威馳轎車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì)【汽車(chē)座椅】

威馳轎車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì)【汽車(chē)座椅】,汽車(chē)座椅,轎車(chē),駕駛員座椅,設(shè)計(jì) SY-025-BY-1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目審定表 指導(dǎo)教師姓名 鮑宇 職稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 汽車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 課題適用專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 課題類(lèi)型 Y 課題簡(jiǎn)介：（主要內(nèi)容、意義、現(xiàn)有條件、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式。） 一、主要研究?jī)?nèi)容： 駕駛員座椅的調(diào)角器，升降器，水平滑軌的設(shè)計(jì)。 研究方法： 通過(guò)對(duì)威馳轎車(chē)駕駛員座椅進(jìn)行測(cè)試分析,借助已有轎車(chē)駕駛員座椅的數(shù)據(jù)收集,總結(jié)轎車(chē)駕駛員座椅的工作特征，來(lái)滿(mǎn)足人們的需求。 二、研究的意義： 現(xiàn)代汽車(chē)的大量使用與普及，駕駛員對(duì)座椅提出了更舒適更人性化的新課題。目前汽車(chē)座椅位置的調(diào)節(jié)多基于手動(dòng)調(diào)節(jié)的機(jī)械，不方便駕駛員的操作。為此，本項(xiàng)目研究的基本思路是針對(duì)汽車(chē)座椅位置的調(diào)節(jié)方式，根據(jù)一威馳車(chē)現(xiàn)有座椅，測(cè)量結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)既定功能的座椅。目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)座椅基本上是一種固定的姿勢(shì)，人長(zhǎng)時(shí)間保持一種相對(duì)穩(wěn)定的坐姿很容易疲勞，從提高駕乘人員舒適度的角度，給出一種新型電動(dòng)座椅的設(shè)計(jì)思路。 三、現(xiàn)有條件： 會(huì)使用CAD繪制二維圖，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)威馳轎車(chē)。 四、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式： 1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2、設(shè)計(jì)圖紙。 3、使用說(shuō)明書(shū)。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見(jiàn) 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)及全面訓(xùn)練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或?qū)嶋H價(jià)值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預(yù)計(jì)工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預(yù)計(jì)難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 注：課題類(lèi)型填寫(xiě) W.科研項(xiàng)目；X.生產(chǎn)（社會(huì)）實(shí)際；Y.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；Z.其它。 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)分表 學(xué)生姓名 冷永欣 院系 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛07-3 指導(dǎo)教師姓名 鮑宇 職稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 從事 專(zhuān)業(yè) 汽車(chē)運(yùn)用 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 駕車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 序號(hào) 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 滿(mǎn)分 得分 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實(shí)踐、社會(huì)實(shí)際、科研與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等的結(jié)合程度 10 3 綜合運(yùn)用知識(shí)能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力 15 4 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 20 5 計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進(jìn)度 10 得 分 X= 評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設(shè)計(jì)能力：強(qiáng)□ 較強(qiáng)□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說(shuō)明書(shū)規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)分表 學(xué)生 姓名 冷永欣 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 車(chē)輛07-3 指導(dǎo) 教師 鮑宇 職 稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 題目 汽車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 答辯 時(shí)間 月 日 時(shí) 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號(hào) 評(píng) 審 指 標(biāo) 滿(mǎn) 分 得 分 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況，題目難易度、工作量、與實(shí)際的結(jié)合程度 10 2 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力、計(jì)算能力、綜合運(yùn)用知識(shí)能力 10 3 應(yīng)用文獻(xiàn)資料、計(jì)算機(jī)、外文的能力 10 4 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)水平、圖紙質(zhì)量，設(shè)計(jì)的規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等）、實(shí)用性、科學(xué)性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備情況 5 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)自述情況 20 7 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯回答問(wèn)題情況 30 總 分 Z= 答辯過(guò)程記錄、評(píng)語(yǔ)： 自述思路與表達(dá)能力：好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 回答問(wèn)題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問(wèn)題□ 研究能力或設(shè)計(jì)能力：強(qiáng)□ 較強(qiáng)□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說(shuō)明書(shū)規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 答辯組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)生姓名 冷永欣 性別 男 院系 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 班級(jí) 07-3 設(shè)計(jì)（論文）題目 汽車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)分（開(kāi)題、中檢、出勤） 指導(dǎo)教師姓名 鮑宇 職稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 指導(dǎo)教師 評(píng)分（X） 評(píng)閱教師姓名 職稱(chēng) 評(píng)閱教師 評(píng)分（Y） 答辯組組長(zhǎng) 職稱(chēng) 答辯組 評(píng)分（Z） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī) 百分制 五級(jí)分制 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年 月 日 注：1、平時(shí)成績(jī)（開(kāi)題、中檢、出勤）評(píng)分按十分制填寫(xiě)，指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯組評(píng)分按百分制填寫(xiě)，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評(píng)語(yǔ)中應(yīng)當(dāng)包括學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設(shè)計(jì)（論文）水平、設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)質(zhì)量、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)施或?qū)懽鬟^(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)生答辯情況等內(nèi)容的評(píng)價(jià)。