節(jié)，市場應(yīng)用非常廣闊。在座椅安全性能指標(biāo)中，座椅滑軌需要承受24kN以上的靜拉力，而且要保證滑軌在受到正壓及側(cè)拉等各個(gè)方向的力時(shí)要受力均衡，不能產(chǎn)生功能失效。這就對滑軌截面形狀的設(shè)計(jì)和滑軌原材料本身提出了非常高的要求，需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)滑軌截面，特別是滑軌原材料本身需要抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa以上，而國內(nèi)企業(yè)的鋼材還不能滿足原材料如此高的抗拉強(qiáng)度。 座椅滑軌的另外一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)在于滑軌制造技術(shù)，其要求生產(chǎn)企業(yè)具備非常高的大型精密模具和沖床，而國內(nèi)在這方面的研究也相對落后于國外技術(shù)，不能滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。 在國外，座椅滑軌的主要市場被博澤和佛吉亞等企業(yè)所控制，是許多整車廠的指定供應(yīng)商，其產(chǎn)品技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊和抗拉強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。未來座椅滑軌將朝著質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、集成化和平臺化的方向發(fā)展。 國內(nèi)生產(chǎn)座椅滑軌廠家主要有上海明芳汽車部件有限公司、湖北中航精機(jī)科技股份有限公司等，面對的市場是低端汽車，且其技術(shù)都不能滿足中高端汽車所需的安全和性能等規(guī)范。寧波雙林汽車部件股份有限公司正在研發(fā)通用型座椅滑軌，并實(shí)現(xiàn)了手、電動(dòng)滑軌平臺的統(tǒng)一，已經(jīng)申請了專利。其設(shè)計(jì)與國外座椅滑軌廠家如博澤和佛吉亞等相比較，正在縮短差距。記憶裝置 座椅記憶器在汽車領(lǐng)域中有著非常廣闊的市場，汽車座椅是衡量汽車性能的重要標(biāo)注之一，在追求汽車舒適、便捷的當(dāng)前，駕車人對座椅的舒適便捷性要求也越來越高，電動(dòng)座椅，尤其是帶記憶的電動(dòng)座椅越來越受到汽車消費(fèi)者的青睞。在國外，很多品牌的高檔車都已安置了座椅記憶器；在國內(nèi)，價(jià)格合適、功能齊全的座椅記憶器更受青睞，而且由高檔車向中、低檔車拓展的趨勢。 目前市場上的座椅記憶器一般是采用兩種方式來獲取座椅電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)(即汽車座椅的位置數(shù)據(jù))。一種是利用電位器，這一方案可以記憶較為準(zhǔn)確的座椅位置數(shù)據(jù)，但電位器畢竟是有觸點(diǎn)器件，隨著觸點(diǎn)和電阻圖形的磨損會(huì)導(dǎo)致控制失靈，因此存在檢測精度低與工作壽命短的不足，另外還需要一套與之相配的減速裝置。因此，電位器、減速裝置都為該方案增加了成本。另外一種是利用霍爾傳感器獲取座椅電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，它彌補(bǔ)了前一種方案在成本和壽命上的問題。 座椅記憶器不僅可以調(diào)節(jié)、記憶座椅位置，還可以調(diào)節(jié)、記憶汽車的左、右后視鏡，以及內(nèi)后視鏡的位置，可實(shí)現(xiàn)一鍵將座椅、后視鏡恢復(fù)到駕駛的最佳位置。此外，座椅記憶器的各模塊之間采用LAN總線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣可大大降低汽車線束的使用量。 座椅記憶器一般配置在豪華車型上，摩托羅拉、西門子等國際知名公司生產(chǎn)的記憶器在市場上占有很大份額，幾乎壟斷著座椅記憶器市場，其價(jià)格亦高居不下。座椅驅(qū)動(dòng)器 早期的汽車座椅多采用人工手動(dòng)方式來調(diào)節(jié)座椅的前后位置，操作十分不便。座椅驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)座椅位置的自動(dòng)調(diào)節(jié)。座椅驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)原來為德國IMS公司壟斷。 國內(nèi)研發(fā)并取得成果的企業(yè)并不多，寧波雙林汽車部件股份有限公司通過自主研發(fā)，生產(chǎn)出了國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的水平座椅驅(qū)動(dòng)器，并出口海外，成為世界上最大的座椅驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商之一，打破了國外企業(yè)壟斷該市場的局面。