前排座椅系统模块设计指南pdf
2024-04-08 认证资质
文件编号: 版本号: 前排座椅系统模块设计指南 前排座椅系统模块设计指南 目 录 1 前排座椅系统概述 1 1.1 前排座椅系统定义、分类与命名 1 1.1.1 前排座椅系统定义 1 1.1.2 前排座椅系统分类与命名 1 1.2 前排座椅系统通用要求 1 1.3 前排座椅系统功能描述 1 2 前排座椅系统模块设计开发流程 2 2.1 前排座椅系统开发流程 2 2.2 前排座椅系统开发各阶段输入定义 4 3 前排座椅系统详细设计 5 3.1 前排座椅系统模块设计要求 5 3.2 前排座椅系统结构 5 3.2.1 骨架结构 5 3.2.1.1 靠背骨架 6 3.2.1.2 坐垫骨架 6 3.2.2 机构件结构 7 3.2.2.1 滑轨 7 3.2.2.2 调角器: 8 3.2.2.3 升降机构 9 3.2.3 发泡 9 3.2.4 塑料饰件 10 3.2.5 面套 10 3.2.6 头枕 10 3.2.7 其他附件 11 3.3 前排座椅总布置设计 11 3.3.1 靠背断面设计 11 前排座椅系统模块设计指南 3.3.2 坐垫断面设计 12 3.3.3 防下潜区域 13 3.3.4 侧气囊布置 14 3.3.7 座椅H 点 15 4 前排座椅系统模块设计评审及验证 15 4.1 设计评审项目列表 15 4.2 设计验证内容及方法 18 4.2.1 头枕静强度试验 18 4.2.2 靠背及调节装置强度试验 18 4.2.3 座椅固定装置、调节装置、锁止装置和移位折叠装置的强度试验(静态) 18 4.2.4 座椅固定装置、调节装置、锁止装置和移位折叠装置的强度试验(动态) 19 4.2.5 头枕吸能性试验 19 4.2.6 行李箱后撞试验 19 5 前沿技术 28 5.1 全天候座椅 28 5.2 坐垫长度调节 28 5.3 腰托集成按摩系统 29 5.4 腿托集成脚蹬 29 5.5 主动式头枕 29 5.6 主动式反潜 30 5.7 预防碰撞安全系统(Precrash Safety System) 30 5.8 小冰箱及酒柜 30 5.9 小桌板 31 6 座椅相关法规标准 31 前排座椅系统设计指南 前 言 本指南规定了座椅系统的概述、设计流程、详细设计、设计评审验证、以及前沿技术等。 本指南暂时没办法识别是否涉及专利技术。 前排座椅系统模块设计指南 1 前排座椅系统概述 汽车座椅作为汽车内饰的重要组成部分,不仅体现在安全方面,当发生意外事故时,可保护乘员避免 或减少伤亡,同时作为装饰件,与整车造型风格、色彩协调一致,给人以美感。 1.1 前排座椅系统定义、分类与命名 1.1.1 前排座椅系统定义 供一个成年乘员乘坐且有完整装饰并与车辆结构为一体或分体的乘坐设施,它具备如下功能: ⑴ 支撑乘客,即保证乘客长时间处于稳定的乘坐位置,且适应任何体重体型的乘客乘坐。 ⑵ 提供正确的驾乘位置,即对头部,手臂,膝部空间做定位,保证驾驶者的视野范围,保证 驾驶者的操控空间。 ⑶ 提供舒适的驾乘体验。 ⑷ 保护乘客,即防止乘客前后左右移动,防止乘客下潜滑动,且安全带系统在座椅上的,座椅 骨架必须能承受碰撞载荷,头枕系统保证乘客在发生整车碰撞时颈椎头部受到保护。 1.1.2 前排座椅系统分类与命名 汽车座椅按结构及形式可分为整体式座椅,组合式座椅,可调式座椅以及固定式座椅等数种;按 形状可分为长条式座椅,斗式座椅,高靠背座椅,中靠背座椅以及低靠背座椅等;按用途及位置可分 为单人座椅,多人座椅,驾驶座椅及副驾驶座椅等;按照包覆面套不同可分为织物座椅,仿真皮座椅 以及真皮座椅;按调节形式不同可分为手动座椅和电动座椅;按调节复杂程度可分为四向,六向以及 八向。 1.2 前排座椅系统通用要求 目前国内汽车座椅强制性标准有: GB8410 汽车内饰材料的燃烧特性 GB11550 汽车座椅头枕的性能要求 GB11552 汽车内部凸出物 GB13057 客车座椅及车辆固定件的强度 GB14167 汽车安全带安装固定点 GB15083 汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法 1.3 前排座椅系统功能描述 目前量产车型中前排座椅具有如下功能: 手动四向调节,手动六向调节,电动六向调节,电动八向调节; 安全带未系警示,侧气囊,防下潜系统,主动式头枕,两向可调头枕,四向可调头枕,DVD头枕; EZ-entry功能,手动腰托,电动腰托,腿托,按摩系统,加热系统,通风系统,鞋盒,地图袋, 扶手等。 1 前排座椅系统模块设计指南 2 前排座椅系统设计开发流程 2.1 前排座椅系统开发流程 ⑴ 项目预研 依据市场调研进行整车项目预研,参考车及目标市场分析确定,初步提出座椅配置表。 ⑵ Benchmark座椅分析 针对Benchmark车型座椅的配置,在整车中的布置及边界进行测量分析,对Benchmark座椅进行 拆解分析其结构及相应的功能参数。 ⑶ 座椅配置表及设计构想 根据市场调查与研究及销售确定的预售价格及整车配置、目标市场要求,对座椅相关配置进行细化整 理,完成初版座椅配置表。然后根据配置表设定设计参数及法规,性能要求明细。 根据以上信息及车身环境,完成座椅技术招标方案,确定座椅供应商。 ⑷ 座椅造型效果图制作 将确定的座椅配置及设计构想输入给造型部门,进行座椅的造型草图设计,包括座椅缝线形式 的定义及在整车环境中的各个姿态效果图,完成座椅造型效果图评审。 ⑸ 座椅造型可行性分析 座椅工程针对座椅的造型效果图做多元化的分析,这中间还包括法规及配置相关符合性分析、造型的工艺 可行性分析。