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推薦表 題 目 汽車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 類(lèi)別 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 冷永欣 院（系）、專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院車(chē)輛07-3 指導(dǎo)教師 鮑宇 職 稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 設(shè)計(jì)成果明細(xì)： 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類(lèi)別”欄填寫(xiě)畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)、其它 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過(guò)程管理材料 題 目 轎車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 冷永欣 系部名稱(chēng) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 車(chē)輛07-3 指導(dǎo)教師 鮑宇 職 稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 教研室 車(chē)輛工程 起止時(shí)間 2011年3月1日——6月25日 教 務(wù) 處 制 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 轎車(chē)駕駛員座椅設(shè)計(jì) 院系名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 B 07-3班 學(xué)生姓名： 冷永欣 指導(dǎo)教師： 鮑 宇 職 稱(chēng)： 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Car Driver’s Seat Candidate：Leng Yongxin Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-3 Supervisor：Senior Experimental Division. Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………………………………I ABSARST II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.2汽車(chē)座椅的研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)要求 1 1.2.1研究?jī)?nèi)容 1 1.2.2 轎車(chē)座椅的設(shè)計(jì)要求 1 1.3 汽車(chē)座椅的作用和功用 2 1.3.1 汽車(chē)座椅的作用 2 1.3.2 汽車(chē)座椅的舒適性 2 1.3.3 汽車(chē)座椅的安全性 3 1.4本章小結(jié) 4 第2章 汽車(chē)座椅的人機(jī)工程設(shè)計(jì) 5 2.1座椅的人機(jī)工程學(xué)要求 5 2.2座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù) 5 2.3人體模板在車(chē)輛座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 5 2.4座椅布置 6 2.5人體壓力在座椅上的分布 6 2.6座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì) 6 2.7座椅的動(dòng)態(tài)舒適性設(shè)計(jì) 7 2.8本章小結(jié) 7 第3章 駕駛員座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.1 汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)和分類(lèi) 8 3.2 汽車(chē)座椅的主要部件設(shè)計(jì) 9 3.2.1 靠背與座墊設(shè)計(jì) 9 3.2.2 頭枕設(shè)計(jì) 9 3.2.3 座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.3 本章小結(jié) 13 第4章 座椅部件設(shè)計(jì) 14 4.1 板簧的設(shè)計(jì) 14 4.2高度調(diào)節(jié)支撐桿的工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 14 4.3 銷(xiāo)的工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 15 4.4 齒板與調(diào)角器手柄的設(shè)計(jì) 15 4.5 滑軌的設(shè)計(jì) 16 4.6本章小結(jié) 18 第5章 座椅骨架的強(qiáng)度校核 19 5.1 有限元算法在汽車(chē)座椅安全性研究中的應(yīng)用 19 5.2 轎車(chē)座椅的強(qiáng)度要求 19 5.2.1 座椅的靜強(qiáng)度 20 5.2.2 座椅的沖擊強(qiáng)度 20 5.2.3 座椅的疲勞強(qiáng)度 21 5.3 確定需要分析的部件 21 5.3.1 結(jié)果分析 25 結(jié) 論 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 30 附 錄 31 II 摘 要 隨著汽車(chē)保有量的增加，汽車(chē)的舒適性和安全性越來(lái)越受到人們的重視。然而座椅作為直接與人體接觸的部件，其重要性自然不言而喻。關(guān)于座椅的安全性分析，其理論和方法都得到了廣泛的認(rèn)可。與此同時(shí)，在滿(mǎn)足安全性的前提下，如何提高汽車(chē)座椅的舒適性并盡可能的減輕質(zhì)量，也越來(lái)越引起業(yè)界的關(guān)注。 本設(shè)計(jì)主要針威馳轎車(chē)駕駛員座椅在設(shè)計(jì)中存在的一些不足進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)參照威馳轎車(chē)駕駛員座椅實(shí)際尺寸進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，加裝了座椅的升降裝置以滿(mǎn)足舒適性的要求。運(yùn)用Ansys軟件分析座椅骨架的靜態(tài)特性。 最后通過(guò)強(qiáng)度校核以及實(shí)際生產(chǎn)中該座椅存在的一些問(wèn)題，對(duì)靠背和座墊骨架進(jìn)行了改進(jìn)，使其工藝更為簡(jiǎn)單。 關(guān)鍵詞：轎車(chē)；駕駛員座椅；靜態(tài)特性；舒適性；安全性 ABSTRACT With the increasing of cars, the comfort and safety of cars are taken seriously increasingly. However, the seat is contact with human body parts directly, whose importance is of natural self-evident. Moving on the seat of the safety analysis, the theories and methods have been widely recognized. At the same time, under the premise of security, how to improve the car seat and the economy as much as possible has been drawn more and more attention of the industry . The design of the main drivers for the domestic middle seat in the design of cars that exist in a number of shortcomings were optimized. At the same time, according to the actual software and hardware conditions, I dismantled a seat entity. To a certain basis of simulation analysis, inquire about relevant information and standards, parameters of the dynamic and static characteristics are optimized At last, through strength check, a number of problems are considered in the seat actual production. Backrest and cushion framework are improved to process with more simple and a better economy. Key words: Car；Driver Seat；Static Characteristic；Dynamic Characteristis； Amenity ；Safety 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 概述 汽車(chē)座椅屬于汽車(chē)的基本裝置，是汽車(chē)的重要安全部件。