寧波雙林汽車部件股份有限公司生產(chǎn)的座椅驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品特點(diǎn)包括體積小、噪聲低、振動(dòng)小、使用壽命長。能解決現(xiàn)有產(chǎn)品占用車內(nèi)座椅空間大的缺點(diǎn)。增加的彈性減振墊，可以使浮動(dòng)螺母能自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器絲桿及減速機(jī)構(gòu)相對于螺母的嚙合中心位置誤差，大幅度降低調(diào)節(jié)座椅時(shí)的噪聲和振動(dòng)。固定于螺桿上的止動(dòng)盤、浮動(dòng)螺母、螺母支架和絲桿強(qiáng)度高，能將座椅上下導(dǎo)軌連接成一體，保證座椅在汽車受到強(qiáng)力沖擊時(shí)不會(huì)分離，確保了人身安全。 可以預(yù)見的是，未來乘用車必然是朝著低端中配、中端高配的方向發(fā)展，安裝有多極座椅電機(jī)、高強(qiáng)度座椅調(diào)角器、精確記憶裝置和座椅驅(qū)動(dòng)器的汽車座椅將有著廣泛的應(yīng)用范圍，產(chǎn)品市場空間也極為廣闊?？梢哉f，誰先掌握了這些核心技術(shù)，誰就能夠奪得未來市場競爭的主動(dòng)權(quán)，誰也就能夠獲得更大的市場份額。汽車電子控制系統(tǒng)記憶存儲(chǔ)式座椅控制系統(tǒng)是典型的汽車電子控制系統(tǒng)。汽車電子控制系統(tǒng)( ECS)是以單片機(jī)為中心組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),也可以稱作汽車微機(jī)控制系統(tǒng),由電子控制單元( ECU) 、傳感器和執(zhí)行器組合而成。傳感器是信息采集的主要部件,主要用來采集汽車狀態(tài)信息和各種物理、化學(xué)及電信息,并將信號輸入至ECU。由傳感器采集的信號分為模擬信號和數(shù)字信號,模擬信號需要經(jīng)過A /D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再進(jìn)行處理。ECU是汽車電子控制系統(tǒng)的核心部件,能對傳感器傳遞的信息進(jìn)行加工處理,通過預(yù)先編制的控制程序來對信號作出響應(yīng),并發(fā)出各種控制指令,指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。執(zhí)行器是按照ECU的指示進(jìn)行動(dòng)作的部件,主要完成ECU發(fā)出的各種指令。汽車電子控制系統(tǒng)框圖包括汽車電子控制系統(tǒng)框圖和記憶存儲(chǔ)式控制器的功能。本設(shè)計(jì)所研究的記憶存儲(chǔ)式座椅控制器所要實(shí)現(xiàn)的基本功能如下: (1)能夠調(diào)節(jié)座椅前端升降、垂直升降、水平滑動(dòng)以及椅背角度4個(gè)位置; (2)能夠存儲(chǔ)駕駛員調(diào)整后的后視鏡和座椅的位置; (3)能夠調(diào)用駕駛員存儲(chǔ)后視鏡和座椅的位置; (4)記錄3組位置信息。 2、目的、依據(jù)和意義 將電動(dòng)座椅與車載電腦結(jié)合在一起，就可增加座椅的記憶功能，對座椅給中信息參數(shù)實(shí)現(xiàn)智能化管理。全電動(dòng)調(diào)節(jié)的，前后，高低，靠背角度，前后傾斜，某些型號甚至有左右傾斜調(diào)整，都是依靠座椅中電動(dòng)機(jī)控制，你只要撥動(dòng)幾個(gè)開關(guān)就能調(diào)節(jié)在這種電動(dòng)座椅中加一個(gè)記憶芯片，當(dāng)你調(diào)節(jié)到一個(gè)最舒適的位置時(shí)，按下“記憶”鍵，這個(gè)位置就被記住了，如果車被別人開過，座椅被重新調(diào)過，那么，你只要上車后，按“回憶”鍵，座椅自動(dòng)回到你當(dāng)時(shí)設(shè)置的角度。汽車電動(dòng)座椅自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)以單片機(jī)為核心， 通過控制直流電動(dòng)機(jī)，經(jīng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)牽引座椅移動(dòng)，使汽車座椅具有自動(dòng)測量極限位置、手動(dòng)調(diào)節(jié)、位置記憶以及自動(dòng)恢復(fù)功能。該系統(tǒng)使汽車座椅便于安裝， 位置調(diào)節(jié)方便、快捷。二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題主要內(nèi)容：1、 電動(dòng)座椅方案設(shè)計(jì)，包括零件結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)；2、 單片機(jī)用戶板，搭配硬件結(jié)構(gòu)；3、 控制方法及軟件設(shè)計(jì)；4、搭建硬件等比例模型。