如发现重大工艺问题或不符合法规、配置等问题,反馈输入给造型部门,重新制作并交 付造型图。 ⑹ 座椅造型效果图冻结 造型部门依据工程部门针对造型效果图的问题输入及反馈,修改并重新提交效果图以供分析评 审,直至最终座椅效果图确认冻结。 ⑺ A面数据制作 造型根据确认冻结的座椅效果图制作座椅A面数据并提交至工程部门,工程部门对座椅A面数据 进行检查,包括和造型效果图的匹配,以及座椅在整车布置中的人机工程、法规符合性、舒适性等方 面,直至A面数据初步冻结。 ⑻ 工程部门组织供应商根据A面数据制作1:1比例ICON座椅,并提交至造型部门。由造型部门组织 评审,直至ICON座椅通过评审,根据评审结果冻结A面数据。 ⑼ 座椅骨架及附件设计 座椅供应商根据输入的A面数据来进行骨架及相关附件设计(包括座椅调节机构及装饰件、面套 等)。 ⑽ FEA分析 针对目标市场最新法规,对座椅骨架强度进行FEA分析,如GB14167-2006,GB15083-2006,ECE R14,ECE R17等,并针对分析结果对座椅强度、重量和成本进行优化改进。 ⑾ 全功能手工样件制作及评审 完成座椅骨架及附件设计后,座椅供应商需要对设计做验证。按照设计数据制作全功能手工 2 前排座椅系统模块设计指南 样件,验证座椅机构功能可行性。 ⑿ DV设计验证 对骨架开软模进行设计验证(DV),在试验过程中如察觉缺陷即对数据和样件做多元化的分析直至解 决问题完成DV试验。 ⒀ 生产准备数据发布、设计认可报告发布 DV试验全部通过后,即可对当前数据状态进行冻结并下发开模指令,进行工装模具开发。 ⒁ 工装样件制作及PV试验验证 制作工装样件,进行工装样件试装车匹配及相关PV试验。同时,座椅供应商需根据销售地区法 规要求完成座椅相关强检及认证。 ⒂ OTS认可及PPAP准备 完成工装样件试装车、PV试验及相关强检认证后,即可对当前数据及工装样件状态进行确认并 完成产品的工装样件认可(OTS认可)。 座椅供应商在完成OTS认可后,需要对工装样件生产进行生产规划及准备,包括设备投入,生 产培训,物料管理等,然后开始小批量生产试制。 ⒃ 小批量试装车 座椅供应商进行小批量试生产,OEM按照批量生产程序启动小批量试装车,对整车批量生产装 配进行试生产验证。 ⒄ PPAP批准 完成小批量试装车并解决相关装车问题后,即可由座椅供应商提交PPAP资料由OEM相关工程师 对座椅及生产进行PPAP审核并最终批准完成。 ⒅ 产品SOP 完成所有开发流程后,座椅就完成了整个开发及生产的全部过程,进入产品的批量生产(SOP)。 (座椅开发流程图) 3 前排座椅系统模块设计指南 2.2 前排座椅系统开发各阶段输入定义 阶段 输入 输出 项目前期研究阶 设计任务书、总布置、法规、、成本要 确认功能布置,满足结构和造型要求的设 段(G6-G5 ) 求等 计空间,初始概念设计的具体方案报告。 产品概念设计阶 造型效果图、造型面数据 初始 E-BOM ,系统/子系统设计任务书,初 段(G5-G4 ) 始关键特性清单,初始产品验证计划,典 型断面,Rough 3D ,造型可行性报告,固 定方式、DFMEA , ICON 座椅 产品详细设计阶 造型面数据,旁边的环境数据,DVP E-BOM ,ET 数据发布,INTERFACE 冻结, 段(G4-G3 ) DFMEA 初始发布,尺寸测量计划、产品验 证计划更新发布,总装部件力矩清单发布, 产品设计验证阶 3D,产品验证计划 E-BOM 发布,工程问题点关闭,生产准备 段(G3-G2 ) 数据发布,总装部件力矩清单更新,DV 验 证报告 产品认证及生产 3D 数据,DV 验证报告 E-BOM 发布,量产数据发布,总装部件力 准 备 阶 段 矩清单,强检报告和 3C 认证 4 前排座椅系统模块设计指南 (G2-G1 ) 3 前排座椅系统详细设计 3.1 前排座椅系统模块设计要求 ⑴ 具有良好的静态特性,即座椅的尺寸和形状应满足人体的舒适坐姿,良好的体压分布和触感, 并能调节不同位置和尺寸以满足人们的舒适性和操作方便性及良好的视野。 ⑵ 拥有非常良好的动态特性,即能减少和缓和车身传递的冲击和振动,保证驾驶员和乘客在较长的 乘坐时间内不感到疲劳。 ⑶ 具有足够的结构强度、刚度和疲劳强度,能在发生事故时尽可能减少乘员的受伤程度。 ⑷ 拥有非常良好的造型,色彩与车身内饰相协调,并能实现轻量化设计。 3.2 前排座椅系统结构 一般座椅分为骨架,机构件,发泡,塑料饰件,面套五部分。 3.2.1 骨架结构 座椅骨架是座椅中最主要的部分,主要分为靠背骨架总成和坐垫骨架总成,为发泡提供支撑,为塑 料件饰件、机构组件提供装配位置,承受着乘坐状态的所有静态和动态载荷。 前排座椅骨架结构一般分为以下两种型式: 5 前排座椅系统设计指南 ⑴ 管钢丝结构,这种结构的优点是成本较低,质量较轻;缺点是性能较差。 ⑵ 板状结构,这种结构的优点是强度及性能较好,功能可扩展性强;缺点是重量较重,成本较高。 3.2.1.1 靠背骨架 靠背骨架是座椅的关键结构部件,在载荷传递路线中,它把载荷传递给调角器,并最终传至车身 地板。在前后撞,侧撞情况下,靠背骨架在乘员保护方面起到关键作用。 靠背骨架通常主要包括上横梁,下横梁,左侧板和右侧板四个部分,如调角器采用焊接方式连接, 靠背骨架还包括调角器总成。 按制造工艺,靠背骨架主要分为三种:管材焊接靠背骨架,冲压钣金靠背骨架和合金铸造靠背骨架。 管材焊接靠背骨架采用钢管折弯工艺,结构简单,成本最低,用于一般座椅功能要求不高的轿车,功能扩 展性差。 