汽车座椅的设计

1机械工程学院毕业设计（论文）题目：新概念汽车座椅的设计专业：车辆工程班级：车辆113姓名：刘双双学号：1608110313指导教师：董福龙日期：2015-5-32目录新概念汽车座椅的设计引言：近年来，汽车行业发展十分迅速，汽车在全球范围内的普及率持续增高。尤其是在我国，汽车销售量呈每年递增的趋势。汽车座椅是汽车的重要组成部分，同时也是人和汽车接触最多的零部件，它不仅影响驾驶员驾驶的舒适性，而且也影响着车辆内饰的风格、等级和豪华程度。因此，我国的汽车座椅行业作为汽车工业的重要配套行业，面临着巨大的机遇和挑战。从目前情况上看，我国汽车座椅存在着很多的问题，首先是有透气性差，不能够及时将座椅上的潮气散发。夏天的时候，汽车暴露在阳光下时，车内温度很高，空调调节需要好久才能达到制冷的效果，这就使乘员感到不舒适，消费者只能被动的接受，十分难受。其次就是不能升降，同样高度的座椅，不同的人坐着的舒适度不同，这就意味着这样的座椅与部分人不协调。对于上述问题，我提出的新概念汽车座椅的设计主要是在汽车座椅的内部添加制冷和制热双向调节装置和升降装置[1]。这种装置可以把人机工程学与汽车座椅融汇到一起，为消费者提供更加舒适的乘坐环境。关键词：汽车座椅；调温器；升降机构；人机工程学；Foreword:Inrecentyears,theautomotiveindustryisdevelopingveryrapidly,thepopularityofcarsworldwideratecontinuedtoincrease.EspeciallyinChina'sautosales,atrendofincreasingeveryyear.Carseatisanimportantpartofthecar,alsoisthepeopleandcarsincontactwithmostoftheparts.Itnotonlyaffectsthecomfortofthedriver,butalsoaffectthestyleoftheinteriorofthevehicle,grades,andthedegreeofluxury.Therefore,thecarseatindustryinChinaasanimportantsupportingindustryoftheautomobileindustry,arefacedwithgreatopportunitiesandchallenges.3Fromthepointofviewofthecurrentsituation,China'sautomobileseatexistalotofproblems,firstofalliswithpoorairpermeability,cannotbetimelytodistributemoistureontheseat.Summer,autoexposureinthesun,thetemperatureinsidethecarisveryhigh,theairconditioningrequiresalongtimetoachievethecoolingeffect,whichmakespassengersfeeluncomfortable,consumerscanonlypassiveacceptance,veryafflictive.Secondisnotlifting,thesameseatheight,differentpeoplesittingcomfort.Thismeansthatthisseatanduncoordinated.Fortheseproblems,Iputforwardthenewconceptcarseatdesignismainlyintheinteriorofthecarseataddrefrigerationandheatingtwo-wayadjustmentdeviceandaliftingdevice[1].Thisdevicecanmaketheman-machineengineeringtogetherwithcarseatstogether,providingamorecomfortableridingenvironmentforconsumers.Keywords:automobileseat;thermostat;liftingmechanism;ergonomics;第1章概况及现状分析1.1汽车座椅的概况从目前来看，我国在汽车配件行业比其他国家起步较晚，存在着很多不足，例如：市场大、技术不足等现状。虽然我国也存在着很多知名的汽车生产商，比如长城、比亚迪、奇瑞等，但是就汽车座椅配件生产商来看，知名的较少，在自主知识产权方面仍有欠缺，具有很大的研究空间[2,3]。特别是人与座椅相互协调方面，由于我国汽车发展较晚，很多重要的技术、生产数据、工艺流程都是依据外国的座椅尺寸进行研制的。由于东方人群与西方欧美人群在人体尺寸上存在着差异，如果只仅仅依靠外国的座椅尺寸来设计我国汽车座椅的尺寸，不善于把人机工程学应用于汽车座椅的设计，这就导致了目前许多国内消费者抱怨国外汽车的座椅不够舒适。因此，设计人员需要把人机工程学应用于汽车座椅的设计过程中，使座椅尺寸与东方人群的尺寸相互协调，设计出符合东方人群的座椅，从而提高消费者的使用舒适度。1.2汽车座椅发展现状4国内发展现状：自从改革开放以来，政府对汽车行业的投资力度整体有了明显的提高，从国家“六五”期间的投资15.9亿元，到“九五”期间的260到300亿元之间。这就使我国在汽车行业发展十分迅速，同时也促进了我国的汽车零部件工业的发展。特别是近几年，我国的汽车零部件行业通过多种渠道努力使自己快速发展，比如：引入并利用外资，多渠道筹集资金，加大了投资力度和生产集中度。这就是使汽车零部件行业成为了我们新的朝阳行业。在引入外资的同时，零部件厂商积吸收和消化外国的先进技术，掌握生产要领，调整了产品结构，加快了产品更新的步伐，使汽车零部件的质量有了显著的提高，并开始具有自己的知识产权。到目前为止，我国在某些主要制造工艺和检测水平已经接近国际先进水平。虽然我们取得了很大的进步，但是仍有很长的路要走。在我国，就座椅企业而言，虽然有不少的生产汽车座椅的公司，但是大部分为合资企业，重要的核心技术还是由外商掌握，自我的设计能力和研发能力还是比较弱的。国家对于汽车座椅的相关政策还需要调整。就调温座椅而言，中国并没有专门的企业从事这样的研究，虽然在这方面也有一些相关专利，但是都还需要经过实践的检验。国外发展现状：在国外，汽车发展比较早，汽车的各个方面发展都比较完善，因此，就汽车座椅而言，我国与外国相差很远，世界上最早的汽车座椅是由德国人戴姆勒发明的，主要是用木板材质，设计理念是人去适应产品，随着科学技术的发展，社会的进步，旧有的设计理念逐渐被淘汰，逐步走向以人为核心的设计理念，全面的对座椅进行设计和分析。欧美等发达的国家对于汽车座椅研究十分重视，他们大部分都拥有自己的设计中心和实验中心，广泛采用计算机辅助设计和制造，并且同时对消费者进行市场调研。到目前为止，欧美等发达的国家在汽车座椅各个方面都很完善，汽车座椅价格占整个车价的5%到10%,而我国的座椅价格只占整车3%~4%。美国在汽车调温座椅方面发展很成熟，美国GENTHERM公司其汽车座椅调温装置已被应用到许多中高档车型当中，如凯迪拉克STSSAE100。而在国内，可任意调节汽车座椅的温度;同时其内部的温度传感器还会监控座椅的实时温度和乘客的体温的双向调温的汽车调温座椅还是一个空白。第2章新概念汽车座椅的方案分析2.1汽车座椅概述5汽车座椅是人与汽车接触最多的部件，也是为乘客提供驾驶舒适性的重要组成部分。汽车为高速运动体，乘员是处在复杂的环境中，当长时间乘坐汽车时，由于不能自由活动，因而汽车座椅极大的影响着乘客的乘坐舒适性。舒适性良好的汽车座椅可以增加乘客驾驶舒适性，降低事故率，提高安全性能。