汽车座椅设计毕业设计论文.docx

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汽车座椅设计毕业设计论文

摘要…………………………………………………………………………3

ABSTRACT…………………………………………………………………………………4

第1章绪论……………………………………………………………………………………5

第2章汽车座椅的相关介绍………………………………………………6

2.1汽车座椅的作用、性能及设计要求……………………………………………………6

2.1.1汽车座椅的作用………………………………………………………………………6

2.1.2汽车座椅的性能………………………………………………………………………6

2.1.3汽车座椅的设计要求…………………………………………………………………7

2.2汽车座椅的结构和分类………………………………………………………………8

2.2.1汽车座椅的结构………………………………………………………………………8

2.2.2汽车座椅的分类………………………………………………………………………9

2.3汽车座椅的研究现状及发展趋势………………………………………………………9第3章汽车座椅的理论研究与设计……………………………………………………11

3.1汽车座椅设计的基本原则及依据……………………………………………………11

3.1.1汽车座椅设计的基本原则…………………………………………………………11

3.1.2汽车座椅设计的基本依据……………………………………………………………11

3.2汽车座椅与人体生理学和解剖学相关研究…………………………………………14

3.2.1坐姿与座椅………………………………………………………………………14

3.2.2舒适坐姿的生理特征…………………………………………………………………15

3.2.3体压分布与坐姿疲劳…………………………………………………………………16

3.3汽车座椅系统强度特性研究…………………………………………………………17

3.3.1座椅的静强度…………………………………………………………………………17

3.3.2座椅的冲击强度………………………………………………………………………19

3.3.3座椅的疲劳强度………………………………………………………………………20第4章CATIA制图软件的介绍………………………………………………………………21

第5章长安CM9中排座椅的实际设计…………………………………………………22

5.1汽车座椅用户需求分析………………………………………………………………22

5.2用户人体尺寸研究………………………………………………………………………22

5.2.1人体静态尺寸…………………………………………………………………………22

5.2.2人体测量尺寸………………………………………………………………………23

5.3人体坐姿功能尺寸………………………………………………………………………25

5.4中排座椅的设计参数……………………………………………………………………26

5.4.1决定座椅参数的基准………………………………………………………………26

5.4.2中排座椅设计的主要参数…………………………………………………………26

5.5汽车座椅的结构设计……………………………………………………………………29

5.6汽车座椅的造型设计……………………………………………………………………31

第6章座椅总成相关试验…………………………………………………………………41

6.1汽车座椅系统强度要求及试验方法……………………………………………………41

6.1.1主题容与适用围…………………………………………………………………41

6.1.2引用标准………………………………………………………………………………41

6.1.3相关术语………………………………………………………………………………41

6.1.4强度要求………………………………………………………………………………42

6.1.5试验方法………………………………………………………………………………42

6.2汽车座椅头枕性能要求和试验方法…………………………………………………43

6.2.1主要容与通用围…………………………………………………………………43

6.2.2引用标准………………………………………………………………………………43

6.2.3相关术语………………………………………………………………………………43

6.2.4性能要求………………………………………………………………………………44

6.2.5试验方法………………………………………………………………………………44

第7章主要结论和未来展望………………………………………………………………46

致………………………………………………………………………………47

参考文献………………………………………………………………………………48

附录……………………………………………………………………………………………49

附录A插图清单…………………………………………………………………………49

附录B表格清单…………………………………………………………………………50

摘要

众所周知，我国的汽车工业起步较晚，技术落后和缺乏自主研发能力等长期存在的问题仍未得到根本解决。

而汽车座椅是人与汽车直接接触的界面，人们驾乘汽车的舒适性主要与座椅有关。

随着科学技术的发展和生产力的提高，人们对工作、生活、休息质量的要求也不断提高，以前的那种从产品到人的设计模式己不能满足日益丰富的工业产品的生产以及广大消费者对工业品的期望。