冲压钣金靠背骨架采用冲压件焊接,有很好的功能配置灵活性,很多附加功能可以直接装配在靠背骨架上 不需要额外的零件,且其强度好。 合金铸造靠背骨架主要用于高级豪华车上,其主要特点是质量轻,强度高,造型可塑性好,但模具费用和 零件单价高。 此外还有采用玻纤增强热塑材料的非金属靠背骨架,一般用于后排。 3.2.1.2 坐垫骨架 坐垫骨架用于支撑乘员骨盆和大腿,在乘员舒适性和便利性方面其主要作用,同时起到保护作用。 坐垫骨架有管式骨架和半坐盆式、全坐盆式。 6 前排座椅系统设计指南 3.2.2 机构件结构 3.2.2.1 滑轨 滑轨作为核心机构件一般采用成熟量产产品,按其轨形截面一般分为T 型,M型,C型和新型轨, 按其功能分为手动滑轨与电动滑轨。 T型 M 型 C型 其他 滑轨操作力:总成状态的调节手柄操作力在 10~68N,左右滑轨用拉锁连接的解锁手柄操作力为 10~98N。 滑动阻力:单支滑轨的滑动阻力:常温和 90℃时为15~58N,-40℃时为 15~88N 总成状态的滑动阻力:常温和90℃时为 30~166N,-40℃时为30~180N 单支滑轨的松动间隙表: 项 目 松动间隙,mm 位置 载荷,N 前后 100 ≤0.35 左右 50 ≤0.50 上下 50 ≤0.50 解锁手柄拔脱力:>196N 滑轨常见失效模式分析: 常见失效模式 原因分析 解决措施 设计注意 滑轨安装支脚设计过 重新设计安装方式 CAE分析,滑轨安装支脚 长,碰撞过程中支脚变 强度。 形,导致滑轨变形,使 碰撞时滑轨自动解锁 滑轨间联动钢丝紧绷受 力过大,导致滑轨自动 解锁。 7 前排座椅系统设计指南 滑动过程中,内部金属 严格控制滑轨零部件的 件摩擦异响 配合尺寸,充足润滑 滑轨操作异响 滑轨解锁拉杆行程不 增大解锁手柄的解锁行 运动校核 够,导致滑动过程中齿 程 件摩擦异响。 3.2.2.2 调角器: 调角器是连接座椅靠背和坐垫骨架的重要机构,通过调角器可以实现座椅靠背的前后调节,常用 调角器的组成部分包括主齿板、销、副齿板、凸轮、拉簧、主轴、盖板、扭簧及主臂等。 调机器分为连续性调角器(手轮式)和非连续性调角器(手柄式)。 连续性调角器的调节操作通过一行星式偏心齿轮配合实现,偏心量决定调节传动比,通过与中心 花键轴相连的手轮的前后转动,实现靠背的前后调节。 非连续性调角器是通过内部齿圈与齿块之间的配合实现开启与锁止功能,其调节精度取决于齿圈 与齿块的步距,目前最常见的为2°和 2.5°,通过操作手柄解锁。 通常可采用单边调角器和双边调角器。单边锁止是座椅的靠背和坐垫骨架连接处仅在调节手柄侧 使用一个调角器机构。双边锁止是座椅的靠背和坐垫骨架连接处的左右两侧分别使用调角器机构,通过中 间的联动杆,实现左右调角器同步解锁,同步操作。 两者优缺点如下: 调节方式 优点 缺点 手轮式 连续性无级调节 调节操作较为缓慢,不能迅速调节到需要的位置。 手柄式 强度通常较高,调节操作快捷 调节精度取决于内部齿轮步距 单边锁止 重量轻,成本低 疲劳和强度性能差 双边锁止 疲劳和强度性能差 重量大,成本贵 调角器常见失效模式分析: 8 前排座椅系统设计指南 常见失效模式 原因分析 解决措施 设计注意 调角器卷簧扭矩不能达 更换卷簧,更换调角器 卷簧回复力矩一般为 到使用要求 13.5~40N.m 靠背调节不回位 调角器齿板啮合有误 对其齿板精冲模工艺进 明确定义齿板的配合要 差,调节时齿配合错位, 行控制 求 产生阻力 调角器间隙大,不能精 按要求调整调角器间 调角器内部配合间隙不 靠背晃动 确锁止导致靠背与坐垫 隙,更换符合要求的调 大于1mm 连接不好 角器 调角器齿板间隙过大, 按要求调整调角器间 调角器内部配合间隙不 导致调节过程中不能锁 隙,更换符合要求调角 大于1mm 靠背不能锁止 止 器 齿板材料不符合要求, 更换材料,控制热处理 材料明确定义,热处理 齿磨损,无法锁止 工艺 严格要求 调角器齿板啮合有误 更换调角器啮合尺寸, 调角器内部配合间隙不 差,调节时齿配合错位, 更换调角器 大于1mm 靠背调节困难 产生阻力。 调角器解锁力过大 更换调角器 一般要求调角器解锁力 为 6~8N.m 3.2.2.3 升降机构 座椅的高度调节分为两种:坐垫靠背整体式调节和坐垫独立调节。 升降机构基本分为两种:旋钮式锁止机构,此类锁止机构可连续旋转以调节高度,但是强度低; 泵式高度调节机构,此类机构通过调节手柄在小角度内运动以达到升高及降低座椅的效果,强度高。 3.2.3 发泡 发泡起到支撑,减振和缓冲的作用,对乘员的乘坐舒适性有很大影响,是决定座椅的静弹性特性和 动弹性特性最重要的因素。 发泡的密度和硬度是发泡的重要参数,密度影响着泡沫的耐久性,硬度是在泡沫受承载的情况不发 生变形的重要因素,两者直接影响着座椅的乘坐舒适性。 在最大允许载荷的情况下,较高的密度会带来较好的耐久性,但密度太高反而导致硬度高,影响乘 员乘坐舒适性,同时较高的密度会增加发泡成本。 9 前排座椅系统设计指南 泡沫硬度通过压陷载荷来体现 (Indentation Load Deflection,简称ILD),是用于确定座椅发泡厚 度压缩到 50%所需要的载荷。ILD 主要取决于发泡成分和发泡厚度,ILD用以确定人体给泡沫加载力 时泡沫的压陷量,是衡量乘员乘坐舒适性的重要指标。 测量 ILD 值,需要一个与发泡 B 面相匹配的夹具,排除测量时由于非发泡变形产生的误差,如发泡 B 面悬空。发泡 B 面受力不均会导致局部压缩量大。测量 ILD 值时,应模拟乘员正常乘坐时所接触 的位置(测试压盘直径 203mm)。 