主要技術(shù)指標(biāo)：1、某車型電動(dòng)座椅進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)；2、實(shí)現(xiàn)記憶功能所需要的硬件結(jié)構(gòu)；3、實(shí)現(xiàn)記憶功能所需要的控制方法，軟件控制，電路結(jié)構(gòu)；4、電機(jī)的選擇；5、實(shí)現(xiàn)四種以上乘坐方式。三、技術(shù)路線（研究方法）調(diào)研并查閱相關(guān)資料確定初步設(shè)計(jì)方案 座椅硬件系統(tǒng)的選擇（電機(jī)與傳感器及大致線路）必要的計(jì)算 零件結(jié)構(gòu) 尺寸設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)是否可行 不可行返回建立軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)必須能夠控制硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是否可行 不可行返回軟件編程序 電路的搭配 保證運(yùn)行完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和說明書進(jìn)一步調(diào)試系統(tǒng) 保證能夠運(yùn)行 四、進(jìn)度安排（1）調(diào)研、資料收集、完成開題報(bào)告 第4、5周（3月23日4月5日）(2) 根據(jù)給出的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 6、7周（4月6日4月19日）(3) 在PRO/E軟件平臺上建立零件的等比例物理模型 第8、9、10周（4月205月10日）（4）利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第11、12、13周（5月115月31日）（5）設(shè)計(jì)1.5萬字說明書一份，零件圖一套 第14周（6月1日6月7日）（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（6月8日6月21日）（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月22日6月 28日）五、參考文獻(xiàn)1劉惟信. 汽車設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社,2001. 2劉惟信. 汽車車身設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社，2004.3余志生. 汽車?yán)碚揗.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.4陳家瑞. 汽車構(gòu)造.下冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5王國權(quán).汽車設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.6王霄峰.汽車底盤設(shè)計(jì)M. 北京:清華大學(xué)出版社，2010.7鄭榮良.汽車電動(dòng)記憶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.汽車科技，2005（2）8李傳至.汽車電子控制系統(tǒng)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.9張金女.汽車電子裝置控制技術(shù)M.哈爾濱黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2000.10衛(wèi)星.汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)應(yīng)用于研究D.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2005.11童長飛.C8051F系列單片機(jī)開發(fā)與C語言編程.北京；北極航空航天大學(xué)出版社.2005.12王小明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社.2002.513黃穎.基于C8051F的耐壓阻抗測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì).微計(jì)算機(jī)信息,2005（8-2）：65-66，5,14714 C8051F31X Datasheet. USA.Silicon Labs，2003.15MC68HC908GT16/8. M68HC08 Microcontrollers Technical Data.Fairchild Semiconductor,2000.六、備注指導(dǎo)教師意見：簽字： 年 月 日