汽车后排座椅调节机构设计Word文档格式.docx

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第一章绪论

1.1本文主要研究意义和内容

汽车座椅是影响舒适性和美观性以及汽车NVH性能的重要组成部分，影响着乘客对汽车的第一感受，前后排座椅的乘坐质量往往体现着此车的品质。

汽车座椅要求调节的可靠性、平顺性、方面性、舒适性，目前汽车已不仅仅是代步工具，人们对汽车驾驶往往是享受其中的乐趣，因此汽车座椅也必须顺应时代发展，紧随汽车品质上升的步伐，现阶段汽车座椅的设计已经全面面向数字化设计、制造和生产，节约成本的同时提高生产效率和品质。

汽车前排座椅的调节已趋于完善，但是后排座椅的调节还没能普及，乘员不同的身位和舒适性程度因人而异，后排乘员对后排座椅的要求也越来越高。

文本主要针对汽车后排座椅的调节机构进行改进和设计，提供一款调节顺畅、可靠，易于实现和操作的后排座椅调节机构，首先查找相关资料，再确定后排座椅的调节机构，采用三维建模软件进行绘制调节机构的模型，最后给出装配图和部分重要零件的CAD零件图。

本文完成内容可以总结为以下几个方面：

（1）查找与汽车后排座椅调节机构的相关资料；

（2）确定座椅的结构尺寸；

（3）绘制后排座椅靠背调节机构三维模型；

（4）绘制后排座椅前后、上下四个方向的调节机构三维模型；

（5）装配图和部分零件CAD图。

1.2汽车座椅的相关介绍

1.2.1汽车座椅的作用

汽车座椅是人体与车体相连接在一起的季候，是汽车的重要做成部分，汽车后排座椅的主要作用在于提供乘员良好的支撑和合理的体压分布，提高乘坐舒适性和减少疲劳，保证在汽车实际行驶过程中乘坐平稳，最大限度的减少不平路面对汽车的激励从而对人体造成的不舒适感。

但是体压分布因人而异，一款设计合理的后排座椅不可能完全满足所有人的乘坐需求，因此不同的乘员对后排座椅的乘坐要求不一致，设计一款后排座椅调节机构，满足不同乘员乘坐时调节后排座椅达到自己最舒适的点。

1.2.2座椅的分类

汽车座椅的分类方法具有多样性，汽车座椅按形状可分为分开式座椅、长座椅；

按功能可分为固定式、可卸式、调节式；

按乘座人数可分为单人、双人、多人椅。

根据座椅的使用性能，从最早的固定式座椅，一直发展到多功能的动力调节座椅，有气垫座椅、电动座椅、立体音响座椅、精神恢复座椅，直到电子调节座椅。

按材质分为真皮座椅和绒布座椅等。

还有一些特殊使用对象的座椅，如儿童座椅和赛车座椅等。

我国汽车产业近几年快速发展，未来一段时期还将稳步发展，这对座椅有大量的需求，因此乘用车座椅行业未来仍有巨大的发展空间。

两大优点和两大不足如下所述。

两大优点

1、容易清洁。

相对于织面套座椅来说，灰尘只能落在真皮座椅表面，而不会深入到座椅深层，因此用布轻轻一擦就可以完成清洁工作，对于绒布座椅来说还需要购买座垫等，否则一旦弄脏，就有可能渗入到座椅内部。