发泡性能主要体验在颠簸蠕动试验,验证座椅的骨架、泡沫和面套的疲劳寿命,在 100 次/min 的频 率下,进行坐垫 100000 次、靠背50000次的振动试验,试验的样品应无异常情况出现,座椅骨架无 裂缝,发泡无变形撕裂,面料无破损。 3.2.4 塑料饰件 塑料饰件也是座椅外形的重要组成部分,除了外观作用外其主要作用是遮蔽座椅的内部骨架机构。 3.2.5 面套 座椅的面套式指包覆在座椅外层的织物,仿皮和真皮的面套,这些不同风格,不同颜色,不同纹理 的面套通过裁剪和缝制,包覆在座椅上,使得座椅体现出具有特征的外观和良好的触感。 面套主要有裁剪缝制法,直接成型法和粘结法三种包覆工艺。 裁剪缝制法是传统的座椅面套工艺,其过程是将缝制好的面套包覆在发泡外并使用不同的紧固件将 面套固定。常用紧固方式包括尼龙搭扣,C 形环和J形条。 直接成型法是将缝制好的面套安装在发泡模具中,然后将液态的发泡原材料直接注入成型的工艺。 直接成型的优点是很方便的获得形状较复杂的表面,可避免面套结合处的外观缺陷和包覆扭曲问题,该工 艺要求发泡渗透性低,密度高,以防止发泡表面层出现渗胶。该工艺主要用于头枕、扶手等小部件。 粘结法是先将聚氨酯粘结剂喷在发泡上,然后将缝好的面套直接包覆上,可以获得凹凸变化较大的 座椅造型。 3.2.6 头枕 用于限制乘员头部相对于躯干后移,以减轻在发生碰撞事故时颈椎可能受到的损坏程度的装置。通 常可分为以下三种: ⑴ 整体式头枕,由靠背上端部分形成的头枕,仅能用工具将其从座椅或车身结构上拆下来,或将座 椅面套全部或部分拆下来的方式将其拆除。 ⑵ 可拆式头枕,采用插入或固定的方式与座椅靠背相连且可以与座椅分开的头枕。 ⑶ 分体式头枕,采用插入或固定的方式与车身结构相连且完全与座椅分开的头枕。 头枕高度要求在通过H点沿靠背角750mm以下无使用位置。 头枕的静态评估:头枕的静态评估(RCAR)是一项针对头枕的评定程序,测量座椅头枕和假人头部之 间的距离关系,对应标准以评定头枕的设计。E-NCAP中对头枕的静态评估要求如下: 10 前排座椅系统设计指南 垂直靠背躯干线mm向下的头枕截面宽度不能小于170mm 3.2.7 其他附件 座椅调节手柄,手轮,ISOFIX 标签,鞋盒,加热垫等。 有些座椅坐垫下面会布置储物盒,以抽屉式和翻盖式为主,储物盒本体与坐垫相对固定,因为座椅可 以调节,储物盒必须跟随座椅滑移,布置要点: 某些座椅具备有高度调节功能,可能没有足够的调节空间,因此要求在座椅最低位置时,储物盒的底 部与地板要有适当的距离,必须考虑地毯厚度,横梁高度,以及座椅下面的电器元件等等,高度取 10-20mm,同时在座椅滑动过程中储物盒与其他部件不干涉; 储物盒的末端高度必须考虑后排乘员脚摆放的位置,给出人机工程分析; 储物盒的本体与座椅本身调节机构不能干涉,座椅调节拉线需要从侧边走; 储物盒与坐盆的固定必须要考虑其强度,同时定义储物盒的最大储物量,以选取合适的连接零件; 3.3 前排座椅总布置设计 3.3.1 靠背断面设计 ⑴ 靠背 MTM 距离不小于35mm ⑵ 靠背离去点到H点的尺寸 460-480mm 11 前排座椅系统设计指南 ⑶ H点以及沿H 点往上100mm,以及300mm 处靠背宽度,中间宽度,侧翼角度和侧翼高度 参考值 在H 点中间宽度 315-325 在H 点靠背宽度 490-510 在H 点靠背高度 30-40 H+100 中间宽度 310-320 H+100 靠背宽度 490-510 H+100 靠背高度 40-50 H+300 中间宽度 320-330 H+300 靠背宽度 490-510 H+300 靠背高度 20-30 H+300 靠背角度 27.5-37.5 3.3.2 坐垫断面设计 ⑴ 坐垫 MTM 距离不小于50mm 12 前排座椅系统设计指南 ⑵ 座垫长度和大腿离去点,显示到H 点的尺寸 大腿离去点距离:285-295mm 坐垫长度:345-355 ⑶ H点以及沿H 点往前200mm 垂直于滑道或大腿的截面,座垫宽度,中间宽度,侧翼角度和侧翼高 度。 参考值 在H 点中间宽度 315-325 在H 点坐垫宽度 490-510 在H 点坐垫高度 30-40 H+200 中间宽度 325-335 H+200 坐垫宽度 520-540 H+200 坐垫高度 20-30 H+200 坐垫角度 22.5-33.5 3.3.3 防下潜区域 13 前排座椅系统设计指南 3.3.4 侧气囊布置 侧气囊模块的布置目前比较常见的为安装在门内或是安装在座椅的侧翼里,因为乘员在车内的位置 不确定,因此安装在门护板内的侧气囊存在有一定的局限性,现在最常使用的还是将侧气囊安装在座椅的 侧面,可以保持和乘员的相对位置不变,能够比较有效的保护到乘员的人身安全。 气囊的供应商给出模块的角度以及位置,以及安装固定点的数量、方式、位置初步确认,由座椅供应 商将气囊模块布置在座椅的泡沫中,在骨架上设计相应的安装板,布置固定点,设定合适的泡沫的厚度, 最后确认线束的走向和固定,确认最终的模块的位置和角度以满足侧气囊起爆的要求。侧气囊在座椅中的 位置是有具体要求的,一般侧气囊的模块有上下两个固定点固定在座椅的骨架上,两个安装孔连线的中点 到座椅的H 点在Z 轴方向上的距离不能小于 276mm,这是为了确保在侧气囊展开后能有效地保护到乘员。 靠背外侧与车内饰之间的距离在碰撞发生后第 TTF(传感器检测到碰撞并发出点火指令所需时间)+5 毫秒 时,距离不小于 40mm。 除了气囊模块本身的试验外,侧气囊和座椅总成还需要进行以下试验: 14 前排座椅系统设计指南 耐疲劳试验: 半径200mm,外面包有10mm 厚的特殊布料的半圆球,向座椅护垫顶部施加150N 的力,10000次测试循环后, 要求,座椅护面允许有轻微的磨损;测试完毕后,对所安装的侧气囊进行静态展开试验。 