轿车座椅结构设计

河 北 工 业 大 学

毕业设计(论文) 前期报告

学生姓名： 刘珍良 学 号： 085308 学 院： 机械工程学院 专 业： 车辆工程

设计(论文) 题目： 轿车座椅结构设计 设计(论文) 地点： 河北工业大学 指 导 教 师： 刘璇 职 称： 讲师

2012年 03月 08日

1. 文献综述

从人的安全、健康角度来讲，现代人越来越多的时间在汽车中度过。座椅的安全性与舒适性直接影响到驾乘人员的安全，尤其是对人脊椎的伤害。从社会的角度，汽车渐渐走进了千家万户，随着时代的进步，人们对汽车以及其的各个部件也会变得越来越挑剔，人们在选择汽车的同时，首先接触的也是座椅。

据统计, 目前我国各种车辆累计已达上亿辆, 患上驾驶员腰、背痛职业病的人数也在1 亿以上经常背痛和不舒服的姿势使交通事故的危险增加了好几倍, 因为司机无法集中精力驾驶汽车和关注道路. 所以座椅对人体健康的影响当然很重要[ 1] , 目前国家对客车座椅的安全性、牢固性有一定要求 , 而对于座椅与人体健康没有明显要求, 因此对汽车座椅的设计必须加以重视. 以往是采用比较落后的比照设计方法, 根本无法适应如今汽车工业的迅速发展. 通过对座椅的人机工程分析, 得出简化的力学模型, 再对靠背曲线进行优化设计, 得到更符合人体曲线的靠背形状, 使设计的座椅更加舒适和美观, 以确保人体的健康

汽车座椅结构是汽车车身的重要组成部件，其结构设计对汽车驾乘人员的舒适性和安全性有着直接的影响，随着汽车的技术进步及其普及, 人们对汽车要求越来越高, 越来越关注驾驶的舒适性。其中，汽车座椅的舒适性主要受到汽车座椅整体外观尺寸以及结构形式的影响。另外汽车座椅可以实现的可调节性和调节行程也在一定程度上影响着驾乘人员的舒适性和操作便利性。座椅的设计无法完全保证舒适性, 但是可以减少引起不舒适性的因素, 避免不舒适感觉的产生。通过不舒适性来评价汽车座椅的舒适度, 可以避免舒适性评价中个人主观因素及其他模糊量的影响, 因此, 更科学可行。

1974年国际标准化组织正式颁布国际标准ISO2631《人体承受全身振动评价指南》， 1978年

ISO2631-1974作了一些修改后再次颁布为ISO 2631-1978， 它得到了许多国家的承认， 并成为汽车行业有关汽车平顺性的评价方法。我国也将ISO 2631-1978作为平顺性评价指标并认为它是一个比较完善的方法[7]。国际标准化组织在1982年、1985年分别对ISO 2631作了一些修改和补充， 并颁布了新的类似的评价方法。

美国ROHO 集团已经开发出一种车用充气坐垫， 可以有效地提高驾驶员乘坐的舒适性。如图2所示， 该坐垫的尺寸规格是48cm ×48cm ， 重量为1kg ， 当充满气时单元的高度是5cm ； 为了避免驾驶员浸入坐垫中， 在驾驶员的重量完全作用在坐垫上的时候， 坐垫会使驾驶员与座椅之间保持1cm 的距离， 所用材料为氯丁橡胶。

人机工程学也是轿车座椅结构设计必须考虑的一个重要内容，汽车的设计开发必须围绕以人为中心人性化前提展开。因此汽车人机工程设计的任务就是开发出使驾驶者感到操作方便、高效、不易疲劳, 使乘坐者感到舒适、安全的汽车产品。

座椅对人机工程学的要求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形状和位置适宜的两点支承, 第一支承位于人体第5~ 6 胸椎之间的高度上, 作为肩靠能减轻颈曲变形; 第二支承设置在腰曲部位, 作为腰靠, 能保证乘坐姿势近

似于正常的腰曲弧线。4) 各部合适的软硬感: 座椅最重要的作用是支撑乘员的身体, 不能只是一把安乐椅, 表面硬一些的座椅不易使人疲劳, 但与身体不是特别贴合的硬座椅会压迫身体的某一部分, 使疲劳感倍增。5) 振动舒适性: 需要设计好座椅的静态刚度、共振频率及衰减特性。

汽车驾驶座椅的舒适性研究， 是目前汽车人机工程设计中值得深入探讨的问题，在今后的研究中，应对以下几方面加以重视。（1）中国人体群特性研究。目前，我国的评价标准是建立在国际标准的基础上， 针对中国人体特征尺寸的座椅舒适性研究还比较欠缺， 由于人种存在着差异，建立适用于中国人体形特点的人体模型，尤其是动态模型，对于提高驾驶座椅舒适性十分迫切。（2）随着数字化设计应用的不断深入，人机工程学将更注重人的信息处理能力， 将数字化建模技术引入汽车座椅设计， 可设计出更适合驾驶员乘坐的座椅， 使座椅人机系统的综合效能达到最佳水平。

2．毕业设计（论文）工作过程

1) 分析现有汽车座椅的结构及功能特点，掌握设计要点；

2) 考虑人机工程学，进行轿车座椅结构设计；

3) 进行关键部位的力学分析，进行校核计算；

3. 设计（论文写作）过程中遇到的问题、解决方法、效果和启示

轿车座椅结构设计是这次毕业设计的核心内容，由于曾经对这方面接触的很少，所以这次毕业设计的内容的难度还是有些难度，需要了解轿车座椅的结构特点和作用，对未来轿车座椅的发展方向要有一定的了解，还要结合人机工程学来设计新型的轿车座椅，人机工程学的学习对我来说也是一个考验，掌握关键部件的计算与校核，最后通过CAD 软件完成三张图纸的设计。

4. 参考文献：

[1] 马佳, 范智声, 阮莹等. 汽车座椅舒适性研究综述. 上海汽车，2008（1）：24-27

[2] 王红州. 汽车座椅参数化设计及驾驶室座椅与仪表板的布置：[硕士学位论文],南京:南京航空航

天大学, 2008

[3] 许英, 朱序璋, 杨宏刚等. 汽车驾驶座椅的人机工程学设计. 机电产品开发与创新, 2008,(01)：

28-30

[4] 陆剑雄, 张福昌, 申利民. 坐姿与座椅设计的人机工程学探讨. 人类工效学, 2005,(04)：44-49

[5] 罗卫东, 李鹏, 邱望标. 基于人机工程的汽车座椅设计. 现代机械设计.2008,(3)：59-60,69

[6] 邹博维. 基于人机工程的汽车驾驶座椅舒适性设计. 汽车科技, 2009,(04)：15-17

[7] 燕峰, 李世国. 汽车座椅的设计与优化. 鞍山科技大学学报, 2004,(05)：367-370

[8] 张邢磊, 于建国. 汽车座椅舒适性的技术研究. 交通标准化，2009（4）：200-203