威驰轿车驾驶员座椅设计.docx

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威驰轿车驾驶员座椅设计

摘要……………………………………………………………………………………………………………I

摘要

随着汽车保有量的增加，汽车的舒适性和安全性越来越受到人们的重视。

然而座椅作为直接与人体接触的部件，其重要性自然不言而喻。

关于座椅的安全性分析，其理论和方法都得到了广泛的认可。

与此同时，在满足安全性的前提下，如何提高汽车座椅的舒适性并尽可能的减轻质量，也越来越引起业界的关注。

本设计主要针威驰轿车驾驶员座椅在设计中存在的一些不足进行了优化。

同时参照威驰轿车驾驶员座椅实际尺寸进行改装设计，加装了座椅的升降装置以满足舒适性的要求。

运用Ansys软件分析座椅骨架的静态特性。

最后通过强度校核以及实际生产中该座椅存在的一些问题，对靠背和座垫骨架进行了改进，使其工艺更为简单。

关键词：

轿车；驾驶员座椅；静态特性；舒适性；安全性

ABSTRACT

Withtheincreasingofcars,thecomfortandsafetyofcarsaretakenseriouslyincreasingly.However,theseatiscontactwithhumanbodypartsdirectly,whoseimportanceisofnaturalself-evident.Movingontheseatofthesafetyanalysis,thetheoriesandmethodshavebeenwidelyrecognized.Atthesametime,underthepremiseofsecurity,howtoimprovethecarseatandtheeconomyasmuchaspossiblehasbeendrawnmoreandmoreattentionoftheindustry.

Thedesignofthemaindriversforthedomesticmiddleseatinthedesignofcarsthatexistinanumberofshortcomingswereoptimized.Atthesametime,accordingtotheactualsoftwareandhardwareconditions,Idismantledaseatentity.Toacertainbasisofsimulationanalysis,inquireaboutrelevantinformationandstandards,parametersofthedynamicandstaticcharacteristicsareoptimized

Atlast,throughstrengthcheck,anumberofproblemsareconsideredintheseatactualproduction.Backrestandcushionframeworkareimprovedtoprocesswithmoresimpleandabettereconomy.

Keywords:

Car；DriverSeat；StaticCharacteristic；DynamicCharacteristis；Amenity；Safety

第1章绪论

1.1概述

汽车座椅属于汽车的基本装置，是汽车的重要安全部件。

在汽车中，它将人体和车身联系在一起，直接关系到乘员的驾乘舒适性和安全性。

1886年德国人戴姆勒制成了最早的汽车座椅，其座垫是以棉花等软填料作为芯子，靠背是用木板和木条围成。

一百多年来，随着汽车的发展和人们要求的不断提高，汽车座椅已不是单纯满足乘坐和美观需要的车身部件，而是关系到汽车的驾乘舒适性和安全性，集人机工程学、机械振动、控制工程等为一体的系统工程产品。

1.2汽车座椅的研究内容和设计要求

1.2.1研究内容

本课题的主要任务是根据驾驶员的安全性、舒适性与座椅的静态特性分析，对轿车的驾驶员座椅进行结构设计，运用绘图软件绘制出驾驶员座椅的三维实体造型。

通过查阅相关资料，对汽车座椅相关知识有了较深入的理解，并掌握了汽车座椅的设计思路；了解并掌握了驾驶员座椅的靠背骨架总成结构与座垫骨架总成结构，根据人机工程学原理，结合驾驶员的安全性与舒适性，确定了汽车座椅的结构尺寸；学习三维制图软件，并绘制所设计座椅的三维实体造型；应用有限元分析软件，结合国内和国际标准，对所设计的轿车座椅靠背部分进行静强度受力分析。