静态展开试验: 分别进行高温85℃、常温23℃和低温-35℃的静态展开试验,要求: a) 侧气囊按照设计的出口正常爆出。 b) 气囊爆出过程中不容许有会造成人员伤害的碎片飞出。 c) 爆出的气囊不许有烧灼、撕裂形成的破口,在气囊的根部区域容允许存在直径不大于3mm的裂口。 3.3.5 座椅调节手柄/手轮/开关与门内饰距离不小于45mm 3.3.6 安全带/预收紧装置在座椅全行程与中通道的距离不小于 10mm 3.3.7 座椅H点 在车辆总布置中,有很多点可以定义乘员的位置,为了能够设计出舒适、安全的座椅,布置中有些关 键点相当重要: H 点(H-point) 座椅的设计直接影响到乘客在车内的操作性,H 点的公差的要求一般为半径为 12.5mm球 4 前排座椅系统设计评审及验证 4.1 设计评审项目列表 座椅设计评审项目按以下分类进行:安全性检查,舒适性检查,总布置检查,运动检查,车身内饰匹 配检查,制造装配可行性分析。 类别 项次 内容 结论 备注 1 沿着靠背躯干线,从H 点到头枕最低位置的上表面的 距离 2 沿着靠背躯干线,从H 点到头枕最高位置上表面的距 离 15 前排座椅系统设计指南 3 垂直靠背躯干线mm 向下的头枕截 面 4 用头型测量设备(HRMD)对 IIHS 要求的校核 5 头枕间隙以及头枕到座椅靠背间隙检查(头枕最高和 最低位置) 6 安全带系统有效固定点区域(所有行程范围) 7 用于测向安全气囊展开的座椅靠背到车身B 柱距离 查 检 性 全 安 8 用于安装儿童座椅的下部挂钩长度及两个相邻挂钩 距离 9 用于安装儿童座椅的下部挂钩直径 10 用于安装儿童座椅的下部挂钩区域检查 11 截面显示下部挂钩是否可见以及是否需要增加标示 12 用于安装儿童座椅的上部挂钩尺寸及区域检查 13 防下潜区域检查 14 所有内部突出物要求的截面 1 从H 点沿垂直靠背躯干线每一百毫米截面,每个截面 显示最小 MTM距离。其它尺寸显示座椅对称性 2 从H 点沿垂直滑道或大腿每一百毫米截面,每个截面 显示最小 MTM距离。其它尺寸显示座椅对称性 查 检 性 适 舒 3 沿H 点的中截面显示座垫和靠背的压陷量 4 中截面表示座垫长度和大腿离去点,显示到H 点的尺 寸 5 中截面表示靠背离去点,显示到H 点的尺寸 6 H点以及沿H点往前200mm垂直于滑道或大腿的 截面,显示座垫宽度,中间宽度,侧翼角度和侧翼高 度 检 性 适 7 H 点以及沿 H 点往上 100mm,以及 300mm 处垂直于滑 16 前排座椅系统设计指南 道或大腿的截面,显示靠背宽度,中间宽度,侧翼角 度和侧翼高度 8 膝部空间分析 9 脚部空间分析,设计位置和最恶劣位置 10 座椅调节手柄/手轮/开关与门内饰距离 1 座垫STO在座椅全行程与中通道的距离 查 检 置 布 总 2 靠背STO在座椅全行程与中通道的距离 3 在靠背全行程范围,头枕STO 在最高和最低位置与顶 棚的距离 4 座椅进入车门分析 1 腰托手柄与靠背 STO 和其它车身内饰的间隙(手柄最 低和最高位置) 2 调角器手柄极限位置与靠背调节极限位置关系 3 调角器手柄与座垫STO和车身其它内饰的间隙(手柄 最低和最高位置) 4 座垫调高手柄与座垫STO 和其它车身内饰的间隙(手 查 检 动 运 柄最低和最高位置) 5 滑道解锁手柄与座垫和其它车身内饰的间隙(手柄最 低和最高位置) 6 靠背折叠解锁手柄工作范围 7 座垫旁侧板在滑道全行程中与滑道关系(座垫调节在 每一个极限位置) 8 在全行程内座椅内部其它运动件与非运动件的最小 距离 1 沿滑道,安装脚,脚罩盖,地板和地毯的截面 查 配 检 匹 内 饰 身 车 2 从H 点沿靠背垂直面每 100mm 的截面,显示后靠背侧 翼与车身侧柱匹配 17 前排座椅系统设计指南 3 从外侧 H 点每 100mm 的截面(通过中间 H 点),显示 后靠背与衣帽架匹配截面以及其它靠背和座垫 B 面 与车身匹配 4 从H点沿X方向每100mm的截面,显示后座垫与地毯, 门槛以及门内饰匹配 性 行 可 配 析 装 分 造 制 1 物流运输可行性分析 2 生产线 装配工具安装空间分析 4.2 设计验证内容及方法 典型试验描述如下 4.2.1 头枕静强度试验 根据 GB15083,通过一个人体模型假背向座椅靠背施加一个相对于 R 点向后 373N.m 的力矩,确定此 时的躯干线为座椅移动后躯干线,然后通过一个直径为 165mm的头型在头枕顶部往下65mm 处施加一 个垂直于移动后躯干线的初始负荷,其相对于 R 点的力矩为 373N.m,测定此时头型相对于移位后躯 干线的位移量,位移量应小于 102mm 。如果座椅或座椅靠背未出现损坏,继续加载至890N。 要求:承受890N后,座椅靠背或座椅不能出现断裂和破坏。头枕应置于最不利位置(最高位置) 4.2.2 靠背及调节装置强度试验 根据 GB15083,通过一个模拟假背模型,对座椅靠背沿纵向向后施加一个相对于座椅 R 点 530Nm 力 矩的负荷,对于长条座椅,如果骨架部分或全部(包括头枕部分) 为一个以上座椅共用是,则应对这些座 椅同时进行试验。如果座椅通过头枕静强度试验,530牛米座椅靠背强度试验可以免做。 4.2.3 座椅固定装置、调节装置、锁止装置和移位折叠装置的强度试验(静态) 根据GB15083与GB14167,三点式安全带利用模拟织带对上人体模块施加一个 13500N 的与水平线 度的试验载荷,同时对下人体模块施加一个 13500N 的与水平线度的试验载荷,同 时施加一个相当与座椅 20 倍重量的水平力通过座椅的重心。 