人机工程在汽车座椅设计上的应用毕业设计论文.docx

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人机工程在汽车座椅设计上的应用毕业设计论文

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汽车座椅腰部支撑机构的CAD设计

单位名称：

机械工程与自动化

专业名称：

机械工程及自动化

CADDesignoftheseatbacksupport

byHuangXingjie

Supervisor:

ProfessorGuoLixin

NortheasternUniversity

June2009

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

汽车座椅腰部支撑机构的CAD设计

设计（论文）的基本内容：

（1）查阅国内外有关汽车座椅方面的文献资料；

（2）国内外相关研究进展现状分析与综述；

（3）座椅腰部支撑传动方案设计；

（4）结构设计，关键结构强度分析

（5）腰部支撑座椅CAD设计

（6）翻译一篇英文论文（全文）资料；

（7）撰写毕业论文。

毕业设计（论文）专题部分：

题目：

设计或论文专题的基本内容：

学生接受毕业设计（论文）题目日期

　　　　　　　　　　　　　第　1　周

指导教师签字：

2008年　3　月　3　日

汽车座椅腰部支撑机构分析

摘要

随着国民经济的蓬勃发展，汽车已成为当前极为重要的交通运输工具。

国外工业发达的国家都将汽车工业作为国民经济支柱产业之一。

改革开放以来，我国汽车工业取得了较大的发展，今后汽车工业的发展重点已逐步转向独立的对汽车及零部件的研究和开发。

汽车座椅是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车整体性能。

本文叙述了座椅主要部件的设计要求，以及通过对座椅舒适性的研究，运用SolidWorks软件进行分析建模，设计了腰部支撑机构和座椅的骨架，并对某些重要元件进行了校核，确保了机构的合理性。

本文主要的工作如下：

（1）查找汽车座椅重要部件的设计要求，对座椅的设计有个总体的了解，并根据各个部件的设计要求，初步确定座椅的外形及尺寸大小。

（2）通过对座椅舒适性的研究，从影响舒适性的各个因素出发，设计座椅的一些结构，使所设计的座椅尽量符合人的需求，并对驾驶员的坐姿、座椅的振动频率等进行了研究，

（3）分析了汽车座椅各个方面的现状，并详细介绍了CAD在汽车座椅方面的应用，运用SolidWorks软件设计腰部支撑机构和座椅的骨架，对具体结构尺寸进行了设计，同时运用软件对机构进行优化设计，阐述了腰部支撑部件的有关原理与求解方法。

（4）对关键部件进行了校核，保证了座椅结构的安全性能。

综合以上工作，对汽车座椅做出了整体的设计，达到了设计任务的要求。

关键词：

汽车座椅,腰部支撑,CAD设计,结构设计。

Analysisoflumbarsupportcarseatstudy

Abstract

Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,carshavebecomeextremelyimportanttoolsoftransport.Industrialdevelopedcountriesabroadseetheautomotiveindustryasoneofthepillarindustriesofthenationaleconomy.Sincereformandopeningup,China'sautomobileindustryhasmadegreatdevelopment.Thedevelopmentofautomobileindustryhasbeengraduallyturningpointofautomobileandautomobilepartsofindependentresearchanddevelopment.Carseatisanimportantpartofcar,anditdirectlyinfluencetheoverallperformance.

Thisarticledescribesthedesignrequirementsofthemainpartsofthecarseat,andthroughthestudyofseatcomfort,usingSolidWorkssoftwaremodeling,designanalysisandthewaistsupport,andtheskeletonoftheseatonsomeimportantcomponent,ensuretherationalityoftheorganization.Thispaperworksareasfollows:

（1）Lookinguptheimportantcomponentcarseatdesignrequirements,theseatofageneralunderstandingofdesign,andaccordingtothedesignrequirementsofeachcomponentandseatappearanceandsize.

（2）Throughthestudyofseatcomfort,comfortfromtheinfluencefactorsoftheseat,design,makesomestructuredesignofseattoconformtotheneedsofpeopleandthedriverseatvibrationfrequencyposture,etc.Werestudied.

（3）Analyzedthestatusofeachcarseat,andintroducesindetailCADapplicationinautomobileseat,SolidWorkssoftwaredesignwaistsupportorganizationsandseatontheskeleton,thedesignofconcretestructuresizeofinstitutions,atthesametime,softwareoptimizationdesign,expoundsthewaistsupportcomponentsrelatedtheoryandmethod.

（4）Forkeycomponentstocheckthesafetyperformanceoftheseatstructure.