2、更易散热。

虽然真皮也会吸热，但是它的散热性能表现更好。

两点不足

1、表面易损。

锐物是真皮的克星，因此真皮座椅更需要小心呵护。

2、坐感过滑。

车主可用系安全带或是增加坐垫的方法来对付这个问题。

事实上，一般生产厂家已经针对这个问题，对真皮表面进行皱褶处理，以增加摩擦系数。

1.2.3汽车座椅的要求

目前有很多的因素在一定程度上影响着汽车座椅的使用和设计。

日益严格的环保法规以及车辆相关安全法规、乘员乘坐数量和身体百分位的不同、原材料价格的波动、座椅调节机构的实施等都影响这汽车座椅的设计研究和实际应用。

但是乘员对汽车座椅的要求还是影响的最大因素，乘员对于汽车座椅的安全性、舒适性、操纵便捷性、环保性、配置灵活多样性、辅助配置多样化性等。

设计研发人员对于汽车座椅的设计应该遵循的原则首先应该是保证汽车座椅的安全性，在被动安全性中起到决定性的作用。

在发生意想不到的事故时座椅可以保证乘员保持在自身的生存空间之内，防止其他的车载物体或者其他物体侵入这个生存空间，即保持良好的安全裕度。

另外就是在乘员乘坐中那个发生事故时，能够保持乘员保持一定的坐姿，使得座椅的约束系统能够充分发挥防护作用，除了具有防止事故发生时的被动安全性外还要具有在乘员与座椅发生碰撞时，将对乘员的伤害减到最小，能够有效吸收碰撞产生的能量。

座椅调节机构例如调角器、直线滑轨等关键部件也应该满足基本的安全性要求。

第二就是舒适性，合理的座椅设计和座椅调节机构能够使乘员找到并保持良好的舒适坐姿的功能，使乘员的脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布以使乘员的肌肉放松，使乘员的上身通向大腿的血管不受压迫，保持血液循环正常；

具有腰椎依托感、腰背部贴合感以及侧向稳定感。

舒适性还要求座椅能够有效隔离或者衰减汽车在行驶过程中产生的振动，包括汽车自身产生的振动和外在激励产生的，能够满足多数乘员对座椅乘坐舒适性的要求。

充分考虑人体百分位、人体重量和乘坐姿势以及座椅布置和造型外形尺寸以及海绵泡沫的性能等影响因素。

第三是座椅调节操作方便性，汽车座椅的调节需要方便易实现，调节手柄或者按钮必须在乘员伸手可及的位置，并且符合常人的操作习惯，操纵力度适中。

第四就是造型要美观，座椅的外观造型、面料颜色及质感要与整车造型协调一致，充分考虑和分析乘员对整体车身内饰的个感官知觉。

第五就是座椅辅助配置多烟花，座椅配置的多样性在于座椅的前后、上下调节以及靠背的角度调节，腰部支撑调节以及座椅的可翻转性和折叠性以及座椅形式的多样性，最大限度的满足不同乘员的需求。