本课题的内容可以归纳为以下几个方面：

⑴在阅读大量文献的基础上，要求对汽车座椅材料有全面的了解；

⑵结合国家相关设计标准，对座椅各方面的性能、参数进行研究与分析；

⑶对轿车座椅骨架总成进行设计；

⑷绘制汽车座椅骨架的三维实体模型；

⑸参考我国和国际对座椅系统强度的法规要求，座椅骨架靠背部分结构的

静态强度进行分析；

⑹全文总结。

1.2.2轿车座椅的设计要求

作为人和汽车之间联接部件，对其性能要求越来越高，轿车座椅设计应满足

以下各点：

⑴安全——座椅是支撑和保护人体的构件，必须十分安全可靠，应具有充分

的强度、刚度与耐久性。

对可调的座椅，要有可靠的锁止机构，以保证安全。

设

计的座椅应满足国家标准和法规（形状、尺寸、强度等）的要求。

⑵操纵方便——设计的座椅还需操纵方便，调整手柄和按钮的布置必须在驾乘者伸手可及的位置，并符合常人的习惯且操纵力量适中，便于驾乘者对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度、头枕的前后上下等进行调节。

⑶乘坐舒适——按人机工程学的要求，座椅必须具有良好的静态与动态舒适性。

外形必须符合人机生理功能，而且在不影响舒适性的前提下，力求美观大方。

⑷结构成本——座椅设计应采用最经济的结构，尽可能地减少质量。

1.3汽车座椅的作用和功用

1.3.1汽车座椅的作用

汽车座椅的类型：

根据结构、用途及驾乘人员的不同，汽车座椅分为固定座椅和旋转座椅、可调节座椅和不可调节座椅、可翻转座椅和不可翻转座椅、带减振的悬架座椅和不带减振的汽车座椅以及专用汽车座椅等。

其中，悬架座椅又可分机械悬架座椅和空气悬架座椅，可调节座犄又分为机械调节座椅、气动调节座椅和电动调节座椅等。

在现代汽车中，座椅的主要作用是：

（1）为人体提供良好的支撑。

座椅通过对人体提供合理的体压分布，可以有效的保证人体在车辆行驶过程中的平衡与平稳。

（2）驾驶员的定位系统。

通过座椅对驾驶员的定位，可以使驾驶员获得良好的视野，并实现驾驶员对汽车操纵系统的控制。

（3）为乘员提供舒适的驾乘环境。

座椅中各种人性化的附属设备以及豪华配置，能为乘员提供优越的驾乘环境。

（4）在汽车受到撞击时最大限度的保护乘员的安全。

合理的配置头枕和靠背的软垫，防止驾驶员或乘员的颈部以及头部在汽车发生碰撞时受到意外伤害。

简而言之，汽车座椅的功能为：

在规定的条件下，能够为驾驶员和乘员提供舒适的位置并保证乘员的安全。

1.3.2汽车座椅的舒适性

座椅设计的基本原则，汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，它涉及机械、化工、纺织、喷涂、热处理、美学、力学、人体工程学等多门学科，设计时应依据人体工程学原理综合考虑座椅的舒适性、减振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，还要考虑人体生理特征及尺寸，进行量身定做，以提高座椅的乘坐舒适性。

汽车乘坐的舒适性包括静态舒适性，动态舒适性（又称作振动舒适性）以及操作舒适性三方面内容。

座椅的静态舒适性是指座椅在静止状态下提供给人体的舒适特性，主要与座椅尺寸参数、表面质量、调节特性等有关；动态舒适性是指汽车在运动状态下通过座椅骨架以及软垫将振动传递到人体的舒适特性；操作舒适性是驾驶员和乘员在车内正常活动（如操纵方向盘）的舒适程度，主要与座椅和车内其他部件的布置有关。

1、汽车座椅的静态舒适性

设计时首先要绝对保证驾乘者的安全，这就要求座椅要有足够的强度，在发生碰撞时，座椅不会或可以减轻对乘坐者造成伤害，并能起到一定的保护作用。

座椅静态舒适性是人体工程学在座椅设计中的具体应用，它通过人体舒适坐姿、合理的体压分布、人体测量的基本数据和视觉美学等使座椅的设计满足人的生理和心理要求，为乘员提供舒适、安全的驾驶和乘车条件。