Keywords:

carseat,lumbarsupport,CADdesign,structuraldesign.

第1章绪论

1.1汽车座椅设计综述

座椅是汽车的主要功能件之一。

座椅的舒适性在车辆的个性化设计中非常重要，同时也是保障车辆安全性能的一部分。

设计合理的汽车座椅能为驾乘人员提供安全、舒适、便于操作和不易疲劳的驾乘感受。

汽车技术的飞速发展和人们对汽车各方面性能要求的提高，对汽车座椅的要求也在不断提高。

本文基于人们对汽车座椅的要求，对汽车座椅的设计进行了详细的介绍。

1.2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、防止、喷涂、热处理、美学、力学、人体工程学等多门学科，设计时应根据人机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。

1）安全

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。

2）操纵方便

设计的座椅还需要操纵方便，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。

3）乘坐舒适

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冰使其肌肉松弛，上体通向大腿的血管不受压迫，血液循环正常；冰具有腰椎依托感、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。

1.3汽车座椅主要部件的设计

座椅部件主要包括坐垫、靠背、头枕、骨架蒙皮、减振机构调整机构等，设计原则的依据是：

座椅靠背的造型和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳；骨架及各机构应能满足强度（安全）要求和使用要求，通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，使大部分人处于舒适状态[1]。

靠背

靠背的设计主要指强度设计和造型设计，设计时应使靠背的高度、形状符台人体曲线，使背部肌肉处于放松状态，并能给背部肩部有效可靠的支撑，使驾驶员保持稳定的坐姿，还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。

设计时，靠背的高度和宽度一般分别为600mm和480mm。

不同的靠背倾角会导致不同的椎间盘内压力及背部肌肉负荷。

当靠背倾角超过110o时椎间盘压力显著减小，所以设计时应考虑座椅的靠背倾角。

为了提高舒适性．满足司乘员在休息时的需求，靠背倾角应为可调式，并且调整范围尽可能大。

一般载重汽车为100o~~115o。

．大客车为95o~~135o，轿车为80o~~170o。

此外，腰部支撑和扶手也可以减少椎间盘的压力。

设计时，腰部支撑要有一定的厚度硬度和透气性，确保乘坐人员的体重能够均匀地分布于坐骨结节区域。

腰部支撑的位置应处于第3至第5腰椎部位，且支撑厚度以5cm左右为宜。

腰部支撑分机械支撑和空气支撑。

机械支撑是通过机械装置支撑人体，支撑部位为刚性，舒适性差。

空气支撑是用空气气囊来支撑人体，通过气囊控制阀控制气囊的充放气，使腰部得到良好的保护和有效支撑。

腰支撑气囊一般采用0.4～0.8mm厚的聚氯酯板经高频焊接而成，具有工艺简单、成本低、耐磨性好、耐老化使用寿命长等特点．目前已得到厂泛推广。

腰支撑气囊控制阀除可以控制气囊的进排气外，还能起溢流保护的作用，即当气囊内压力超过气囊的额定压力时，气囊控制阀溢流卸压保证气囊的安全使用。

目前我国新开发出种新型空气腰支撑装置{图1-1），该装置可以按定的顺序和频率有规律地对颈部、肩部、腰部等气囊进行充气、放气，利用气囊有规律的瘪或胀，实现对腰、肩，颈等部位的挤压，达到局部按摩的目的．大大提高了舒适性。

座椅扶手的安装位置应符合人体坐姿时肘部的高度尺寸，般安装在距座垫水平面高250mm处。

座椅扶手有固定式、角度可调式和可翻转式，可翻转式又有横向翻转式和纵向翻转式。

坐垫

坐垫设计主要是坐垫和坐垫倾角的确定．坐垫深度的设计原则是在充分利用靠背的情况下．使臀部得到合理支撑。

人体在合适的坐垫下，坐骨与小腿足部构成稳定的人体支撑。

坐垫过大时，造成人体躯干相对前移，腰部得不到良好的支撑，引起疲劳；坐垫过小时，会因大腿得不到良好的支撑而感到不舒适：

因此，坐垫度应按臀部至大腿表面全长的3／4设计，一般取400～480mm。

坐垫倾角应兼顾安全性和舒适性,一般为2o～10o。

图1-1新型空气腰支撑装置

头枕

头枕是为提高汽车乘坐舒适性和安全性而设置的一种辅助装置。

头枕的主要作用是保障安全，一旦汽车发生追尾碰撞，颈椎会承受到很大的加速度而容易伤害。

有了头枕的承托，可以减少头部自由移动的空间，降低对颈椎的冲击力，