·290·2016年8月 第10卷 理论前沿 工程技术
五杆机构在汽车座椅中的应用
齐 源
沈阳市中瑞机械有限责任公司，辽宁 沈阳 110000
摘要：通过与四杆座椅高度调节机构的对比，说明五杆机构高度调节的各项优势 关键词：座椅高度调节；五杆机构；舒适性；模块化 中图分类号：TH112 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2016）10-0290-02
Application of five-bar mechanism in the seat of automobile
Yuan Qi
Shenyang JOYRAY machinery Co.，Ltd.；
Abstract ：Comparison of different five-bar mechanism and four -bar mechanism in automobile seat height adjustment. Keywords ：automobile seat height adjustment；five-bar mechanism；Comfort；Modular
引言 性连接，F点与CD 杆刚性连接，J点与BG 杆刚性连接，EF随着汽车行业的发展，汽车座椅的高度调节功能成为座为第一自由度驱动杆，IJ为第二自由度驱动杆，分别驱动椅的普遍配置，四杆机构具有结构简单，运动轨迹唯一的特EF 杆和IJ 杆的长度变化，进行座椅R
点位置的高度调整。 性，因此成为座椅高度调节中较为常用的机构。但是随着乘客对于座椅的舒适性要求不断提高，四杆机构并不能满足所有人群；因此，可控双自由度的五杆机构开始在汽车座椅中开发使用。
本文基于某车型座椅的优化设计实例，通过对比，分析了五杆机构座椅高调和四杆机构座椅高调的差异。
1 座椅高度调节的结构分析
1.1 四杆机构高度调节
如图1所示，为汽车座椅高度调节机构中使用四杆机构做为基础，进行高度调整的平面闭链结构简图。
根据机械原理[1]中自由度的计算公式： F=3n-2PL
式中：n为连杆数量；PL为平面低副数量。
得到该机构为单自由度系统；简图中ABCD 构成基础四杆机构，E点与BC 杆刚性连接，F点与CD 杆刚性连接，EF杆为驱动杆，通过动力驱动EF 杆长度变化，进行座椅R 点
位置的高度调整。
图4
基于某车型座椅，在四杆高度调节基础上，优化为可控五杆机构调节的结构数据如图5、图6所示，其中动力驱动
分别为两个电机驱动丝杆长度变化。
图5 图6
2 五杆高调对座椅的影响
2.1 五杆高调对座椅R 点的影响
分别对四杆机构和五杆机构高度调节进行运动分析，通过轨迹法可以分别绘制出R 点的运动区域，见图1和图4的R 点运动轨迹。
通过对轨迹曲线的对比，可以知道五杆机构在主体结构不变的情况下，拓展了R 点的轨迹范围，既拓展的该座椅的乘坐人群。
2.2 五杆高调对舒适性的影响
该座椅安装在整车上，假设第50百分位人群乘坐该座椅；该座椅在整车上的H 点变化如图7
所示。
图1
基于某车型座椅的四杆高度调节机构的结构数据如图2、图3
所示，其中动力驱动为电机驱动丝杆的长度变化。
图2 图3
1.2 五杆机构高度调节
如图4所示，为汽车座椅高度调节机构中使用5R 型五杆机构做为基础，进行高度调整的平面闭链结构简图。根据机械原理中自由度的计算公式，得出该机构的自由度为2，既为了得到可控的五杆机构，需要控制两个主动杆进行调节。简图中ABGCD 构成基础五杆机构，E点、I点与GC 杆刚
图7
工程技术 理论前沿 2016年8月 第10卷·291·
对于某固定车型，受到整车总布置的影响，第50百分位人群的H 点高度是固定的，对应四杆机构高调座椅仅有U 点能满足该高度要求，对应五杆机构高调座椅有UV 直线段任意位置都可满足该高度要求。
取两个极限U 点和V 点进行分析，U点对应的五杆机构位置如图8所示，V点对应的五杆机构如图9
所示。
和图11所示，为四杆机构高调和五杆机构高调的差异，在设计冲压件时，仅需在壁板冲压件上预留电机安装孔和前连杆铰接孔，就可以随时进行四杆机构高调和五杆机构高调的
切换，满足不同客户对舒适性的要求以及对成本的控制
图10 图11
3 结论
图8 图9
通过对比成员大腿区域距离座椅骨架距离变化，可以看出该座椅骨架可以较大范围内调整大腿距离座椅骨架的距离，进而调整座椅发泡与人体侵入量的变化，从而改善腿部区域压力，调整座椅的舒适性。
同样的，该座椅在各个百分位的人群都有腿部调节的空间以适应各类人群对舒适性的要求。
2.3 座椅的模块化设计
在客户不断要求提升品质、降低成本的要求下，座椅的平台化设计、模块化设计成为座椅骨架开发的趋势。
本文中所述的五杆机构则是模块化设计的实例；如图10
本文为受控双自由度五杆机构的实际应用提供了切实
可行的方案，通过对比了解到，可控双自由度五杆机构应用在汽车座椅高度调节上，既可以拓展乘员的使用范围，还能够提升乘员的舒适性，并且适应当今的模块化设计需求。
至从1997年，丰田在世界上第一次把五连杆双横臂结构应用在汽车的后悬挂系统上以来，我们对五杆机构有着不断研究，五杆机构所具有的结构简单，柔性大，运动变化大等优点，将会在汽车行业上得到更多的应用。
参考文献
[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社，2006.