在汽車(chē)中，它將人體和車(chē)身聯(lián)系在一起，直接關(guān)系到乘員的駕乘舒適性和安全性。1886年德國(guó)人戴姆勒制成了最早的汽車(chē)座椅，其座墊是以棉花等軟填料作為芯子，靠背是用木板和木條圍成。一百多年來(lái)，隨著汽車(chē)的發(fā)展和人們要求的不斷提高，汽車(chē)座椅已不是單純滿(mǎn)足乘坐和美觀需要的車(chē)身部件，而是關(guān)系到汽車(chē)的駕乘舒適性和安全性，集人機(jī)工程學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、控制工程等為一體的系統(tǒng)工程產(chǎn)品。 1.2汽車(chē)座椅的研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)要求 1.2.1研究?jī)?nèi)容 本課題的主要任務(wù)是根據(jù)駕駛員的安全性、舒適性與座椅的靜態(tài)特性分析，對(duì)轎車(chē)的駕駛員座椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用繪圖軟件繪制出駕駛員座椅的三維實(shí)體造型。通過(guò)查閱相關(guān)資料，對(duì)汽車(chē)座椅相關(guān)知識(shí)有了較深入的理解，并掌握了汽車(chē)座椅的設(shè)計(jì)思路；了解并掌握了駕駛員座椅的靠背骨架總成結(jié)構(gòu)與座墊骨架總成結(jié)構(gòu)，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，結(jié)合駕駛員的安全性與舒適性，確定了汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)尺寸；學(xué)習(xí)三維制圖軟件，并繪制所設(shè)計(jì)座椅的三維實(shí)體造型；應(yīng)用有限元分析軟件，結(jié)合國(guó)內(nèi)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所設(shè)計(jì)的轎車(chē)座椅靠背部分進(jìn)行靜強(qiáng)度受力分析。 本課題的內(nèi)容可以歸納為以下幾個(gè)方面： ⑴在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，要求對(duì)汽車(chē)座椅材料有全面的了解； ⑵結(jié)合國(guó)家相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)座椅各方面的性能、參數(shù)進(jìn)行研究與分析； ⑶對(duì)轎車(chē)座椅骨架總成進(jìn)行設(shè)計(jì)； ⑷繪制汽車(chē)座椅骨架的三維實(shí)體模型； ⑸參考我國(guó)和國(guó)際對(duì)座椅系統(tǒng)強(qiáng)度的法規(guī)要求，座椅骨架靠背部分結(jié)構(gòu)的 靜態(tài)強(qiáng)度進(jìn)行分析； ⑹全文總結(jié)。 1.2.2 轎車(chē)座椅的設(shè)計(jì)要求 作為人和汽車(chē)之間聯(lián)接部件，對(duì)其性能要求越來(lái)越高，轎車(chē)座椅設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足 以下各點(diǎn)： ⑴安全——座椅是支撐和保護(hù)人體的構(gòu)件，必須十分安全可靠，應(yīng)具有充分 的強(qiáng)度、剛度與耐久性。對(duì)可調(diào)的座椅，要有可靠的鎖止機(jī)構(gòu)，以保證安全。設(shè) 計(jì)的座椅應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)（形狀、尺寸、強(qiáng)度等）的要求。 ⑵操縱方便——設(shè)計(jì)的座椅還需操縱方便，調(diào)整手柄和按鈕的布置必須在駕乘者伸手可及的位置，并符合常人的習(xí)慣且操縱力量適中，便于駕乘者對(duì)座椅的前后上下、靠背的傾斜角度、頭枕的前后上下等進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ⑶乘坐舒適——按人機(jī)工程學(xué)的要求，座椅必須具有良好的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)舒適性。外形必須符合人機(jī)生理功能，而且在不影響舒適性的前提下，力求美觀大方。 ⑷結(jié)構(gòu)成本——座椅設(shè)計(jì)應(yīng)采用最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，盡可能地減少質(zhì)量。 1.3 汽車(chē)座椅的作用和功用 1.3.1 汽車(chē)座椅的作用 汽車(chē)座椅的類(lèi)型：根據(jù)結(jié)構(gòu)、用途及駕乘人員的不同，汽車(chē)座椅分為固定座椅和旋轉(zhuǎn)座椅、可調(diào)節(jié)座椅和不可調(diào)節(jié)座椅、可翻轉(zhuǎn)座椅和不可翻轉(zhuǎn)座椅、帶減振的懸架座椅和不帶減振的汽車(chē)座椅以及專(zhuān)用汽車(chē)座椅等。其中，懸架座椅又可分機(jī)械懸架座椅和空氣懸架座椅，可調(diào)節(jié)座犄又分為機(jī)械調(diào)節(jié)座椅、氣動(dòng)調(diào)節(jié)座椅和電動(dòng)調(diào)節(jié)座椅等。 在現(xiàn)代汽車(chē)中，座椅的主要作用是： （1）為人體提供良好的支撐。座椅通過(guò)對(duì)人體提供合理的體壓分布，可以有效的保證人體在車(chē)輛行駛過(guò)程中的平衡與平穩(wěn)。 （2）駕駛員的定位系統(tǒng)。通過(guò)座椅對(duì)駕駛員的定位，可以使駕駛員獲得良好的視野，并實(shí)現(xiàn)駕駛員對(duì)汽車(chē)操縱系統(tǒng)的控制。 （3）為乘員提供舒適的駕乘環(huán)境。座椅中各種人性化的附屬設(shè)備以及豪華配置，能為乘員提供優(yōu)越的駕乘環(huán)境。 （4）在汽車(chē)受到撞擊時(shí)最大限度的保護(hù)乘員的安全。合理的配置頭枕和靠背的軟墊，防止駕駛員或乘員的頸部以及頭部在汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)受到意外傷害。 簡(jiǎn)而言之，汽車(chē)座椅的功能為：在規(guī)定的條件下，能夠?yàn)轳{駛員和乘員提供舒適的位置并保證乘員的安全。 1.3.2 汽車(chē)座椅的舒適性 座椅設(shè)計(jì)的基本原則，汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機(jī)械、化工、紡織、噴涂、熱處理、美學(xué)、力學(xué)、人體工程學(xué)等多門(mén)學(xué)科，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)人體工程學(xué)原理綜合考慮座椅的舒適性、減振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，還要考慮人體生理特征及尺寸，進(jìn)行量身定做，以提高座椅的乘坐舒適性。 汽車(chē)乘坐的舒適性包括靜態(tài)舒適性，動(dòng)態(tài)舒適性（又稱(chēng)作振動(dòng)舒適性）以及操作舒適性三方面內(nèi)容。座椅的靜態(tài)舒適性是指座椅在靜止?fàn)顟B(tài)下提供給人體的舒適特性，主要與座椅尺寸參數(shù)、表面質(zhì)量、調(diào)節(jié)特性等有關(guān)；動(dòng)態(tài)舒適性是指汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通過(guò)座椅骨架以及軟墊將振動(dòng)傳遞到人體的舒適特性；操作舒適性是駕駛員和乘員在車(chē)內(nèi)正?；顒?dòng)（如操縱方向盤(pán)）的舒適程度，主要與座椅和車(chē)內(nèi)其他部件的布置有關(guān)。 1、汽車(chē)座椅的靜態(tài)舒適性 設(shè)計(jì)時(shí)首先要絕對(duì)保證駕乘者的安全，這就要求座椅要有足夠的強(qiáng)度，在發(fā)生碰撞時(shí)，座椅不會(huì)或可以減輕對(duì)乘坐者造成傷害，并能起到一定的保護(hù)作用。 座椅靜態(tài)舒適性是人體工程學(xué)在座椅設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，它通過(guò)人體舒適坐姿、合理的體壓分布、人體測(cè)量的基本數(shù)據(jù)和視覺(jué)美學(xué)等使座椅的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足人的生理和心理要求，為乘員提供舒適、安全的駕駛和乘車(chē)條件。 