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摘 要： 摘要：眾所周知，汽車座椅是汽車結構中重要的組成部分，也是汽車安全性的重要零部件，起到為駕駛人員提供舒適環境和保護駕駛人員安全的重要作用。因此汽車的座椅安全設計十分重要，座椅的高度、制作材料以及座椅調整幅度都要加以注意。從座椅的設計和制造到
摘要：眾所周知，汽車座椅是汽車結構中重要的組成部分，也是汽車安全性的重要零部件，起到為駕駛人員提供舒適環境和保護駕駛人員安全的重要作用。因此汽車的座椅安全設計十分重要，座椅的高度、制作材料以及座椅調整幅度都要加以注意。從座椅的設計和制造到最后的安裝，都需要注意諸多安全問題。
關鍵詞 汽車座椅;改進
1 新能源汽車座椅輕量化設計原則
在新能源汽車座椅輕量化設計方案中，首先需要明確的是輕量化本身并不是目的。而是需要我們在座椅輕量化所付出的成本和收獲的收益之間達成合適的比例，使采取的輕量化措施是有效的、值得的。在獲益的同時必須首先考慮風險，即要在安全、舒適的前提下，達成座椅輕量化的目標。
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只有在確保座椅安全性的前提下，才能考慮實現輕量化。輕量化設計也遵循木桶理論，輕量化設計也存在應力集中的薄弱環節，這限制了座椅的使用要求，如剛度、強度、使用壽命等。基于理論前提，需要選擇合適的材料、結構、尺寸達到設計目標。
輕量化設計是一個循環的多層級過程，在不同的材料、結構、尺寸的配合方式中進行循環反復。汽車座椅關系著駕駛入和乘客的生命安全，座椅制造材料的選擇最重要的就是安全性，在保障座椅安全性的前提下，考慮座椅的重量問題，其次是材料的成本問題，汽車座椅的大規模生產勢必要用到大規模的材料，如果座椅材料輕量化效果好但成本過高，就不利于推廣生產使用，因此輕量化原則主要有：不妨礙安全、功能;質量更輕，強度更高的材料;先進的結構;適當的尺寸;先進的制造工藝。
2 新能源汽車座椅輕量化設計材料分析
結構優化等方法能降低新能源汽車座椅的質量，但減重效果有限并不能滿足要求，而新的材料應用是用低密度材料代替高密度材料，借助輕量化材料在不改變汽車座椅剛強度，保證行駛安全的前提下，有效減輕汽車座椅重量。即在材料優化的基礎上進行結構優化、尺寸優化、形態優化和工藝優化。
2.1 鎂合金
鎂合金強度高、剛性強，比鋁合金更輕，密度是鋁的2/3，鋼的2/9，是理想的新能源汽車工業輕質材料[2]。隨著鎂合金在新能源汽車工業上的用量增加，鎂合金具有原材料廣泛，成本低，生產加工技術成熟的優勢。鎂合金擠壓型材和沖壓板件剛性強、強度高，能有效減少零部件數量。當前座椅骨架中沖壓鋼板焊接而成的結構件如前主沖壓板、后主沖壓板、頭枕支架、中間鉸軸加強板、側邊鉸軸加強板可以被鎂合金擠壓型材和沖壓板件一體式結構替代。在鎂合金板材上設置加強筋提高剛度并加強連接件之間的連接。與鋼骨架相比，鎂合金骨架不需要多次彎曲、沖壓、沖孔，工藝會更加的簡單，大大降低成本。
鎂合金座椅骨架能有效的減輕整椅質量，鎂合金與鎂合金之間的連接采用氬弧焊，盡量分段焊接，減少焊接變形。但需要注意的是當鎂合金連接鋼鐵材料時，因為兩種材料間存在電位差，會產生腐蝕影響座椅使用壽命，所以采用環氧樹脂結構膠連接、鉚接孔.鋁鉚釘等連接方法能提高結構連接強度規避電化腐蝕的影響。鎂合金骨架剛度、強度、連接方法、可靠性均能達到相關法規的要求，與鋼骨架相比能有效降低百分之五十的質量，實現了新能源汽車座椅輕量化目標。
2.2 鋁合金
鋁合金密度低、強度較高、質量輕、導熱性高，吸收沖擊能力強，密度是鋼的1/3，在汽車工業中已大量應用[3]。鋁合金在汽車工業上應用早，技術成熟，開發成本低。