所有的力应以尽可能快的速度同时加载至规 定值,并至少保持0.2s。 两点式安全带利用模拟织带对下人体模块施加一个 22250N的与水平线 度的试验载荷,同时施 加一个相当与座椅20 倍重量的水平力通过座椅的重心。 18 前排座椅系统设计指南 4.2.4 座椅固定装置、调节装置、锁止装置和移位折叠装置的强度试验(动态) 台车动态前后和后向冲击,前向和后向减速度20g 在30ms内。 动态或静态试验后,允许产生不会增加伤害程度的永久变形(包括断裂)且能承受规定载荷。试验 后,用于或有助于乘员通过的移位折叠装置应处于工作状态,且至少保证能解锁一次,并按需要是座椅或 座椅的一部分移动。其他的移位折叠装置、调节装置和锁止装置可以不正常工作,但锁紧装置不能松脱。 4.2.5 头枕吸能性试验 前向撞击:在座椅纵向中心平面内 后向撞击:在座椅纵向中心平面内 沿水平方向由前往向撞击。 沿 45°方向由后往前撞击。 吸能性要求:头型反弹加速度超过 80g 的持续作用时间不超过 3ms 则认为满足要求。如果头枕脱落 或撞击头枕越过头枕时不论加速度值均为不合格。 4.2.6 行李箱后撞试验 19 前排座椅系统设计指南 行李块距离靠背 200mm。头枕处于最高位置。台车按如下波形运动: 判定标准: • 座椅靠背或头枕应有充足的强度以保护乘员不受行李的前移而伤害。如果座椅及其锁止装置仍保 持在原位置则认为满足此要求。 • 在试验期间,允许座椅靠背及其紧固件变形,但是座椅靠背的前轮廓不能向前移出R 点往前100mm 的横向垂面, • 头枕不能越过R 点前方150mm 的横向垂面。 只要行李箱有加强筋等将乘客区与行李区隔开,且能保证 18kg 重块不能通过则不必进行李箱撞击试 验,如果行李箱无法放下两个 18kg 行李块,也不需做此试验。 行李箱块放置位置如下示意: 对于两排座椅的车辆,若二排能放倒而扩大行李箱则不必对一排进行行李箱撞击试验。 对于三排座椅 的车辆,若二、三排均能放倒形成行李箱则需对二、三排均进行行李箱撞击试验,而对一排则无需进行撞 击试验。 常规DV 试验: 项 检验/试验 试验方法/试验条件 评价基准 次 项目 1 鞭打试验 参考CNCAP 规则 根据车型定位定义得分值 汽车座椅、 依据GB 15083-2006与GB 11550-2009版 依据GB 15083-2006与GB 2 座椅固定装 执行 11550-2009版执行 置及头枕强 20 前排座椅系统模块设计指南 度 汽车安全带 依 GB 14167-2006 依 GB 14167-2006 3 安装固定点 座垫下端强 1.荷重:加压板距椅背表面前方150mm 1.试验中,不可有伤害乘客之 度试验 2.荷重方向:垂直向下 异常,如隆起等及闭锁装置不 3.模拟体:T1 型式铁板 可松开 4.滑板设定:设计标准位置 2.试验后,任何部位永久变形 4 5.荷重:200kgf/人 须在3mm以下 3.试验后,座椅不可有不正常 变形及所有操作机构须正常 操作. 座椅骨架向 将前座椅骨架总成固定在试验夹具上,放 a)后向加载时,靠背骨架变形 前/向后强 到试验台上并调节至设计位置.在垂直靠 时(塑性变形)承受的最大负 度试验 背角度分别向前、向后加载(见表 A.3), 载应大于 1470N.靠背骨架破 记录力和靠背上横杆两端的变形,继续增 坏时承受的最大负载应大于 加负荷直到破坏。 1764N; 5 b)前向加载时,靠背骨架变形 时(塑性变形)承受的最大负 载应大于 1058N.靠背骨架破 坏时承受的最大负载应大于 1274N 靠背骨架总 座椅位于设计标准位置,滑轨处于最不利 水平施加 147N 的力,负荷点 成刚度试验 位置,在上骨架中央处前后方向分别施力 总位移量为15mm以下;施加 6 (纵向刚 49N的力,总位移量应小于 性) 10mm 靠背骨架总 座椅位于设计标准位置,于靠背上横臂左 最大位移应小于 8mm 成刚度试验 右方向分别施加 147N(15kgf)的力 7 (横向刚 性) 地图袋破坏 对地图袋水平施加20kg 的力 无脱离及破坏产生 8 性强度 椅背抗扭转 1.施一荷重于上骨架强度最小处一侧,距 1.上骨架左右两边挠度差须 强度试验 纵向中心面150mm 处,使之绕着H.P 作动 在 50mm 以下; 产生412Nm 朝后力矩.施力方向水平,施 2.试验后,不可有产生不正常 力点不大于20mm. 变形及破坏. 9 2.位移测量点:如上骨架直管长度大于 300mm,侧于距中点150mm处;如直管长 度小于300mm,侧于折弯段R 角与直管相 切处. 头枕锁扣破 沿头枕运动方向施加200N的力 锁扣不产生破坏 10 坏强度 21 前排座椅系统模块设计指南 头枕刚性试 头枕置于最上端(锁定状态),对头枕前后 前后方向松动量在1.4mm 以 验 /上下分别施加49N的负荷.施力位置依标 下;上下方向松动量在 5mm以 准. 下. 11 备注:结合头枕操作耐久试验执行,详见 “头枕操作耐久试验” 地图袋负荷 以60mm宽的加载板对地图袋水平施加50N 松弛量在 20mm 以下 12 耐久性试验 的力,2500次 HP 测量 将座椅调至标准设计位置,采用95%的三 ①允许误差±12.5mm 13 维H点装置按照乘员的正确座姿摆放于座 ②躯干角误差±2° 椅上,注明基准点. 面料耐燃烧 依 GB-8410 依 GB-8410 14 性 15 合绵物性 由供应商提供 由供应商提供 塑料件物性 由供应商提供 由供应商提供 16 试验 17 表皮物性 满足GAEI 规范 满足GAEI 规范 滑轨前后方 1.