2、汽車(chē)座椅的動(dòng)態(tài)舒適性 設(shè)計(jì)的座椅必須能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然彎曲，保證合理的體壓分布并使其肌肉松弛，上體通向大腿的血管不受壓迫，血液循環(huán)正常；并具有腰椎依托感、腰背部貼和感和側(cè)向穩(wěn)定感。能有效隔離或衰減路面不平產(chǎn)生的振動(dòng)，滿(mǎn)足大多數(shù)駕乘者坐姿舒適性的要求。 汽車(chē)座椅的動(dòng)態(tài)舒適性與座椅以及人體的振動(dòng)特性密切相關(guān)。來(lái)自路面的振動(dòng)（或激勵(lì)）通過(guò)輪胎、汽車(chē)懸架和座椅三個(gè)減振環(huán)節(jié)傳遞到人體，每一部分的傳遞特性都影響到乘員的舒適程度。研究表明：座椅動(dòng)態(tài)參數(shù)的改變對(duì)汽車(chē)其它使用性能沒(méi)有影響，而且制造方便易行，周期短、見(jiàn)效快。因此，研究和改善座椅動(dòng)態(tài)性能，對(duì)提高駕乘舒適性有著十分重要的意義。 3、汽車(chē)座椅的操作舒適性 設(shè)計(jì)的座椅還需操縱方便，調(diào)整手柄和按鈕的布置必須在駕乘者伸手可及的位置，并符合常人的習(xí)慣且操縱力量適中。座椅的操作舒適性主要包括以下兩方面：一方面，就座椅的各種調(diào)節(jié)裝置而言，應(yīng)該是使操作更容易實(shí)現(xiàn)，并且更容易達(dá)到；另一方面，在保證靜態(tài)舒適性的前提下，為駕駛員提供更為廣闊的操作空間，也將成為座椅操作舒適性研究的主要方向。 1.3.3 汽車(chē)座椅的安全性 汽車(chē)座椅的安全性是指座椅能有效的防止事故的發(fā)生，并在事故發(fā)生時(shí)有效的減輕駕駛員及乘員所受傷害的能力。根據(jù)座椅在碰撞事故發(fā)生時(shí)和發(fā)生后對(duì)減輕乘員傷害程度的不同作用，可以將座椅的安全性分為主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性?xún)蓚€(gè)方面。 1、汽車(chē)座椅的主動(dòng)安全性 座椅的主動(dòng)安全性是指座椅能夠有效地防止事故發(fā)生的能力。座椅系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與駕駛員視野、駕駛員定位以及其它汽車(chē)控制系統(tǒng)功能的更好發(fā)揮息息相關(guān)，這些系統(tǒng)之間配合的好壞也不同程度的影響座椅的主動(dòng)安全性。另外，應(yīng)當(dāng)指出的是，座椅的舒適性與主動(dòng)安全性有關(guān)，舒適的座椅可以為駕駛員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，使其心情愉快、精力集中，從而有效地防止交通事故的發(fā)生，提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性。 2、汽車(chē)座椅的被動(dòng)安全性 座椅的被動(dòng)安全性是指汽車(chē)發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠?qū)?chē)內(nèi)乘員進(jìn)行保護(hù)，避免發(fā)生傷害或使傷害降低至最低程度的性能。一個(gè)好的汽車(chē)座椅要能夠減輕駕駛員及乘員的疲勞來(lái)滿(mǎn)足主動(dòng)安全性要求，更要有足夠高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，以便與安全帶和安全氣囊一起對(duì)乘員定位的同時(shí)緩解碰撞的強(qiáng)度，力圖使乘員的損傷指標(biāo)達(dá)到最小。 在各種事故中，座椅作為減少損傷的安全部件起著重要的保護(hù)作用。首先，在事故中它要保證乘員處在自身的生存空間之內(nèi)，并防止其它車(chē)載體（如其它乘員、貨物等）進(jìn)入到這個(gè)空間。其次，要使乘員在事故發(fā)生過(guò)程中保持一定的姿態(tài)，以保證其它的約束系統(tǒng)能充分發(fā)揮其保護(hù)效能。 1.4本章小結(jié) 本設(shè)計(jì)力求在駕駛員座椅傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在滿(mǎn)足上述座椅作用和功能的前提下，對(duì)座椅材料和結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，以達(dá)到減輕座椅質(zhì)量，降低座椅生產(chǎn)成本的目標(biāo)。 第2章 汽車(chē)座椅的人機(jī)工程設(shè)計(jì) 2.1座椅的人機(jī)工程學(xué)要求 1)各部貼合感：要求座椅靠背和坐墊的形狀與人體背部、臀部及大腿底面的形狀相貼合。貼合感強(qiáng)的座椅將有利于改進(jìn)接觸面積和部位。 2)橫向穩(wěn)定性：汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，人體承受橫向加速度，為了提高乘員的身體保持性，要求座椅的側(cè)面稍加高，以便兩跨和大腿部能輕輕支承身體。 3)背部和腰部的合理支承：汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支承，第一支承位于人體第5—6胸椎之間的高度上，作為肩靠能減輕頸曲變形；第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠，能保證乘坐姿勢(shì)下近似于正常的腰曲弧線(xiàn)。 4)各部合適的軟硬感：座椅最重要的作用是支撐乘員的身體，不能只是一把安樂(lè)椅，表面硬一些的座椅不易使人疲勞，但與身體不是特別貼合的硬座椅會(huì)壓迫身體的某一部分，使疲勞感倍增。 5)振動(dòng)舒適性：需要設(shè)計(jì)好座椅的靜態(tài)剛度、共振頻率及衰減特性。 2.2座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù) 汽車(chē)座椅的舒適性通常包括震動(dòng)舒適性、坐姿舒適性和操作舒適性。震動(dòng)舒適性一般不能只靠尺寸參數(shù)來(lái)保證，而駕駛席的坐姿舒適性和操作舒適性以及乘員席的坐姿舒適性則通過(guò)座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)得到相應(yīng)程度的保證。座椅的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考駕駛或乘坐姿勢(shì)下人體尺寸的測(cè)量值加以確定。 2.3人體模板在車(chē)輛座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 利用人體模板考察車(chē)輛室內(nèi)主要人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)，用以了解和評(píng)價(jià)汽車(chē)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)。以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型是描述人體形態(tài)特征和力學(xué)特征的有效工具，是對(duì)人及系統(tǒng)進(jìn)行考察研究、分析評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不可缺少的重要輔助手段。根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和選擇而得到的標(biāo)準(zhǔn)人體尺寸來(lái)制作的。將人體模板置于1-"l模型或樣車(chē)的作業(yè)空間內(nèi)，或?qū)⒍S人體模型置于設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)位置，可用于校核設(shè)計(jì)的可行性和合理性。結(jié)合精確的人體模板中各種主要的人體參數(shù)。按照一定的經(jīng)驗(yàn)理論，考察汽車(chē)室內(nèi)主要人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)人體模板的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，包括人體靜態(tài)尺寸(主要是坐寸)、功能尺寸(坐姿活動(dòng)范圍尺寸)、作業(yè)尺寸(主要是手部、腳部的力學(xué)參數(shù))等，確定相應(yīng)的汽車(chē)車(chē)廂空間、座椅位置、轉(zhuǎn)向盤(pán)、操控臺(tái)、扶手等的設(shè)計(jì)參數(shù)。具體分類(lèi)上主要是人體的舒適性設(shè)計(jì)參數(shù)(座椅、室內(nèi)空間等)，操作性設(shè)計(jì)參數(shù)(方向盤(pán)、控制臺(tái)、扶手、腳踏板等)以及安全性設(shè)計(jì)參數(shù)等。 2.4座椅布置 根據(jù)人體的舒適坐姿和汽車(chē)設(shè)計(jì)對(duì)人體的布置要求，對(duì)座椅進(jìn)行布置并確定座椅與操縱裝置的相對(duì)位置；按舒適坐姿選擇座椅的座面高度、座寬、座深、座面傾角、靠背的高、靠背與座面夾角；按汽車(chē)中利用人體樣板進(jìn)行人體布置的原則，來(lái)確定座椅與操縱裝置的相對(duì)位置，確定出座椅與方向盤(pán)和加速踏板的相對(duì)位置，同時(shí)確定座椅的水平調(diào)節(jié)量和垂直調(diào)節(jié)量。 2.5人體壓力在座椅上的分布 人體與座椅之間的壓力分布稱(chēng)為坐姿的體壓分布，坐姿的體壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。