（上接第289页）
8 0 0 0 0 00 0 000
“0”表示安装锤头，合计安装锤头96个
参考文献
[1]种振宇，董晓春，刘建迅.大同云岗弱黏结性煤配煤炼焦研究[J].山东冶金，2013（4）：19-21.
9 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0
0 0 0
000
11 0 0 0 0 0 0 0 0 012 0 0 0 0 0
0 0
（上接第258页）
6.6 柴油机故障分析及排除方法提示
柴油机工作过程中，操作者应密切注视其工作状态，及时发现不正常现象和故障，应及时找出原因、及时排除。排除故障前应仔细观察故障的症状，并仔细了解分析该柴油机使用、修理和保养情况，并按照先易后难，先简后繁的工作原则确定整修方法，严禁随意乱拆机器来进行检查。
7 结论
通过对柴油机系统机构故障分析，使我们更清楚地认识到故障容易发生的部位以及故障原因，有助于我们提前预防故障的发生，从而降低故障发生的几率，提高工作效率。
参考文献
[1]内燃机[M].济南柴油机厂出版，1978.
·290·2016年8月 第10卷 理论前沿 工程技术
五杆机构在汽车座椅中的应用
齐 源
沈阳市中瑞机械有限责任公司，辽宁 沈阳 110000
摘要：通过与四杆座椅高度调节机构的对比，说明五杆机构高度调节的各项优势 关键词：座椅高度调节；五杆机构；舒适性；模块化 中图分类号：TH112 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2016）10-0290-02
Application of five-bar mechanism in the seat of automobile
Yuan Qi
Shenyang JOYRAY machinery Co.，Ltd.；
Abstract ：Comparison of different five-bar mechanism and four -bar mechanism in automobile seat height adjustment. Keywords ：automobile seat height adjustment；five-bar mechanism；Comfort；Modular
引言 性连接，F点与CD 杆刚性连接，J点与BG 杆刚性连接，EF随着汽车行业的发展，汽车座椅的高度调节功能成为座为第一自由度驱动杆，IJ为第二自由度驱动杆，分别驱动椅的普遍配置，四杆机构具有结构简单，运动轨迹唯一的特EF 杆和IJ 杆的长度变化，进行座椅R
点位置的高度调整。 性，因此成为座椅高度调节中较为常用的机构。但是随着乘客对于座椅的舒适性要求不断提高，四杆机构并不能满足所有人群；因此，可控双自由度的五杆机构开始在汽车座椅中开发使用。
本文基于某车型座椅的优化设计实例，通过对比，分析了五杆机构座椅高调和四杆机构座椅高调的差异。
1 座椅高度调节的结构分析
1.1 四杆机构高度调节
如图1所示，为汽车座椅高度调节机构中使用四杆机构做为基础，进行高度调整的平面闭链结构简图。
根据机械原理[1]中自由度的计算公式： F=3n-2PL
式中：n为连杆数量；PL为平面低副数量。
得到该机构为单自由度系统；简图中ABCD 构成基础四杆机构，E点与BC 杆刚性连接，F点与CD 杆刚性连接，EF杆为驱动杆，通过动力驱动EF 杆长度变化，进行座椅R 点
位置的高度调整。
图4
基于某车型座椅，在四杆高度调节基础上，优化为可控五杆机构调节的结构数据如图5、图6所示，其中动力驱动
分别为两个电机驱动丝杆长度变化。
图5 图6
2 五杆高调对座椅的影响
2.1 五杆高调对座椅R 点的影响
分别对四杆机构和五杆机构高度调节进行运动分析，通过轨迹法可以分别绘制出R 点的运动区域，见图1和图4的R 点运动轨迹。