2、汽车座椅的动态舒适性

设计的座椅必须能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布并使其肌肉松弛，上体通向大腿的血管不受压迫，血液循环正常；并具有腰椎依托感、腰背部贴和感和侧向稳定感。

能有效隔离或衰减路面不平产生的振动，满足大多数驾乘者坐姿舒适性的要求。

汽车座椅的动态舒适性与座椅以及人体的振动特性密切相关。

来自路面的振动（或激励）通过轮胎、汽车悬架和座椅三个减振环节传递到人体，每一部分的传递特性都影响到乘员的舒适程度。

研究表明：

座椅动态参数的改变对汽车其它使用性能没有影响，而且制造方便易行，周期短、见效快。

因此，研究和改善座椅动态性能，对提高驾乘舒适性有着十分重要的意义。

3、汽车座椅的操作舒适性

设计的座椅还需操纵方便，调整手柄和按钮的布置必须在驾乘者伸手可及的位置，并符合常人的习惯且操纵力量适中。

座椅的操作舒适性主要包括以下两方面：

一方面，就座椅的各种调节装置而言，应该是使操作更容易实现，并且更容易达到；另一方面，在保证静态舒适性的前提下，为驾驶员提供更为广阔的操作空间，也将成为座椅操作舒适性研究的主要方向。

1.3.3汽车座椅的安全性

汽车座椅的安全性是指座椅能有效的防止事故的发生，并在事故发生时有效的减轻驾驶员及乘员所受伤害的能力。

根据座椅在碰撞事故发生时和发生后对减轻乘员伤害程度的不同作用，可以将座椅的安全性分为主动安全性和被动安全性两个方面。

1、汽车座椅的主动安全性

座椅的主动安全性是指座椅能够有效地防止事故发生的能力。

座椅系统的设计与驾驶员视野、驾驶员定位以及其它汽车控制系统功能的更好发挥息息相关，这些系统之间配合的好坏也不同程度的影响座椅的主动安全性。

另外，应当指出的是，座椅的舒适性与主动安全性有关，舒适的座椅可以为驾驶员提供一个良好的工作环境，使其心情愉快、精力集中，从而有效地防止交通事故的发生，提高汽车的主动安全性。

2、汽车座椅的被动安全性

座椅的被动安全性是指汽车发生不可避免的交通事故后，能够对车内乘员进行保护，避免发生伤害或使伤害降低至最低程度的性能。

一个好的汽车座椅要能够减轻驾驶员及乘员的疲劳来满足主动安全性要求，更要有足够高的结构强度和刚度，以便与安全带和安全气囊一起对乘员定位的同时缓解碰撞的强度，力图使乘员的损伤指标达到最小。

在各种事故中，座椅作为减少损伤的安全部件起着重要的保护作用。

首先，在事故中它要保证乘员处在自身的生存空间之内，并防止其它车载体（如其它乘员、货物等）进入到这个空间。

其次，要使乘员在事故发生过程中保持一定的姿态，以保证其它的约束系统能充分发挥其保护效能。

1.4本章小结

本设计力求在驾驶员座椅传统设计的基础上，在满足上述座椅作用和功能的前提下，对座椅材料和结构加以改进，以达到减轻座椅质量，降低座椅生产成本的目标。

第2章汽车座椅的人机工程设计

2.1座椅的人机工程学要求

1）各部贴合感：

要求座椅靠背和坐垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状相贴合。

贴合感强的座椅将有利于改进接触面积和部位。

2）横向稳定性：

汽车转弯时，人体承受横向加速度，为了提高乘员的身体保持性，要求座椅的侧面稍加高，以便两跨和大腿部能轻轻支承身体。

3）背部和腰部的合理支承：

汽车座椅设计时应提供