人就坐時(shí)，身體重量的大部分(約80％)經(jīng)過(guò)臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在座椅面上。座椅各部位的受力分布如圖2.1。 圖2.1人體壓力分布圖 2.6座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì) 座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)須考慮的因素很多，可以概括為以下基本原則： 座椅的尺度必須參照人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)確定； 座椅可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足坐姿變換； 座椅所使用的材料應(yīng)適應(yīng)人體的舒適性； 座椅的位置要與其作業(yè)空間相協(xié)調(diào)，便于人員作業(yè)。 由坐姿生物力學(xué)分析，最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體略向上后傾斜，保持上體和大腿間角在90°~115°。同時(shí)，小腿向前伸，大腿與小腿、小腿與腳掌間也應(yīng)達(dá)到一定角度。另外，根據(jù)駕駛室的微氣候環(huán)境，調(diào)整座椅表面的溫濕度特性，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人體代謝，達(dá)到減輕疲勞的目的。 2.7座椅的動(dòng)態(tài)舒適性設(shè)計(jì) 駕駛員座椅動(dòng)態(tài)舒適性主要與震動(dòng)特性有關(guān)。對(duì)于有懸架的座椅系統(tǒng)，影響其動(dòng)態(tài)特性因素有：座墊的剛度和阻尼系數(shù)，懸掛系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度和阻尼系數(shù)以及座椅系統(tǒng)連接件的摩擦；對(duì)于非懸架座椅系統(tǒng)主要考慮座墊的剛度、阻尼以及座椅鋼架結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能。剛度決定座椅的共振頻率，二阻尼系數(shù)決定座椅的振動(dòng)衰減特性。雖然座椅系統(tǒng)的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)連接件的摩擦?xí)绊懻麄€(gè)座椅系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但由于質(zhì)量和摩擦受其他因素限制而不會(huì)變化太大，所以剛度參數(shù)和阻尼系數(shù)就成了影響整個(gè)座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的主要因素。影響駕駛疲勞的震動(dòng)主要是行駛中因道路凹凸不平而引起車(chē)輛書(shū)記振動(dòng)和車(chē)輛本身的機(jī)械振動(dòng)。駕駛員受到縱向、橫向及垂直方向的直線(xiàn)振動(dòng)，以及繞著3個(gè)方向的角振動(dòng)。其中垂直振動(dòng)和繞縱、橫坐標(biāo)軸的角振動(dòng)對(duì)人體的影響較大。振動(dòng)通過(guò)座椅傳遞到人體的臀部、后背部而引起全身性振動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)汽車(chē)座椅時(shí)應(yīng)盡量隔離人體敏感的振動(dòng)。在座椅設(shè)計(jì)中可采取如下措施：減小座椅共振頻率，降低對(duì)人體最有影響的高頻區(qū)；降低共振時(shí)的振動(dòng)傳遞率；降低乘員10 Hz附近的振動(dòng)傳遞率，以減輕彈簧以下的共振的影響和減少來(lái)自座椅靠背的高頻振動(dòng)；把路面一輪胎、懸架、座椅一人三者看作一個(gè)整體大動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，尋求在各種路面隨機(jī)輸入情況下使乘員不易疲勞的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)于座椅的動(dòng)態(tài)特性按照傳入人體的能量最小、使人體在感頻率區(qū)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)最小、傳給人體的加速度均方根值最小等目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，與汽車(chē)的其他減振系統(tǒng)相匹配，使人體處于更合適的振動(dòng)環(huán)境，這些都是減輕駕駛疲勞的重要措施。 2.8本章小結(jié) 人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)，能使座椅符合人體需求，從而保證乘坐和駕駛的舒適性和行車(chē)安全性。能提高人車(chē)接口的設(shè)計(jì)水平。隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用的不斷深入，人機(jī)工程應(yīng)用在汽車(chē)設(shè)計(jì)中的方法也更加精確，人機(jī)工程學(xué)將更注重人的信息處理能力，更注重人一機(jī)環(huán)境的完整研究，并運(yùn)用系統(tǒng)論、信息論等新興科學(xué)來(lái)研究這個(gè)新的系統(tǒng)，以創(chuàng)造出更適合于人類(lèi)使用的汽車(chē)，使人機(jī)系統(tǒng)的綜合效能達(dá)到最佳水平。 第3章 駕駛員座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)和分類(lèi) 汽車(chē)座椅一般由座墊、調(diào)節(jié)裝置、靠背、頭枕和座椅連接件組成，設(shè)計(jì)原則的依據(jù)是：座墊、靠背的造形和曲線(xiàn)應(yīng)與人體放松狀態(tài)下的背部曲線(xiàn)和臀部曲線(xiàn)相吻合，能支撐到腰椎部位，不會(huì)因血液循環(huán)不良而引起肢體麻木，長(zhǎng)時(shí)間乘坐不易感到疲勞；骨架及各機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿(mǎn)足強(qiáng)度(安全)要求和使用要求，通過(guò)對(duì)座椅的前后上下、靠背的傾斜角度、頭枕前后上下等位置的有限調(diào)節(jié)，使大部分人處于舒適狀態(tài)。 如下圖3.1所示。 圖3.1 汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)示意圖 汽車(chē)座椅骨架是汽車(chē)座椅的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可分為靠背骨架和座墊骨架兩部分。座椅骨架常用軋制型材（鋼管、型鋼）制成或用鋼板沖壓焊接而成，并用螺釘直接固定或通過(guò)座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在車(chē)身上。座椅行程調(diào)節(jié)裝置、靠背角度調(diào)節(jié)裝置、限位裝置等是與座椅相關(guān)的一些機(jī)械裝置。其中座椅行程調(diào)節(jié)裝置是安裝在座墊骨架和地板之間，調(diào)節(jié)座椅與地板的前后和上下位置的機(jī)械裝置。靠背角度調(diào)節(jié)裝置安裝在座墊骨架和靠背骨架之間，是用來(lái)調(diào)節(jié)座椅靠背角度的機(jī)械裝置。 座椅的分類(lèi)方法很多，按功用可分為：駕駛員座椅、乘員座椅、兒童安全座椅；按性能可分為：固定式、可拆式、調(diào)節(jié)式；按形狀可分為：分離式、半分離式、長(zhǎng)凳式；按乘坐人數(shù)可分為：?jiǎn)稳?、雙人、多人等。 近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，許多具有特殊功能的座椅陸續(xù)面市，如冷熱可調(diào)式座椅、防下滑式座椅、帶按摩功能的座椅、帶電子記憶調(diào)節(jié)裝置的座椅、空氣懸掛式座椅等等，極大提高了駕乘舒適性和安全性。 3.2 汽車(chē)座椅的主要部件設(shè)計(jì) 座椅部件主要包括座墊、靠背、頭枕、骨架、蒙皮、減振機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)等。設(shè)計(jì)原則的依據(jù)是：座墊、靠背的造形和曲線(xiàn)應(yīng)與人體放松狀態(tài)下的背部曲線(xiàn)和臀部曲線(xiàn)相吻合，能支撐到腰椎部位，不會(huì)因血液循環(huán)不良而引起肢體麻木，長(zhǎng)時(shí)間乘坐不易感到疲勞；骨架及各機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿(mǎn)足強(qiáng)度(安全)要求和使用要求，通過(guò)對(duì)座椅的前后上下、靠背的傾斜角度、頭枕前后上下等位置的有限調(diào)節(jié)，使大部分人處于舒適狀態(tài)。 3.2.1 靠背與座墊設(shè)計(jì) 靠背的設(shè)計(jì)主要指強(qiáng)度設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使靠背的高度、形狀符合人體曲線(xiàn)，使背部肌肉處于放松狀態(tài)，并能給背部、肩部有效可靠的支撐，使駕駛員保持穩(wěn)定的坐姿，還要有足夠的側(cè)背支撐，從而避免高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫向滑動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)，靠背的高度和寬度一般分別為600 mm 和480 mm。不同的靠背傾角會(huì)導(dǎo)致不同的椎間盤(pán)內(nèi)壓力及背部肌肉負(fù)荷。