鋁合金骨架主要結構件有靠背、邊板、椅架。靠背是汽車座椅主要承壓件，邊板連接靠背和椅架，椅架焊接在椅腳固定座上，是最大的承壓件。由低壓鑄造的鋁合金座椅靠背、沖壓鋁合金邊板、軋制鋁合金椅架組合而成的鋁合金骨架與鋼骨架相比能有效降低百分之四十重量。骨架中結構件多采用焊接和螺栓連接，需要注意的是鋁合金骨架滿足相關法規的鋼度強度要求，但從整體上看鋁合金骨架上應力分布不均勻，多集中于各部件連接處，所以螺栓連接更安全可靠。使用鋁合金座椅骨架不僅能減輕新能源汽車整椅的重量，使新能源汽車整體重量下降，減少油耗，還有著良好的減震性，可以提高駕駛員和乘客的乘坐舒適性。鑄造整體式鋁合金零部件能有效減少零部件數量，大大減少了零件焊點數量，減少焊接和裝配工序。采用低壓鑄造成型工藝的零部件還可進行熱處理，進一步提高強度，而且低壓成型鑄件結構緊密，性能更好，更有利于生產薄壁鑄件。鋁合金是良好的輕量化材料，但也存在局部拉伸性不好，容易產生裂紋，易形變，表面易碰傷等問題。
2.3 高強度鋼
相比鎂、鋁合金，高強度鋼在碰撞性能上有著明顯優勢。高強度材料一般分為低強度鋼、高強度鋼、超高強度鋼。屈服強度低于210Mpa的鋼為低強度鋼，屈服強度在210Mpa～550Mpa的鋼為高強度鋼，屈服強度大于550Mpa的鋼為超高強度鋼[4]。在汽車制造領域鋼材料應用廣泛，超高強度鋼制作的座椅骨架與鋼骨架相比能有效降低25%重量，而且成本低，很適合作為一種新能源汽車座椅骨架的輕量化材料。
采用高強度鋼、超高強度鋼制作的汽車骨架抗變形能力強，吸收沖擊能力強，彈性應變區域大，所以高強度鋼在汽車座椅骨架輕量化應用主要通過減薄零件厚度來實現。但由于高強度鋼的延展性低，易產生加工硬化等一系列問題，限制了高強度鋼在新能源汽車骨架輕量化方面的應用。同時，高強度鋼在汽車座椅減重、安全性方面有顯著優勢，但高強度鋼可焊性較差，隨著強度增加還會出現沖壓性變差，回彈量變大等問題。
2.4 碳纖維復合材料
碳纖維復合材料是碳纖維和金屬、陶瓷、樹脂等復合形成的結構材料。碳纖維復合材料質量輕，強度大，密度是鋼的1/4，抗拉強度卻在3500Mpa以上l51，對酸堿鹽等化學物質有很好的耐受能力，很適合替代金屬材料來制作座椅骨架。相比鎂、鋁合金，高強度鋼等金屬材料，碳纖維復合材料在減振性能有著明顯優勢，根據纖維材料，含量的不同，其性能具有較寬的變化范圍。同時，碳纖維復合材料具有高抗變形性、耐腐蝕性、高疲勞的優點。
碳纖維復合材料不僅能滿足新能源汽車座椅的剛強度需求，還能減輕座椅質量。只要降低生產成本和優化生產工藝，碳纖維就能得到廣泛應用。碳纖維復合材料座椅骨架主要分為上橫梁、下橫梁和側板三部分，上橫梁采用真空袋成型，下橫梁和側板采用層壓模壓成型，碳纖維和鋁合金復合所制骨架是一體化成型，通過結構整體化設計，設計思路貫穿產品整個成型過程，大幅減少骨架零部件數量和焊接點，不僅滿足相關法規的剛度與強度要求，而且還能減少連接件數量和制造成本。
在實現材料的輕量化的前提下，運用計算機進行優化結構、優化尺寸等設計，如拓撲優化、有限元分析，通過改變零件的尺寸和結構，在滿足新能源汽車座椅安全性、舒適性等要求的前提下，達到新能源汽車座椅輕量化目的。
3 結論
綜上所述，結構優化減重效果有限，采用輕量化材料成為實現新能源汽車座椅輕量化的首選途徑，簡而言之，就是用性能參數更高的，更輕的材料代替體積質量比較大的部位材料。因此，采用單一的材料會存在局限性，輕量化效果不明顯，不能有效的加強新能源汽車的性能。就輕量化效果而言，碳纖維、鎂合金更具優勢，但較高的原材料成本和新材料的加工工藝會才成為新能源汽車座椅輕量化的主要障礙。——論文作者：孫滿倉