这就要求产品设计者在设计产品的时候能充分将人的因素、产品使用的环境因素合理地、科学地运用其中。

在设计中必须将人的因素贯穿在整个设计的始终。

技术的发展要围绕人的需求来展开，产品和环境的设计要更好地适应和满足人类的各种需求，这种观点已逐渐在产品的设计生产者和消费者中形成共识。

现代的工业设计师已经意识到产品是否能够被用户接受及被接受的程度不仅仅取决于产品的市场因素，而且越来越多地取决于产品的外观造型和人机工程学设计。

汽车是二十世纪最显著的人文标志之一，它改变了人们的生活方式以及对时空和价值的观念，为丰富人类社会的物质生活和精神文明做出了巨大贡献。

本文研究了人的坐姿舒适度及生理特性，研究了人与座椅的人机关系，在这一基础上，进行了座椅设计研究的实习，结合我国汽车座椅的设计和使用现状，找出现有汽车座椅的不足，以人机工程学、人体测量学、统计学、生理学和汽车设计等学科的理论为依据，对汽车座椅进行了综合研究，重点对人机工程和座椅强度进行了研究。

个人研究的重点:

1、座椅存在的问题；2、用户人体尺寸研究；3、坐姿相关的人体生理学研究；4、从满足乘员的需求出发，确定中排座椅的各个参数并突出座椅尺寸设计与人体尺寸的相关性。

关键词：

人机工程学座椅坐姿舒适度

ABSTRACT

Aseveryoneknows,autoindustryofourcountrystartsrelativelylate,atpresenttherearestillsomeLong-existingproblemsarenotsolvedyet,suchasbackwardintechniqueandlackabilitytodevelopindependentlyetc.Seatofautomobileistheinterfacepeoplecontactwiththeautomobile,people'sdrivingcomfortablenessbycarrelatestoseatmainly.Withdevelopmentandimprovementofproductivityofscienceandtechnology,people'srequestforqualityofworking,living,andrelaxationraiseconstantly,Formerproductdesignmodethatfromproductstopeoplethatalreadycan'tsatisfiedthemanufactureofabundantindustryproductionandthemassesofconsumerofindustrialproductsdaybydayexpectation.Thisrequiresproductsdesignercantakethehumanfactorwhendesigntheproducts,environmentalfactorthattheproductsbeingused,thecivilizationcultureoftheevenwholesocietyintoacountrationally,scientifically.Mustisitdesignhumanfactorentirelytorunthroughallthetimeindesign.

Developmentoftechnologylaunchtocomearounddemandsofpeople,designofproductsandenvironmentisitadapttoandsatisfyhumancharacteristicofphysiologyandpsychology,thisformsthecommonunderstandingbetweendesignproducerandconsumeroftheproductsgradually.Themodernindustrydesignerrealizes:

Whethertheproductscanbeacceptedornotdependsonnotonlythefactorofproductssuchastechnologicalcharacteristic,price,service,etc.butalsotheappearanceandman-machineengineeringoftheproductsareconsideredmoreandmore.

Automobile,oneofthe20thcenturymostremarkablehumanesigns,itchangelifestyleofpeoplewithspatio-temporalconceptionandthevaluesconceptionintime,havemadeenormouscontributionformaterialwealthandspiritualcivilizationofthehumansociety.Thistexthasstudiedpeople'sphysiologyofpositionofsittingandpsychologicalcharacteristic,theman-machinerelationbetweenpeopleandseat,onthebasisofthis,carryonuser'sneedsinvestigation,andseatdesigntosurveyandstudyonthespotfactory,Accordwiththedesignoftheautomobileseatofourcountryanduse,findoutthedeficiencythattheexistingcardrivestheseat,asthebasiswiththetheoryindisciplines,suchasman-machineengineering,humansurveying,statistics，physiology，anatomyandindustrydesign,etc.,havecarriedoncomprehensiveresearchindrivingtheseat.Thepriorityresearchinman-machineengineeringandstrengthtest.

Focalpointofindividualresearch:

1,Existingproblemoftheseat;2,thestudyofuser'shumansize;3,thestudyofhumanphysiology,anatomythatthepositionofsittingiscorrelatedwith.Itsetouttomeetdriver'sdemands,isitconfirmeachparameterofseatandstressseatsizedesignwithhumandependenceofsize.