當(dāng)靠背傾角超過(guò)110°時(shí)，椎間盤(pán)壓力顯著減小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合理的靠背傾角。為了提高舒適性，滿(mǎn)足司乘人員在休息時(shí)的需求，靠背傾角應(yīng)為可調(diào)式，并且調(diào)整范圍盡可能大。一般載重汽車(chē)為100°～115°，大客車(chē)為95°～135°，轎車(chē)為80°～170°。本設(shè)計(jì)靠背高度為600 mm,寬度為480 mm,靠背調(diào)節(jié)角度為80°～160°。 座墊設(shè)計(jì)主要是座墊深度和坐墊傾角的確定。座墊深度的設(shè)計(jì)原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理支撐。人體在坐姿狀態(tài)下，坐骨與小腿足部構(gòu)成穩(wěn)定的人體支撐。座墊深度過(guò)大時(shí)，造成人體軀干相對(duì)前移，腰部得不到良好的支撐，引起疲勞；座墊深度過(guò)小時(shí)，會(huì)因大腿得不到良好的支撐而感到不舒適：因此，座墊的深度應(yīng)按臀部至大腿表面全長(zhǎng)的3/4 設(shè)計(jì)，一般取400～480 mm 。座墊的傾角應(yīng)兼顧安全性和舒適性，一般為2°～10°。本設(shè)計(jì)中座墊深度取450 mm,座墊傾角取5°。 3.2.2 頭枕設(shè)計(jì) 頭枕是為提高汽車(chē)乘坐舒適性和安全性而設(shè)置的一種輔助裝置。頭枕的主要作用是保障安全，一旦汽車(chē)發(fā)生追尾碰撞，頸椎會(huì)承受到很大的加速度而容易傷害。有了頭枕的承托，可以減少頭部自由移動(dòng)的空間，降低對(duì)頸椎的沖擊力，起到避免或減輕乘員頸部受傷的作用。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)座椅頭枕屬汽車(chē)整車(chē)強(qiáng)制認(rèn)證檢測(cè)項(xiàng)目之一，汽車(chē)前排座椅應(yīng)裝有頭枕。本設(shè)計(jì)中頭枕的結(jié)構(gòu)如圖3.2 1.頭枕靠面總成 2.豎梁 3.導(dǎo)向套 4.卡簧 5.橫梁 圖3.2 頭枕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 具體尺寸如表3.3 表3.3 座椅頭枕基本尺寸 名稱(chēng) 參數(shù)值 頭枕豎梁直徑D1/mm 12 頭枕豎梁上半部分長(zhǎng)度L1/mm 155 頭枕豎梁上、下部分的夾角α/(?。) 134 頭枕靠面的寬度W1/mm 180 頭枕橫梁直徑D2/mm 7 頭枕橫梁下半部長(zhǎng)度L2/mm 118 頭枕靠面厚度Th/mm 1.5 3.2.3 座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要包括座椅高度調(diào)整機(jī)構(gòu)、前后位移調(diào)整機(jī)構(gòu)(即座椅滑道)、靠背仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)(即調(diào)角器)等。 （1）高度調(diào)整機(jī)構(gòu) 高度調(diào)整機(jī)構(gòu)是調(diào)整座椅在車(chē)廂內(nèi)垂直位置上下移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，有機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)、可控空氣彈簧調(diào)整機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)和電動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)等。高度調(diào)整的范圍應(yīng)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，以能滿(mǎn)足大部分人群的使用要求為目標(biāo)進(jìn)行確定，一般調(diào)整范圍為0～100 mm 。 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由一套鉸接桿件和調(diào)整螺桿組成，當(dāng)高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)下端和上端分別固定在底座側(cè)板與軌道上時(shí)，鉸接的桿件便與底座側(cè)板、軌道呵調(diào)整螺桿組成了上下兩個(gè)等腰梯形，具有穩(wěn)定的整體性，防止其自由變形。如圖3.4 圖3.4高度調(diào)節(jié)示意圖 其中，鉸接桿件 2 與調(diào)整螺桿連接部分為光滑通孔，與調(diào)整螺桿無(wú)螺 紋一端相接合，在調(diào)整螺桿有螺紋部分與連接桿件 2 的接觸處，焊有有固定螺母，將鉸接桿件 2 固定在調(diào)整螺桿有螺紋處和無(wú)螺紋處的中間，限制其沿調(diào)整螺桿軸向的自由度。鉸接桿件 1 與調(diào)整螺桿連接部分為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，與調(diào)整螺桿的外螺紋相連接，當(dāng)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鉸接 桿件1會(huì)沿調(diào)整螺桿軸向移動(dòng)，改變鉸接桿件上下桿與調(diào)整螺桿的角度，從而使底座得到垂直方向的的位移改變。如圖3.5 調(diào)整過(guò)程中高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主調(diào)整一側(cè)的垂直方向位移改變會(huì)通過(guò)座椅左右 兩側(cè)鉸接桿件間的前后桿，帶動(dòng)另一側(cè)的鉸接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生垂直位移，達(dá)到底座在垂直方向位移整體改變的目的。高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鉸接桿件部分材料為 45 鋼。 圖3.5連接圖 （2）滑道 滑道是調(diào)整座椅在車(chē)廂縱向水平位置前后位移的機(jī)構(gòu)，有單鎖止滑道和雙鎖止滑道之分，滑道的選用一般根據(jù)鎖止強(qiáng)度確定。例如：當(dāng)安全帶固定點(diǎn)不在座椅上時(shí)，一般選用單鎖止滑道；當(dāng)安全帶固定點(diǎn)在座椅上時(shí)，選用雙鎖止滑道或加強(qiáng)雙鎖止滑道?；牢灰频某叽缂醋吻昂笳{(diào)整的距離需根據(jù)相應(yīng)人體尺寸和人機(jī)工程學(xué)原理確定，一般前后調(diào)整距離為0～± 100 mm 。本設(shè)計(jì)中采用的的是雙鎖止滑道，調(diào)整距離為0～± 100 mm。 （3）調(diào)角器 調(diào)角器是對(duì)靠背、座墊夾角進(jìn)行調(diào)整和鎖止的機(jī)構(gòu)。鎖止強(qiáng)度必須能滿(mǎn)足GB 15083-1994《汽車(chē)座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求及實(shí)驗(yàn)方法》的規(guī)定。調(diào)角器分為機(jī)械調(diào)角器和電動(dòng)調(diào)角器，機(jī)械調(diào)角器又包括機(jī)械板式調(diào)角器、機(jī)械桿式調(diào)角器、雙聯(lián)動(dòng)調(diào)角器等。機(jī)械板式調(diào)角器一般是采用棘輪棘爪或齒條齒板工作原理及板簧式復(fù)位結(jié)構(gòu)，最大能夠?qū)崿F(xiàn)180°范圍有級(jí)調(diào)節(jié)及折疊，適用于各類(lèi)汽車(chē)駕駛員座椅。機(jī)械桿式調(diào)角器由可控氣彈簧和連接件組成，適用于大客車(chē)乘客座椅。雙聯(lián)動(dòng)調(diào)角器是指左右兩套調(diào)整鎖止機(jī)構(gòu)在一套調(diào)整機(jī)構(gòu)控制下同時(shí)動(dòng)作，同時(shí)鎖止，具有鎖止強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類(lèi)載重汽車(chē)駕駛員座椅。電動(dòng)調(diào)角器一般采用齒差行星齒輪傳動(dòng)原理或齒差雙聯(lián)擺線(xiàn)針輪行星齒輪傳動(dòng)原理，具有傳動(dòng)平穩(wěn)、強(qiáng)度高、調(diào)解范圍大等優(yōu)點(diǎn)，適用于高檔汽車(chē)駕駛員座椅。本設(shè)計(jì)中采用的調(diào)角器為機(jī)械板式調(diào)角器，其結(jié)構(gòu)如下圖3.3所示。 圖3.3 調(diào)角器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 座椅滑軌 座椅滑軌是座椅總成中最為重要的一個(gè)零部件．具有非常高的技術(shù)含量和專(zhuān)利保護(hù)，其不僅僅是一個(gè)重要的功能件，也屬于汽車(chē)安全件之一。座椅滑軌配合手動(dòng)鎖裝置可實(shí)現(xiàn)座椅在水平位置的手動(dòng)調(diào)節(jié)．配合電機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)座椅在水平位置的自動(dòng)調(diào)節(jié)．市場(chǎng)應(yīng)用非常廣闊。在座椅安全性能指標(biāo)中．座椅滑軌需要承受24kN以上的靜拉力．而且要保證滑軌在受到正壓及側(cè)拉等各個(gè)方向的力時(shí)要受力均衡．不能產(chǎn)生功能失效。這就對(duì)滑軌截面形狀的設(shè)計(jì)和滑軌原材料本身提出了非常高的要求．