1.3座椅的调节

合适的座椅位置是驾驶人保持正确驾驶姿势的前提，当座位不合适时，应及时进行调整。

现在很多轿车的驾驶座椅设计都非常人性化，考虑到驾驶人不同的身材体形，可以做很多方向的调节。

（1）座椅前后的调节 

调节座椅前后位置，使身体距转向盘、离合器踏板、制动踏板、加速踏板的距离适宜，达到双手转动转向盘方便敏捷，两腿伸缩自如、灵活。

其调整方法是：

提起座椅右下方的调节手柄，解除固定装置，座椅便可前后移动，位置调整好后，松开调节手柄即可使座椅固定

（2）靠背角度的调节 

调节座椅靠背的角度，使座椅靠背支撑住腰，向后靠时不要让腰部悬空，这样就可以减少驾驶过程中的疲劳。

旋动座椅左侧的调节钮，根据自己的身材进行调节，最多倾斜1一2段。

调整时，以背部的力量调节背倾角，调节至手掌能按住转向盘上端为宜

（3）头枕高度的调节 

为了更好地起到对驾驶人颈部的保护作用，应将汽车座椅头枕调节到合适的位置。

汽车座椅头枕有手动调节式和自动调节式两种，手动调节式只能进行高度的单向调节，而自动调节式则可以在二维的方向自动调节。

头枕的调整方法并不复杂，将头枕高度调整到与眼眉在一条线上即可，太低则容易造成头颈受伤。

后脑与头枕之间的距离越近越好，最好不要超过10cm。

如果是具有锁止功能的可调整头枕，在调整后一定要保证将头枕位置锁止，以免撞击时发生移位。

另外需要注意，调整汽车座椅位置应在行车前进行，并检查锁紧机构是否全部锁紧，以保证座椅安全可靠。

在汽车行驶过程中，如感到座椅位置不适，应停车后再调整。

1.4国内外研究现状

1.4.1国内研究现状

国内的各大汽车集团科研中心对汽车座椅进行了大量研究，成果累累。

冯焕玉等学者在自由度方面的人体模型对汽车座椅进行了区别研究，主要涉及单自由度和二自由度之间。

方立新等学者研究了引起汽车振动的因素影响，主要分为外在激励和其他部件的振动造成，以及振动因素对乘员乘坐座椅的舒适性的影响，总结处并联自由度更适合国内乘员。

1996年，出现并联三自由度模型分析方法，通过大量的实验数据并进行非线性的人体振动模型分析。

汽车座椅的设计不仅要参考汽车还要考虑乘员的身高、体重和乘坐姿势等方面，可以把座椅和乘员身体结合为整体，进行简化处理，整合为一个刚体，进行受力计算分析、振动舒适性分析，但是发现研究结果是不准确的。

国内高校如哈尔滨工业大学、吉林大学、上海交通大学等研发人员提出人-椅-车整体系统的动力学模型，进行八方位的角度调整，不但考虑乘坐人员的自身身体现状，汽车座椅多方位的调整也在考虑之内，包括靠背的角度调整、座椅的前后调整、座椅的上下调整以及左右调整，汽车座椅的发展越来越全面化，但是后排座椅的调整研究较少。

1.4.2国外研究现状

1978年，国外的评价指标采用多种自变量，以输入振动频率为变量，研究不同方向的振动，评价方法区别评价和加权方法，在振动环境中的持久时间来评价舒适性，在乘员乘坐座椅时，乘坐人员会通过乘坐时间的长短老决定舒适性。

国外汽车座椅的调整机构研发工作研究较早，包括Aprica、GRACO、斯迪姆、chicco等。

1.4.3现代汽车座椅的发展趋势

第一电动座椅—电动座椅实际上是将座椅的各种调节机构由手动操纵改变为电动操纵的座椅。

电动座椅中布置有多台电机、电机带动传动机构，使座椅相应的部位产生位移，实现座椅位置的前后、上下、倾斜调整。

电动座椅用按钮代替手柄，因而极大的提高了轻便性和方便性，应用日益广泛。

第二悬挂座椅—悬挂座椅是在座椅与地板之间增设一悬挂装置，悬挂装置用以缓解座椅的振动。

悬挂装置由缓冲元件、减振元件及定位元件组成。

缓冲元件有钢板弹簧及螺旋弹簧等。

第三记忆座椅—电动座椅与微机相结合，实现了座椅的记忆功能。

由微机实现对座椅的控制反馈功能。

当乘员乘坐时将调整好的座椅位置存储入微机，当再次乘坐时，可以自动调节到所需要的状态而不必进行重新调整。

第四安全座椅—安全座椅可以称之为动态座椅。

普通座椅一般只考虑了舒适性，对于撞车时的动态状况不能做出任何反应。

而安全座椅则可以在撞车时设法使乘员随座椅主动运动。

如瑞典沃尔沃公司研究开发的可以保护乘员头颈的座椅。

汽车追尾时，该种座椅靠背和靠枕向后平行运动，使乘员头部和上身处于平衡状态，并减少身体向后倾斜出现的向前回弹。

在整个过程中，座椅传递的力都相当柔和。

第二章汽车座椅调节机构的设计

2.1座椅调节机构初步设计理念

座椅骨架常用轧制型材包括钢管和型管制成或者用钢板冲压焊接制成，用螺钉直接固定或者通过座椅调节机构国定在车身上。

本文设计的后排座椅调节机构采用第二种方法，实现座椅靠背角度的调节和座椅前后、上下四个方向的调节。

座椅形成调节装置、靠背角度调节装置、限位装置等是与座椅相关的一些机械装置，其中座椅形成调节装置是安装在座椅骨架和地板之间，调节座椅与地板的前后和上下文职的借些装置，靠背角度调节装置安装在坐垫骨架和靠背骨架之间，用老调节座椅靠背角度的机械装置。