Keywords:

ErgonomicsCarseatPositionofsittingComfortabledegree.

第1章绪论

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，汽车座椅已不再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。

随着我国汽车工业的迅猛发展，人们对汽车的乘坐舒适性及安全性等方面的要求越来越高。

其中，作为影响汽车舒适性和安全性的重要饰部件——汽车座椅的设计、研发，已越来越引起汽车业界的重视。

我国汽车工业产业部已将汽车座椅列为四十种优先发展的关键零部件之一。

汽车座椅是用来支撑成员的质量，缓和和衰减由车身传来的冲击和振动，从而为乘员提供良好的工作条件，并为乘员创造舒适和安全的乘坐条件。

因此，座椅设计的好坏，对汽车的平顺性、乘坐舒适性、安全性及操纵方便性等有很大的影响，必需要全面综合的考虑，才能设计生产出满足各方面要求的产品。

作为连接部件的汽车座椅，对其性能要求越来越高，设计与研究领域十分广阔。

本课题的主要任务是根据乘员的安全性、舒适性与座椅的动静态特性分析，对长安一款微车的中排座椅进行结构设计，运用绘图软件绘制出中排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；选取长安一款微车，确定以其中排座椅为设计对象；了解并掌握了中排座椅的靠背骨架总成结构与坐垫骨架总成结构，根据人机工程学原理，结合乘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。

本课题的容可以归纳为以下几个方面：

第一，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；

第二，对座椅各方面的性能进行研究与分析；

第三，参考我国对座椅系统强度的法规要求，对座椅骨架的静态强度进行分析；

第四，对长安微车的座椅骨架总成进行设计；

第五，绘制汽车座椅的三维实体模型。

第六，相关总成试验。

本课题研究的意义：

从社会的角度:

汽车走进千家万户，人们对汽车的情感也有所转变，从以前的遥远、到现在的拥有，将来必将转变为挑剔。

因此汽车的发展也要跟上时代的步伐。

座椅是汽车与人接触的界面，人们在选择汽车时，往往首先接触到的就是它的座椅。

从人的角度:

现代人越来越多地会与汽车接触，座椅的安全与舒适直接影响到人们的健康与安全。

尤其是对人们脊椎的伤害。

从经济和技术的角度:

汽车制造业正在迅速地向数字化设计、制造和测试这种新方式转化。

在汽车产品开发CAC/CAM/CAE/PDM环境下，传统的实物模型被数字模型所取代。

这使得汽车产品可以直接从设计阶段进入生产阶段，实现了汽车开发过程中多学科、多领域的集成化、并行化和协同化，缩短了产品设计开发周期，获得了更短的产品上市时间。

从这个角度来看，我们在技术上也必然要脱离以前的那种反复的设计实验周期，使得汽车座椅的设计走向数字化和虚拟化的道路。

本文的研究设计工作对于提高汽车座椅的安全性和舒适性有重要的意义。

第2章汽车座椅的相关介绍

2.1汽车座椅的作用、性能及设计要求

2.1.1汽车座椅的作用

座椅是汽车中将乘员与车身联系在一起的重要部件，其主要的作用是：

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，在重要的人体结构点上支撑人体，可以有效的保证人体在车辆行驶过程中的平稳。

2.为驾驶员提供良好的定位。

通过座椅对驾驶员的定位，可以使驾驶员获得良好的视野，并实现了驾驶员对汽车方便的操纵。

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，减少了路面对乘员的影响，缓和和衰减由车身传来的冲击和振动，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，能有效的防止乘员的头颈部在汽车发生碰撞时受到伤害。

简而言之，汽车座椅的功能为：

在规定的条件下，能够为乘员提供舒适的环境并保证乘员的安全。

可见，座椅的安全性及舒适性是其最重要的功能，也是汽车座椅在设计、研发过程中必须着重解决的问题。

2.1.2汽车座椅的性能

1.汽车座椅的舒适性

汽车乘坐的舒适性是汽车研发的重要课题之一，座椅的舒适性是汽车乘坐舒适性的重要组成部分，包括静态舒适性，动态舒适性以及操作舒适性三方面容：

座椅的静态舒适性是指座椅在静止状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给人体的舒适特性；操作舒适性是乘员在车正常活动（如操纵向盘）的舒适程度，主要与座椅和车其他部件的布置有关。