一般的汽车座椅应当满足以下条件[4]：（1）良好的静态特性，（2）良好的减震动态特性。（3）良好地造型形态。（4）多种调节功能，来满足不同性别、身材的人来乘坐。2.2汽车座椅的分类及组成目前汽车座椅有不同的分类方式：按材质分为织物座椅、革质座椅、真皮座椅。按乘坐人数分类，有单人座椅、双人座椅和多人座椅;按照功能分可分为普通座椅、电动座椅、悬挂座椅、记忆座椅、轻量型座椅和安全座椅。[5]随着社会的发展，人们对座椅的要求越来高，各大汽车公司以及零配件公司都在大力推进汽车座椅的研发，近年来，舒适度、轻量化、功能多样性及美观性成为了汽车座椅的发展方向。一般座椅主要由座椅蒙皮、缓冲垫、弹性单元、靠背角度调节机构、调整机构、座椅骨架六部分组成，（如图2-1）。1-座椅蒙皮2-缓冲垫3-座椅弹性单元4-靠背角度调节机构5-调整机构6-座椅骨架[5,7]图2-1汽车座椅结构图图2-2座椅弹性单元图6座椅蒙皮主要是指座椅的表皮，是包在坐垫和靠背总成外表面的一层材料，座椅的表皮材料根据需求和档次的不同，大多使用：织物、人造革、皮革、塑料和粘纤等（如图2-1中的编号1）。在座椅弹簧和表皮之间或者座椅垫和表皮之间，以及整体座椅上的柔软物体称为垫体。通常使用一到三层聚氨酯泡沫或棕榈等（如图2-1中的编号2）。使用目的就是保持座椅的形状、隔断在弹簧式座椅上乘坐的成员直接接触弹簧的异物感，并起缓冲和减震的作用[8]弹性单元是指放在座椅内部能够起到减震作用的弹性机构（如图2-2），多有1.2~4mm的弹簧以及塑料或粘纤材料构成，在座椅内所占的位置如图2-1中的编号3。现代座椅通过匹配弹性单元的刚度和减震器阻尼，达到减震和避免共振的目的。座椅的调节机构很多，可以前后、高度、角度等等调节。前后与上下调节机构与车身底盘相连接，可以通过手动或电动等动力进行操作。座椅的前后调节机构大多数为滑轨机构，滑轨如果在车身坐标内水平布置，则只起到前后调节作用;如果采用前高后低的布置方式，则在座椅向后移动时，也能起到座椅高低的调节。汽车座椅的靠背角度调节机构一般装在坐垫骨架和靠背骨架之间，在起到靠背倾角调节作用的同时也起到坐垫骨架和靠背骨架的联接作用。靠背角度调节机构的调节方式有无级调节和微调，可以调节的范围很大。高度调节主要作用是调节座椅的上下、水平位置，在结构上，可分油缸式、螺旋弹簧式、丝杠式、和四连杆式。在调节方式上，可分滑轨是单独升降机构和座椅上下平行升降机构[6,8,9]。骨架固定在车身地板上，用以支撑整个座椅和人体质量。骨架可分为座椅骨架和靠背骨架两个部分，用法各不相同，一般分类状况，分为管状结构、钣金结构、树脂结构、钢丝结构四类。座椅框架通常所以的材料的外径为Φ20~Φ25。2.3汽车座椅人机工程学分析坐姿是人体使用的较多并且较为自然的姿势。坐姿与站姿有所不同，坐姿是以臀部支撑全身的方式，而站姿是指以双脚支撑全身的方式。相比较站姿而言，坐姿更有利于双脚作用的发挥，特别是对于汽车的座椅来说，采用坐姿能够使乘坐者利用靠背做支撑点来增大脚的蹬力进而更有利于驾驶。驾车过程中，需要长时间维持坐姿基本不变，乘员由于重力作用于肌肉组织，长时间姿7势不变会使血液循环不通畅，各种代谢物质积聚，引起不舒适感，因此汽车座椅的设计非常关键的一点应当尽量避免重力集中导致的局部受力过大[23]。因此设计师要了解人究竟以怎样的坐姿才能获得舒适和不易疲劳的生理反应，只有了解这一点，才能够设计出舒适、安全的座椅。那么了解人体脊柱的组织结构、腰曲变形及舒适坐态生理要求就十分必要了。舒适的坐姿与人体躯干骨的组织结构密切相关。人体躯干骨是由脊椎、肋骨和胸骨组成。人采用坐姿时，身体主要由脊柱、盆骨、腿和脚支撑，脊柱位于人体的背部中央，是人体的主要支柱。脊柱的S形弯曲状态，是保证人体脊椎骨间肌肉静态负荷水平，以及椎间盘之间具有最佳压力的前提。因此，在正常的状态下脊柱的腰椎部分前凸，至骶骨时后凹。当处于非自然姿势时，椎间盘内压力就会处于不正常状