王国军 王军武

摘要：针对汽车座椅调节驱动器断裂失效的问题，通过试验和有限元分析相结合的方法，根据失效的特征提出了优化方案。试验和有限元仿真的结果表明：在设计荷载范围内，优化后结构没有出现断裂现象且结构的输出扭矩增大了75N.m。同时试验结果与有限元结果的误差为5.74%，进一步验证了分析的正确性。

Abstract： In order to solve the problem of fracture failure of actuator for automobile seats adjuster， through the combination of experiment and finite element analysis， and according to the characteristics of failure， local size optimization are proposed. The results of experiment and finite element simulation show that： within the design load range， the optimized structure has no fracture phenomenon， and the output torque of the structure increases by 75N.m. At the same time， the error between the experimental results and the finite element results is 5.74%， which further verifies the correctness of the analysis.

關键词：有限元;强度;优化;驱动器

Key words： FEA;strength;optimization;actuator

中图分类号：TP333.3                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）09-0039-02

0  引言

驱动器在汽车座椅上有广泛的应用，主要调节座椅的高度、角度、前后距离等，以满足驾驶人员开车的舒适性。其中，渐开线少齿差行星齿轮传动有许多优点：如效率高、体积小、传动比大等[1，2]。本文以汽车座椅调节驱动器为研究对象，针对断裂失效的问题，通过试验和仿真分析，提出优化方案，提高了驱动器的强度。

1  驱动器的结构

该款驱动器为K-H-V（N）型少齿差行星齿轮传动，由电机提供动力。根据反馈，该结构出现功能失效，拆机分析如图1所示，可以明显看出：金属滑块出现断裂。该金属滑块联轴器把行星齿与输出轴联结起来，材料为scm415，表面硬度HRC50～55/芯部硬度HRC35～40。

2  建立模型

利用3D软件建立驱动器几何模型如图2所示，根据失效模式重点关注金属滑块的应力分布。

利用ANSYS Workbench进行有限元分析[3-5]。边界条件按照安装方式进行施加，荷载为扭矩。原始金属滑块材料为scm415;优化方案中替换的材料为42CrMo。塑料箱体为PBT GF30，材料力学参数如表1所示，图3为塑料PBT GF30非线性应力应变关系图。

3  结果分析

重点分析失效断裂滑块的应力分布情况，应力云图如图4所示。……