2.2后排座椅调节机构的设计基本原则

（1）安全性。

座椅调节机构的设计时应该绝对保证乘员的乘坐安全性，具有足够的刚度，在长时间使用过程中保持良好的功能性，并起到一定的保护作用。

（2）操纵方便，易于实现。

设计的调节机构需要操纵方便，易于在汽车后排座椅上的实现，调整手柄或者调整装置需在乘员伸手可及的位置，并且需要符合人们的习惯以及操纵力度适中。

（3）舒适性。

设计的调整机构应能够调整座椅到能使乘员保持良好的坐姿，调整座椅靠背使其脊柱能够自然弯曲，保证合理的体压分布以及使乘员肌肉松弛、血液循环正常，有条件时可以有效隔离或者尽可能吸收外在激励带来的振动，调整位置能够满足大多数乘员的姿势舒适性的要求。

2.3后排座椅调节结构的设计要求

后排座椅调节机构在靠背角度调整和座椅上下高度以及前后位置方面的调整时应该满足座椅尺寸的基本要求，所以需要掌握座椅尺寸的基本要求，在设计后排座椅调节机构的时候作为依据。

根据人机工程学确定座椅及座椅调节机构的尺寸控制，汽车后排座椅的乘员大部分时间是出于坐着的姿态，更多的动作实在座椅上来操作完成的。

需要通过手臂来操作的地方，往往会影响上肢力量的施加，在进行设计时应注意此项影响因素，尽量减少操作机构对上肢力量的要求。

后排座椅乘员在乘坐座椅时，要考虑后背和大腿之间的家教，后背的舒适性应该存在有效的有力支撑，保证乘员乘坐状态的放松舒适性。

乘员在座椅上乘坐时，座椅承担的是乘员身体上部的载荷，此方面的载荷较大，因此要求座椅骨架及调节机构具有一定的承载能力。

前后排座椅乘员在乘坐时身体各部位的学业循环是不尽相同的，身体的上部供血充足，但是在臀部附近的位置的血液循环顺畅度是不足的，乘员在长时间乘坐时，在坐骨结节处的血液流通不够流畅造成结节的变形等危害，在坐骨结节处，由于与座椅的位置较近尤其是后排座椅的乘员，压力较大，但是越往外压力就相对减小。

在乘员想要休息时，大腿与上肢的夹角越大，相应的舒适性就会提高，肢体更加伸展，臀部与座椅的接触面积越大，相应的承受压力的面积则会变大，在力学上，应变是应力与截面面积的比值，应力不变，截面面积越大则应变就越小，也就是说人体的变形就越小，乘坐感就会越舒适。

相反，乘坐面积越小，则会越累。

故而，无论座椅的设计还是座椅调节机构的设计，座椅一定能够保证一定的角度范围的调整。

这样在乘员坐在后排座椅上时，可以根据自身条件和需求随时进行调节后排座椅的乘坐角度，减轻乘坐疲劳感，尤其在大腿动脉和臀部的结节处，更要不间断的调整后排座椅角度以及后排座椅前后和上下位置来保证乘坐的舒适度。

汽车座椅是由座椅骨架、坐垫、靠背和头枕等组成，应该根据整车驾驶室的空间大小，合理设计后排座椅可调节的范围，操作应该可靠，保证在最大行程和最小行程之间改变后排座椅的调节行程，在最大角度和最小角度之间调整靠背的调整角度。

另外后排座椅的调节可以分为无极调节和有级调节，但是无极调节的制造和设计是比较复杂的，难于实现，有级调节的每档间隔距离标准大约是20mm左右，靠背的调节方式一般选择无极调节，本文设计的后排座椅调节机构能够实现座椅前后和上下位置的无极调节功能而且易于实现和操作，所以本文的调节机构的设计是比较具有现实意义的。