通过对轨迹曲线的对比，可以知道五杆机构在主体结构不变的情况下，拓展了R 点的轨迹范围，既拓展的该座椅的乘坐人群。
2.2 五杆高调对舒适性的影响
该座椅安装在整车上，假设第50百分位人群乘坐该座椅；该座椅在整车上的H 点变化如图7
所示。
图1
基于某车型座椅的四杆高度调节机构的结构数据如图2、图3
所示，其中动力驱动为电机驱动丝杆的长度变化。
图2 图3
1.2 五杆机构高度调节
如图4所示，为汽车座椅高度调节机构中使用5R 型五杆机构做为基础，进行高度调整的平面闭链结构简图。根据机械原理中自由度的计算公式，得出该机构的自由度为2，既为了得到可控的五杆机构，需要控制两个主动杆进行调节。简图中ABGCD 构成基础五杆机构，E点、I点与GC 杆刚
图7
工程技术 理论前沿 2016年8月 第10卷·291·
对于某固定车型，受到整车总布置的影响，第50百分位人群的H 点高度是固定的，对应四杆机构高调座椅仅有U 点能满足该高度要求，对应五杆机构高调座椅有UV 直线段任意位置都可满足该高度要求。
取两个极限U 点和V 点进行分析，U点对应的五杆机构位置如图8所示，V点对应的五杆机构如图9
所示。
和图11所示，为四杆机构高调和五杆机构高调的差异，在设计冲压件时，仅需在壁板冲压件上预留电机安装孔和前连杆铰接孔，就可以随时进行四杆机构高调和五杆机构高调的
切换，满足不同客户对舒适性的要求以及对成本的控制
图10 图11
3 结论
图8 图9
通过对比成员大腿区域距离座椅骨架距离变化，可以看出该座椅骨架可以较大范围内调整大腿距离座椅骨架的距离，进而调整座椅发泡与人体侵入量的变化，从而改善腿部区域压力，调整座椅的舒适性。
同样的，该座椅在各个百分位的人群都有腿部调节的空间以适应各类人群对舒适性的要求。
2.3 座椅的模块化设计
在客户不断要求提升品质、降低成本的要求下，座椅的平台化设计、模块化设计成为座椅骨架开发的趋势。
本文中所述的五杆机构则是模块化设计的实例；如图10
本文为受控双自由度五杆机构的实际应用提供了切实
可行的方案，通过对比了解到，可控双自由度五杆机构应用在汽车座椅高度调节上，既可以拓展乘员的使用范围，还能够提升乘员的舒适性，并且适应当今的模块化设计需求。
至从1997年，丰田在世界上第一次把五连杆双横臂结构应用在汽车的后悬挂系统上以来，我们对五杆机构有着不断研究，五杆机构所具有的结构简单，柔性大，运动变化大等优点，将会在汽车行业上得到更多的应用。
参考文献
[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社，2006.
（上接第289页）
8 0 0 0 0 00 0 000
“0”表示安装锤头，合计安装锤头96个
参考文献
[1]种振宇，董晓春，刘建迅.大同云岗弱黏结性煤配煤炼焦研究[J].山东冶金，2013（4）：19-21.
9 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0
0 0 0
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11 0 0 0 0 0 0 0 0 012 0 0 0 0 0
0 0
（上接第258页）
6.6 柴油机故障分析及排除方法提示
柴油机工作过程中，操作者应密切注视其工作状态，及时发现不正常现象和故障，应及时找出原因、及时排除。排除故障前应仔细观察故障的症状，并仔细了解分析该柴油机使用、修理和保养情况，并按照先易后难，先简后繁的工作原则确定整修方法，严禁随意乱拆机器来进行检查。
7 结论
通过对柴油机系统机构故障分析，使我们更清楚地认识到故障容易发生的部位以及故障原因，有助于我们提前预防故障的发生，从而降低故障发生的几率，提高工作效率。
参考文献
[1]内燃机[M].济南柴油机厂出版，1978.