需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)滑軌截面．特別是滑軌原材科本身需要抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa以上．而國(guó)內(nèi)企業(yè)的鋼材還不能滿(mǎn)足原材料如此高的抗拉強(qiáng)度。 座椅滑軌的另外一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)在于滑軌制造技術(shù)．其要求生產(chǎn)企業(yè)具備非常高的大型精密模具和沖床。而國(guó)內(nèi)在這方面的研究也相對(duì)落后于國(guó)外技術(shù)．不能滿(mǎn)足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。 在國(guó)外，座椅滑軌的主要市場(chǎng)被博澤和佛吉亞等企業(yè)所控制．是許多整車(chē)廠的指定供應(yīng)商．其產(chǎn)品技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊和抗拉強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。未來(lái)座椅滑軌將朝著質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、集成化和平臺(tái)化的方向發(fā)展。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)座椅滑軌廠家主要有上海明芳汽車(chē)部件有限公司、湖北中航精機(jī)科技股份有限公司等．面對(duì)的市場(chǎng)是低端汽車(chē)，且其技術(shù)都不能滿(mǎn)足中高端汽車(chē)所需的安全和性能等規(guī)范。寧波雙林汽車(chē)部件股份有限公司正在研發(fā)通用型座椅滑軌．并實(shí)現(xiàn)了手、電動(dòng)滑軌平臺(tái)的統(tǒng)一．已經(jīng)申請(qǐng)了專(zhuān)利。其設(shè)計(jì)與國(guó)外座椅滑軌廠家如博澤和佛吉亞等相比較，正在縮短差距。 3.3 本章小結(jié) 本章針對(duì)駕駛員座椅的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)進(jìn)行分析，并對(duì)座椅的主要部件靠背、座墊、頭枕、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（高度調(diào)整機(jī)構(gòu)、滑軌、調(diào)角器）進(jìn)行設(shè)計(jì)和選則，分析了各機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。 第4章 座椅部件設(shè)計(jì) 4.1 板簧的設(shè)計(jì) 板簧是控制座椅靠背自動(dòng)回位的重要部件。座椅調(diào)角器板簧，由板條繞制而成，板條的橫截面呈圓弧形，如圖5.1。65Mn彈簧鋼，錳提高淬透性，φ12mm的鋼材油中可以淬透，表面脫碳傾向比硅鋼小，經(jīng)熱處理后的綜合力學(xué)性能優(yōu)于碳鋼，但有過(guò)熱敏感性和回火脆性。用作小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發(fā)條，也可制作彈簧環(huán)、氣門(mén)簧、離合器簧片、剎車(chē)彈簧及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。65mn 強(qiáng)度.硬度.彈性和淬透性均比65號(hào)鋼高，具有過(guò)熱敏感性和回火脆性?xún)A向，水淬有形成裂紋傾向。退火態(tài)可切削性尚可，冷變形塑性低，焊接性差。 受中等載荷的板彈簧，直徑達(dá)7-20mm的螺旋彈簧及彈簧墊圈.彈簧環(huán)。因此，板簧的材料選用65Mn彈簧鋼。 抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥980(100) 　　 屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥784(80) 　　 伸長(zhǎng)率 δ10 (％)：≥8 　　 斷面收縮率 ψ (％)：≥30 硬度 ：熱軋,≤302HB;冷拉+熱處理,≤321HB 圖4.1 板簧 4.2高度調(diào)節(jié)支撐桿的工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 高度調(diào)節(jié)支撐桿（圖 4.2）是高度調(diào)節(jié)鉸接桿件中的一部分，其通孔部分要分別與銷(xiāo)和底座前桿或后桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)配合。 圖4.2高度調(diào)節(jié)支撐桿 4.3 銷(xiāo)的工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 銷(xiāo)（圖 4.3）是座椅骨架整體裝配中的一個(gè)零件，其與高度調(diào)節(jié)支撐桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)配合，并通過(guò)與螺母扣合將高度調(diào)節(jié)支撐桿固定在座椅骨架導(dǎo)軌上，只能讓高度調(diào)節(jié)支撐桿繞其做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而限制其他自由度。 圖4.3 銷(xiāo) 4.4 齒板與調(diào)角器手柄的設(shè)計(jì) 齒板是連接手柄、板簧、平衡彈簧的重要部件如圖4.4。齒板的材料選用45號(hào)鋼。 圖4.4 齒板 手柄是調(diào)節(jié)調(diào)角器的重要零件如圖4.5。手柄材料選用45號(hào)鋼。 圖4.5 手柄 熱處理:推薦熱處理溫度：正火850，淬火840，回火600 45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來(lái)做 模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理。45號(hào)鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。 　　調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類(lèi)等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)＋表面淬火提高零件表面硬度。 4.5 滑軌的設(shè)計(jì) 滑軌的材料選擇ST12， ST12是普通冷軋剛，ST13沖壓級(jí)冷作剛，ST14是深拉伸級(jí)的。 滑軌分為上滑軌和下滑軌兩部分，如圖4.6為上滑軌，圖4.7為下滑軌。 ST12：表示為最普通的鋼號(hào)，與q195、SPCC、DC01牌號(hào)材質(zhì)基本相同 ST12力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度a MPa≤280;抗拉強(qiáng)度 MPa≤270～410;斷后伸長(zhǎng)率（L0=80mm，b=20mm）％≥28 圖4.6 上滑軌示意圖 　　冷軋鋼是我們最常見(jiàn)和最常用的冷軋產(chǎn)品。其牌號(hào)一般可分為：ST12，ST13，ST14，ST25，ST16等；機(jī)械性能：其是最普通的，最基礎(chǔ)的鋼號(hào)，原則上（鋼廠規(guī)定）只能折彎，成形，不允許沖壓。 　　冷軋板帶用途很廣，如汽車(chē)制造、電氣產(chǎn)品、機(jī)車(chē)車(chē)輛、航空、精密儀表、食品罐頭等。 　　ST12成分：碳(C)≤0.10,錳(Mn)≤0.50,磷(P)≤0.035,硫(S)≤0.035,Alt a≥0.020 圖4.7 下滑軌示意圖 4.6本章小結(jié) 針對(duì)座椅的主要部件調(diào)角器手柄、齒板、板簧和上下滑軌進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。確定其選材及特點(diǎn)。 第5章 座椅骨架的強(qiáng)度校核 5.1 有限元算法在汽車(chē)座椅安全性研究中的應(yīng)用 座椅安全性設(shè)計(jì)的研究手段有很多。初期人們?cè)谠囼?yàn)室中利用座椅靜態(tài)特性試驗(yàn)、臺(tái)車(chē)碰撞試驗(yàn)等方法模擬各種工況，雖然取得了巨大的成功，但是耗資巨大、耗時(shí)較長(zhǎng)以至于每一次修改設(shè)計(jì)的周期都很長(zhǎng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元算法逐漸運(yùn)用到了汽車(chē)座椅安全性的研究中。 汽車(chē)座椅骨架屬于空間桿系結(jié)構(gòu)。對(duì)于駕駛員座椅，由于裝有各種調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱(chēng)的；同時(shí)，汽車(chē)在行駛過(guò)程中，座椅上承受著復(fù)雜的載荷，結(jié)構(gòu)的各個(gè)桿件既受彎曲又受扭轉(zhuǎn)。對(duì)于這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，運(yùn)用有限元法進(jìn)行力學(xué)分析具有明顯的優(yōu)越性。早期的汽車(chē)座椅骨架大都采用簡(jiǎn)單的鋼管結(jié)構(gòu)，因此，設(shè)計(jì)人員最早采用空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行強(qiáng)度分析。受硬件設(shè)備與軟件水平的限制，當(dāng)時(shí)的座椅有限元模型都比較簡(jiǎn)單，單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少。