后排座椅在调节之后应能够保持牢固可靠，不会出现松动的现象。

第三章后排座椅靠背调节机构的设计

目前，随着人们生活水平的不断提高，汽车座椅不单单知识满足于功能保障，更是对操作舒适性提出了更高的要求。

在汽车内饰中，座椅操作力是影响乘员舒适度的重要因素。

现阶段常见的后排座椅靠背角度调节方式扮动式解锁，此方式是通过两根拉索直接连接于靠背调角机构的解锁支架和解锁手柄，在靠背调节角度时，用手扮动解锁手柄通过拉索带动解锁。

此种后排座椅角度调节实现形式的缺点在于解锁手柄通过拉索直接与调角器连接，手柄能够活动的长度是存在限制的，导致操纵力臂减小，解锁只能通过扮动手柄的力矩啦克服调角器的锁止力矩，使得乘员操作的力度偏大，甚至不容易操作。

所以设计一种减小解锁操作力度的汽车后排座椅角度调节机构具有较好的现实意义，方便了解锁调节操作。

本文设计了汽车后排座椅角度调节机构，包括设计在座椅两侧的座椅调角器分别与对应的拉索相连接，在座椅的左侧设置有拉环，拉环与转动支架通过拉索相连接，转动支架通过固定支架安装在座椅靠背的下部，此转动支架相对于固定支架转动，在转动支架与固定支架之间设计有回位弹簧，拉索的一端与转动支架相连接，另外一端与调角器相连接，拉环通过拉环座设计在座椅靠背的左侧，拉索的一端与拉环连接另外一端穿过拉环座与转动支架相连接，拉索可以拉动转动支架克服回位弹簧的作用力进行一定角度的转动，使得与转动支架相连接的拉索拉动两侧调角器旋转解锁。

本文设计的汽车后排座椅调节机构是在座椅靠背上设计有拉环、拉带以及转动支架，转动支架通过固定支架安装于座椅的靠背下端。

拉锁的一端与转动支架连接，另外一端与调角器连接，拉环通过拉环座安装在座椅靠背的一侧，拉带的一端与拉环连接，另外一端与转动支架连接，这样通过拉动拉环的解锁力较小，易于操作和实现，提高了乘员使用的舒适性。

3.1靠背调节机构说明

如下图3.1所示后排座椅靠背角度调节机构整体装配图。

1为固定支架，焊接于4后排座椅横梁；

2为转动支架，通过8销钉与固定支架1胶接；

3、10、13为拉索套管固定架，与拉锁管焊接；

4为后排座椅的横梁；

5为调角器；

6、11、12为拉索；

7为回位弹簧，作用是将转动支架回复原位；

8为销钉，连接固定支架和转动支架；

9为限位器，限制转动支架的回位。

如图所示，该转动支架为椭圆形支架，转动支架两端分别有开孔，上端开孔连接拉索12，分别与下端开孔连接的拉索6连接后排座椅底部两侧的调角器6，转动支架下端另外一个开孔连接拉索11，拉索11另外一端连接拉环；

回位弹簧一端与转动支架连接，另外一端与拉锁管固定架连接，转动支架在定位弹簧作用下转动，抵触支撑在限位器9上；

拉索在拉锁管内布置，拉锁套管与拉锁套管固定架通过Z型接头与转动支架相连接；

拉索6和12通过Z型接头与调节器相连接。

图3.1后排座椅靠背角度调节机构整体装配图

3.2靠背调节机构实现形式

本文设计的靠背调节机构在进行后排座椅的调节时，将座椅左侧的拉环拉出，拉索11随之拉出，拉动转动支架克服回位弹簧的作用力顺时针转动一定的角度，从而拉动转动支架上的两根拉索6和拉索12，进而通过拉索带动座椅两侧的调角器旋转解锁，通过座椅靠背的角度调整，找到适合乘