[发明专利]一种弹簧回复式座椅设计参数的确定方法

权利要求书

1.一种弹簧回复式座椅设计参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、进行座椅使用时的机械运动力学分析，随着座椅拉杆的移动，相应弹簧的压缩量公式为：Δ＝Lα (1)

公式(1)中，Δ表示弹簧压缩量，α表示铰链张角或座椅仰角，L表示铰链销钉和拉杆与铰链B面的铰接点的距离；

步骤2、弹簧作用在铰链A、B面上的作用力或座椅回复力的公式为：

F＝kΔ＝kLα (2)

公式(2)中，k为弹簧的弹性系数；

步骤3、将座椅的活动部分作为分析对象，弹簧提供座椅仰合后的恢复反力，弹簧力对销钉中心点的力矩起抵抗重力矩的作用，二者相等，公式为：

M＝FL＝kL²θ＝Wc₀ (3)

kL²＝Wc₀/θ (4)

公式(3)与(4)中，L是弹簧重心轴和销钉中心的距离，c0是人体重心的横坐标，即人体对销钉铰点的力臂，c0取决于座椅设计参数θ,β,c₁,c₂,b,d相关；

步骤4、在进行具体设计时，应该使用椅面仰角最大θmax、椅背仰角最大βmax、体重W，参数c1，c2是上下半身的重心与点G的距离；b，d用来确定铰链销钉的位置，它们要使人体正坐时，重心对铰链销钉中心的力臂c0越小越好，座椅设计参数θ,β,c₁,c₂,b,d的相关关系如下：

D:

x_D′＝-r_D′cos(θ₀+θ)

y_D′＝r_D′sin(θ₀+θ)

G:

x_G′＝r_G′cos(α₀-θ)

y_G′＝r_G″sin(α₀-θ)

U:(c₁-b,c₁+d)

x_U′＝x_G′+c₂sin(α+β)

y_U′＝y_G′+c₂cos(α+β)

公式(6)中，上标’表示座椅面发生了α角，椅背产生β角度之后的点；

步骤5、铰链销钉上的作用力和铰链危险截面上危险点的应力状态分析；

步骤6、根据铰链A的断面分析，断裂面是一个穿过销钉的截面，上面的弯曲正应力分布为：

公式(7)中，在座椅工作时后仰时，销钉下的截面附近收弯曲压应力，形心以下受拉应力作用，最大拉应力发生在最下边；

步骤7、铰链的两部分通过销钉连接在一起，B部分和椅面固定在一起，A部分和座椅立柱固结，可见由B传递到销钉上的作用力为：

N_铰＝W+Fcosθ (8)

公式(8)中，θ是椅面的仰角，F是弹簧力；

步骤8、根据步骤3中的公式(3)，公式(8)可以改写为：

公式(9)中，L是铰链A部分上的弹簧重心和销钉中心点的距离，其值却大，销钉上的力N越小；c0是人体的重心的横坐标，与人体仰合状态有关，随时在变化；

步骤9、销钉对圆孔的挤压力作用在半个圆柱面上，引起的挤压应力为：

步骤10、在过圆孔重心的铰链A的横截面上还有弹簧力F-式引起的平均剪应力和压应力

步骤11、综合考虑这几种应力，我们就可以分析这个截面上的危险点1、2、3点的应力状态了，点1：主应力

最大剪应力

点2：主应力为

σ⁽²⁾＝σ_M-σ_F (14)

最大剪应力为

点3：主应力为

σ⁽³⁾＝σ_M+σ_F (16)

最大剪应力

步骤12、弹簧回复式座椅的活动机构的全部受力及构件危险截面上危险点的主应力和最大剪应力要小于金属材料的极限应力，这样就可设计铰链包含销钉、弹簧的机械尺寸和参数。