安装滑轨于一个固定装置上,此固定装 偏差总和 X1+X2, 应小于 向上间隙量 置代表机动车地面; 0.3mm. 2.移动滑轨到行程中间位置; 18 3.向前方移动滑轨截面施100N的力,记 备注:结合”滑轨操作耐久试 录在施力位置的偏差数据X1; 验”执行,详见”滑轨操作耐 4.向后方移动滑轨截面施100N的力,记 久试验”. 录在施力位置的偏差数据X2 电动座椅强 电压13.5V,室温20±5℃,湿度65±20% 电路无短路、断路出现,无电 制作动试验 滑轨施加:980N 以上 线过热、漏电出现,各部件完 19 升降器:1470N 以上 好无松脱现象出现 调角器:882±196N 过电压 电压24V,测试 1min 座椅能承受电源过电压试验 20 (24V)作动 无损坏. 试验 反电压试验 反接电压值: DC 18v. 座椅能承受3 min的电源极性 21 依照马达性能来说电源极性反接,会使马 反接试验而不损坏,并满足一 达运转方向由正(反)转→ 反(正)转. 定的性能要求. 22 前排座椅系统设计指南 动态冲击 前排座椅使用 95% 或能被正确放置在座 1. 所有座椅的硬件、座椅安 椅上最大百分比的假人,用安全带固定在 全带及所有附件在撞击中和 不同位置时,承受56KM/H的正面冲击; 撞击后,都应无缺损并锁定在 43KM/H的后向冲击. 试验前锁定的位置 1.正面碰撞: 在110ms 内的减速过程中, 2. 试验后,设计用于倾斜、 在 35ms 内必须保持20g 的加速度,加速 滑动、折叠便于后排乘员退出 度的峰值达到 35g. 的调节机构必须能解锁使乘 2.后部碰撞:在 110ms内的减速过程中, 员退出,不要求机构能重新锁 在 35ms 内保持 15g 的加速度,加速度峰 止. 值达到20g. 3. 在试验后,任何位移、调 22 节及锁止机构不要求能正常 工作. 4. 试验后,在满足第1 条和 第2 条的情况下,零件的变形 是允许的. 5. 试验过程中和试验后,座 椅系统无因部件变形而增加 对乘员存在伤害的危险. 6. 假人能始终被束缚于座椅 上而不甩出. 滑轨挡点强 先施于滑轨前端,然后在施于末端停止处 测试后,滑轨和滑轨挡点不应 23 度 最小的力为5000N,至少持续 12s 破坏,功能正常 气囊爆破试 1.把座椅靠背总成按照车身的安装方法 记录环境温度、湿度,点火电 验 安装在试验机上,试验设备应与汽车环境 压及试验高速录像. 相适应. 1. 气囊模块打开时间(只用 2.试验环境条件分 于 Nominal 的常温点爆评价) 低温 -30°C ±3°C 如下列附图一所示 : 常温 23°C ±3°C 1-1. X 方向 11±1 ms 高温 85°C ±3°C 1-2. z+ 方向 8±1 ms 各条件静置 4H以上,取出后3min内 1-3. z-方向 15.5±1 ms 作展开测试 2.气囊可以完全展开而不被 座椅划破或钩挂住. 3.不可有危及乘客的物体飞 24 散 3-1.飞散物最大长在10 mm 以下 3-2.飞散物总重量在 2 g 以下 (但车缝线.座椅椅套/合绵需由指定的 位置撕裂. 备注:其中一个点爆试验在冷 热循环试验后执行,需考虑 23 前排座椅系统模块设计指南 SAB是否可正常展开,不需高 速摄影 座椅冷热循 将座椅放在90℃×4H→23℃×0.5H→ 试验后,座椅表皮应无变色、 环试验 -40℃×5H→23℃×0.5H,循环10 个周期 变形;座椅无旋钮脱落;座椅 操作应无异常 备注:其中一件电动正驾在试验后作 SAB 25 点爆试验,不需高速摄影 备注:对该件 SAB 点爆的报 告,需在备注附上对SAB 是否 正常点爆与展开的描述,但不 作为合格判定基准. 座椅乘降耐 试验环境:温度 23°,相对湿度65%, 头 2000 次内不允许出现任何形 久试验 枕位于最高位置,靠背位于设计位置,对 式的失效,4000 次不允许出 于有高度调节的座椅,座椅高度及前后位 现表皮的破损,泡沫的折断或 置均位于中间位置;对于没有高度调节的 撕坏,装饰损坏等破坏形 座椅,座椅前后位置位于最后锁止位置或 式.5000 次不允许任何结构 最后位置向前 10mm 位置; 部分或机械装置的损坏导致 1.坐垫试验:①45°进入→加载75kg→旋 功能的减弱或故障. 转 90°面向前面→旋回90°面向侧面→ 离开座椅 ②6000 个循环,3cycle/min. 备注: 2.靠背试验:①对靠背加载 50kg→旋转± 1.加热垫升温性能试验 30°→回到靠背中心线→滑向驾驶员出 A.耐久试验前、后各测一遍升 26 口侧直到越过靠背边缘→返回靠背中心 温速度. 线 个循环,速率为 B.共8 份升温速度报告 3cycles/min 2.SBR 检测 耐久试验前、后各测一遍: 人体重量48kg,记录以下条 件的测量阻值: A.坐在座椅上时的“导通阻 值”,需50欧 B.离开座椅后的“导通阻值”, 需10k欧 C.结果作备注记录 24 前排座椅系统模块设计指南 椅座振动耐 ①试验模型:JSAE座模型 试验后,座椅骨架无龟裂情 久试验 ②试验荷重:75kg 形;表皮材料无撕裂,缝合处 ③振动频率:共振频率+0.083Hz 未裂开;各固定装置无松动; ④振动加速度:0.7G 座椅无破坏及变形等异常情 ⑤振动次数:10 万次 况产生. 备注: 1.加热垫升温性能试验 A.耐久试验前、后各测一遍升 温速度. 27 B.共8 份升温速度报告 2.SBR 检测 耐久试验前、后各测一遍: 人体重量48kg,记录以下条 件的测量阻值: A.