（1）汽车座椅的静态舒适性

人机工程学是根据人体解剖学、生理学、心理学等特征，了解并掌握其活动能力及其极限，使生产器具、生活用具、工作环境等和人体功能相适应的科学。

座椅静态舒适性是人机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方面使设计的座椅满足人的生理和心理要求，为乘员提供舒适、安全的驾驶和乘车环境。

（2）汽车座椅的动态舒适性

一般认为，人体对振动的反应可分为两个过程：

一个是振动传递到人后引起的人体各部位的振动响应；另一个是由于人体的振动响应而引起的生理反应。

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。

（3）汽车座椅的操作舒适性

从座椅的操作舒适性角度考虑，座椅设计应该更趋于人性化，尽量为驾驶员和乘员在整个过程中提供最舒适的工作和乘坐环境。

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。

2.汽车座椅的安全性

汽车座椅的安全性是指座椅能有效的预防事故的发生，并在事故发生时有效的减轻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。

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了不可避免的交通事故后，能够对车员进行保护，避免其发生伤害或使伤害降到至最低程度的性能。

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和碰撞的强度，使乘员的损伤达到最小。

在加强座椅结构本身吸能性的同时，人们开始研究把安全气囊安装在座椅靠背侧面（如图2－1所示），为乘员提供安全保护。

这种带有安全气囊的座椅已经开始应用在各种高档轿车中。

图2-1带侧碰气囊的座椅

2.1.3汽车座椅的设计要求

根据汽车座椅的功用及性能，有如下的设计要求：

1、座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿并符合国家标准，并能调整其尺寸与位置来保证驾乘的舒适性。

2、座椅应有良好的动态舒适性，以缓和与衰减车身传给人体的冲击和振动，使驾驶员在各种道路条件下长期工作不感到疲劳或减轻疲劳，使乘员在行驶中感到舒适。

3、座椅应有足够的强度和刚度，寿命长。

并能在发生事故时尽量减少乘员的受伤程度，即具有足够的座椅安全性。

4、制造工艺简单，质量小，成本低。

5、能保证视野良好，驾驶员工作时操作方便，座椅调节轻便。

6、外形及色彩美观大方，与车身饰及整车外观协调。

7、座椅布置及性能应符合车辆用途及总体设计要求。

2.2汽车座椅的结构和分类

2.2.1汽车座椅的结构

汽车座椅伴随着汽车的诞生而出现，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，而是关系到汽车的乘坐舒适性和安全性，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。

汽车座椅一般由头枕、靠背、调节装置、座垫和座椅连接件等组成，汽车座椅骨架是汽车座椅的基础结构，可分为靠背骨架和座垫骨架两部分。

如下图2－2所示：

图2－2汽车座椅结构示意图

座椅骨架常用轧制型材（钢管、型钢）制成或用钢板冲压焊接而成，并用螺钉直接固定或通过座椅调节机构固定在车身上。

座椅行程调节装置、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。

其中座椅行程调节装置是安装在座垫骨架和地板之间，调节座椅与地板的前后和上下位置的机械装置。

靠背角度调节装置安装在座垫骨架和靠背骨架之间，是用来调节座椅靠背角度的机械装置。

2.2.2汽车座椅的分类

座椅的分类方法很多，按功用可分为：

驾驶员座椅、乘员座椅、儿童安全座椅；按形状可分为：

分离式、戽斗式、半分离式、长凳式；按性能可分为：

固定式、可拆式、调节式；按乘坐人数可分为：

单人、双人、多人等。

近年来，随着汽车工业的发展，陆续开发出许多具有特殊功能的座椅，如冷热可调式座椅、防下滑式座椅、带按摩功能的座椅、带电子记忆调节装置座椅、空气悬挂式座椅等，使