坐在座椅上时的“导通阻 值”,需50欧 B.离开座椅后的“导通阻值”, 需10k欧 C.结果作备注记录 座椅耐热性 温度为90℃,72H 试验后,表皮没有皱折、松弛、 (老化)试 破裂、及明显变色;各部位操 验 作正常;没有润滑油脂类流 出,旋钮类没有脱落情况 备注:试验后用万用表测量 SBR两PIN脚之间的阻值 28 空座椅: R 540 Ω 传感器有探测: R 330 Ω 【重量48 kg 的人员乘坐 下】 滑轨操作耐 试验环境:温度 23°,湿度 65% 滑轨不能出现断裂、破坏、龟 久试验 以 JSAE 模型向座垫施加75kg的负荷: 裂的现象,各调节机构作动正 最前端→最后端→最前端为一个作动循 常,机构与线 备注:耐久试验前、后分别对 “滑轨前后方向间隙、滑轨速 度、滑轨作动噪音、滑轨电机 电流”作测量,于备注栏作参 考记录 25 前排座椅系统模块设计指南 升降机构耐 试验环境:温度 23°,湿度 65% 试验后,升降器调节机构动作 久试验 将座椅总成按实车状态固定于治具上,放 要正常,机构与线束没有破坏 到试验台上并调节到设计位置,以JSAE 或断裂. 模型向座垫施加 90kg 的负荷 30 动作次序:操作升降器操作杆,升降器从 备注:耐久试验前、后分别对 最低端→最高端→最低端为一个循环 “升降速度、升降作动噪音、 动作次数:6000 次 升降电机电流”作测量,于备 频率:每一循环/min 注栏作参考记录. 调角器疲劳 (1)电压:13.5V 测试中记录整个过程的噪音, 试验 (2)室温:20±5℃,湿度:65±20% 试验后检查作动情况,无导致 (3)空载 作动机能不良及其它异常产 (3)电动马达可采取强制冷却 生.靠背内部线°与后8°之间作动6000次 备注:耐久试验前、后分别对 来回 “调角器速度、调角电机作动 噪音、调角电机电流”作测量, 于备注栏作参考记录 骨架前后疲 施力于上骨架中央先沿 F1垂直椅背向前 部件操作正常,无异音产生, 劳试验 方向施加一个相对于角调中心167Nm的力 骨架不能有大的变形,骨架不 32 矩,再沿 F2垂直椅背向后方向施加一个 能有裂纹产生 相对于角调中心 245Nm的力矩,重复 F1、 F2,40000个循环 骨架侧向疲 施力于上骨架中央,相对于角调中心分别 部件操作正常,无异音产生, 33 劳试验 向左、向右施加 170Nm的力矩,循环40000 骨架不能有大的变形,骨架不 次 能有裂纹产生 相对于旋转中心分别向前/后施加一个 34 靠背间隙 39.2N.m 的力矩,于旋转中向上500mm 处 间隙7mm以下 测量松动量. 极限荷重试 以 13.5V测试,座垫荷重130kg 荷重情况下座椅至少能完成 35 验 三个循环,撤去荷重后,座椅 作动正常 电动座椅运 电压13.5V,室温20±5℃,湿度 65±20%, 滑轨:15~25 mm/s 36 行速度试验 通过JASE 座、背模型分别对座施加 667N, 升降:5~10 mm/s 对背施加 284N 的力 调角器:6°±2°/s 电动座椅作 电压13.5V,室温20±5℃,湿度65±20% 滑轨:最大50dB 动噪音 通过JASE 座、背模型分别对座施加 667N, 升降器:最大 50dB 对背施加 284N 的力,环境噪音不能大于 调角器:最大 50dB 37 35dB,测量点位于躯干线mm, 不能导致主观不适的作动异 向后100mm 处. 响,声强曲线不可有大幅的抖 记录声强随时间的变化曲线 前排座椅系统设计指南 电动座椅耐 测试件位于下列环境中 4H后判定: (1)高、低温作动:各机构于 环境变化特 (1)高、低温作动 行程内作动正常, 无润滑脂 性 80℃:9V,13.5V,16V 流出; 38 -40℃:9V,13.5V,16V (2)耐寒、耐热存放:在20± (2)耐寒、耐热存放 5℃,电压13.5V连续作动5 -40℃、80℃ 次,作动速度最大损失 25%. 测试噪音最大增加3dB; 椅背后耐荷 用直径100mm的圆盘,施加 981N 的负荷, 永久变形量20mm以下/981N 39 强度 测量永久变形量。 椅背振动耐 ①试验模型:JSAE座模型 试验后,座椅骨架无龟裂情 久试验 ②试验荷重:40kg 形;表皮材料无撕裂,缝合处 ③振动频率:共振频率+0.083Hz 未裂开;各固定装置无松动; ④振动加速度:0.6G 座椅无破坏及变形等异常情 ⑤振动次数:5 万次 况产生. 40 备注: 加热垫升温性能试验 A.耐久试验前、后各测一遍升 温速度. B.共8 份升温速度报告 耐湿试验 50℃ ・95%RH×24HR→确认→20℃.65%RH 试验中、试验后目视表面不可 41 ×48HR→确认. 有波折、皱纹、松弛、剥离、 强度刚性减低,表面发粘. 座椅静态负 将8㎏的JSAE座垫模型及50㎏重物放置 试验后,表皮无碾压折痕、倒 荷耐久试验 于座椅上,在温度36℃,相对湿度 90%状 毛、松弛及不正常的情况产生. 态下放置 6H,去除负荷,进行评价 备注:试验后,用万用表测量 SBR两PIN脚之间的阻值, 42 空座椅: R 540 Ω 传感器有探测: R 330 Ω 【重量48 kg 的人员乘坐 下】 座椅振动噪 将座椅按实车状态固定于试验台上 ,座 座椅在试验台上加振,应无松 音试验 椅调整至乘坐状态,以 75kg 灌水假人以 动产生的颤抖音和异常噪音, 43 方法固定于座椅上; 记录噪音值,测量位置位于躯 输入波形:仿路况随机波,汽研
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