隨著座椅結(jié)構(gòu)形式的不斷變化，單純用梁?jiǎn)卧巡蛔阋跃_地描述座椅骨架的結(jié)構(gòu)，于是，設(shè)計(jì)人員越來(lái)越多地使用了其他的單元形式建模，如空間板殼單元、實(shí)體單元等。 隨著人們對(duì)安全性要求的不斷提高，沖擊載荷作用下座椅的強(qiáng)度問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。碰撞試驗(yàn)是進(jìn)行座椅安全性研究最早采用的方法，但是碰撞試驗(yàn)費(fèi)用的昂貴和耗費(fèi)時(shí)間，使每一次修改設(shè)計(jì)的周期變得很長(zhǎng)。于是，人們轉(zhuǎn)向另外一條研究座椅安全性的途徑——模擬計(jì)算方法，隨著計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算的應(yīng)用和發(fā)展，它的優(yōu)點(diǎn)逐漸展現(xiàn)出來(lái)。例如在方案設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)座椅的沖擊強(qiáng)度特性有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，避免低劣的方案投入設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)；計(jì)算所得的詳細(xì)數(shù)據(jù)，可以反映出每一細(xì)微部分的變形過(guò)程，為設(shè)計(jì)人員提供更詳細(xì)的資料，這是碰撞試驗(yàn)無(wú)法做到的。 5.2 轎車(chē)座椅的強(qiáng)度要求 汽車(chē)座椅的強(qiáng)度特性是影響座椅安全性的主要因素。汽車(chē)座椅強(qiáng)度直接關(guān)系到座椅的安全性，是座椅安全性設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。汽車(chē)行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷，汽車(chē)座椅必須有足夠的強(qiáng)度，以確保座椅上的人所受的傷害最小;座椅的壽命應(yīng)該足夠長(zhǎng)，不至于過(guò)早變形或損壞;受沖擊載荷作用時(shí)，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。從座椅所受載荷的形式上分，汽車(chē)座椅的強(qiáng)度可分為座椅的靜強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。座椅靜強(qiáng)度特性直接影響座椅的安全性和乘坐舒適性，是座椅設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題。在靜態(tài)載荷作用下，座椅軟墊對(duì)強(qiáng)度特性的影響很小，因此座椅的靜強(qiáng)度特性主要是針對(duì)座椅骨架而言的 5.2.1 座椅的靜強(qiáng)度 為了確保汽車(chē)的安全，世界各國(guó)都制定了相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法規(guī)。 ⑴座椅總成靜強(qiáng)度法規(guī)： 美國(guó) FMVSS-207 對(duì)座椅總成靜強(qiáng)度規(guī)定，在座椅總成質(zhì)心處水平向前、水平向后，施加 20 倍座椅總成質(zhì)量的載荷，座椅應(yīng)能承受以上載荷。在歐洲 ECE-R17中對(duì)座椅總成靜強(qiáng)度的規(guī)定與之類(lèi)似。我國(guó) GB15083-1994 汽車(chē)座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求及實(shí)驗(yàn)方法》中對(duì)座椅總成靜強(qiáng)度也作了類(lèi)似規(guī)定，要求在座椅總成質(zhì)心處水平向前、水平向后對(duì)其施加 20倍座椅總成質(zhì)量的載荷，座椅及固定點(diǎn)應(yīng)能承受以上載荷，座椅不得與車(chē)體分離。對(duì)于可調(diào)式座椅，調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能使座椅保持原調(diào)節(jié)位置，在試驗(yàn)后允許失去調(diào)節(jié)功能。 ⑵座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)： 在 FMVSS-207 法規(guī)中對(duì)靠背靜強(qiáng)度規(guī)定，對(duì)座椅靠背施加相對(duì)于座椅參考點(diǎn) R 點(diǎn)，大小為 372N·m 的載荷時(shí)，座椅應(yīng)能承受以上載荷。其它法規(guī)規(guī)定雖然與之有所差別，但中心思想是一致的；在 ECE-R17 中對(duì)靠背靜強(qiáng)度的規(guī)定是對(duì)座椅靠背施加相對(duì)于座 椅參考點(diǎn) R 點(diǎn)，大小為 530N·m 的載荷，座椅應(yīng)能承受以上載荷，試驗(yàn)后及試驗(yàn)中，座椅骨架、座椅固定點(diǎn)及位移系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)或鎖止系統(tǒng)不得失效，我國(guó)也根據(jù)本國(guó)實(shí)際情況，制定了座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)，在 GB15083-1994 中作了如下規(guī)定，對(duì)座椅靠背施加相對(duì)于座椅參考點(diǎn) R 點(diǎn)，大小為 373N·m 的載荷時(shí)，座椅應(yīng)能承受以上載荷。座椅及座椅固定點(diǎn)應(yīng)能承受以上載荷；鎖止機(jī)構(gòu)不得打開(kāi)；位移及角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不得松脫。 5.2.2 座椅的沖擊強(qiáng)度 座椅的沖擊強(qiáng)度是隨著安全性研究的開(kāi)展而逐漸受到人們重視的，它的主要內(nèi)容是通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真分析相結(jié)合的方法，研究座椅在沖擊載荷作用下的強(qiáng)度特性，使其在碰撞事故中為乘員提供良好的保護(hù)作用。汽車(chē)座椅安全性研究始于上世紀(jì)五十年代，美國(guó)南加州大學(xué)最早使用志愿者進(jìn)行了低速追尾碰撞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的低靠背座椅在碰撞事故中不能提供良好的支持，容易導(dǎo)致乘員的頸部損傷。研究人員還發(fā)現(xiàn)，座椅靠背向后的屈服變形有助于保持頭、頸和軀干的對(duì)齊，可以降低乘員受傷害的程度，在中等或者高強(qiáng)度的追尾碰撞事故中，柔性靠背不足以為乘員提供有效的保護(hù)，可能會(huì)導(dǎo)致靠背破壞，因此需要提高座椅靠背的強(qiáng)度。在近些年的研究中，汽車(chē)座椅的安全性研究主要集中在汽車(chē)尾部碰撞的乘員保護(hù)上，并逐漸形成了座椅設(shè)計(jì)中的柔性設(shè)計(jì)和剛性設(shè)計(jì)兩種概念。按照上述兩種方法設(shè)計(jì)的各種座椅結(jié)構(gòu)形式，在可控的試驗(yàn)條件下都得到了肯定性的結(jié)論。但這兩種強(qiáng)度設(shè)計(jì)概念是針對(duì)不同強(qiáng)度的碰撞條件形成的，如何做到各種在條件下保護(hù)作用都能夠兼顧仍然是座椅強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的重要課題。 5.2.3 座椅的疲勞強(qiáng)度 座椅的疲勞強(qiáng)度分為座墊的疲勞壽命和骨架的疲勞強(qiáng)度兩個(gè)部分。座椅的疲勞強(qiáng)度關(guān)乎座椅的安全性舒適性。 PatrickGlance 于 1986 年提出了座椅軟墊的簡(jiǎn)化模型，把座墊分成許多個(gè)高度與座墊等厚的柱體單元，柱體在承受壓力是不產(chǎn)生橫向變形，柱體之間靠剪應(yīng)力相互 作用。這個(gè)模型不但可以用于座墊的強(qiáng)度分析，還可以應(yīng)用于體壓力分布計(jì)算。此外，在工程實(shí)踐中，人們也嘗試著通過(guò)疲勞試驗(yàn)的方法研究座墊材料的性能，骨架的疲勞強(qiáng)度問(wèn)題則涉及到可靠性設(shè)計(jì)、金屬材料的累積損傷理論等方面的內(nèi)容，一般采取以試驗(yàn)為主的方法進(jìn)行研究。 5.3 確定需要分析的部件 由上節(jié)可知，座椅骨架的靜強(qiáng)度法規(guī)主要包括座椅總成靜強(qiáng)度法規(guī)和座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)等。受于能力和時(shí)間的限制，本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，只對(duì)座椅靠背靜強(qiáng)度法規(guī)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。并且，分析的前提是假設(shè)除了靠背部分的座椅骨架部件都為滿(mǎn)足法規(guī)要求的理想情況，進(jìn)而對(duì)靠背骨架的兩側(cè)側(cè)板和上橫梁進(jìn)行有限元建模與靜強(qiáng)度分析。 1加載靠背骨架的材料 靠背骨架兩側(cè)板和上橫梁的材料均為Q215A，其彈性模量E=2.1e5Mpa；泊松系數(shù) V=0.3；如圖5.1 圖5.1材料特性加載對(duì)話(huà)框 2進(jìn)行網(wǎng)格劃分 對(duì)座椅靠背骨架進(jìn)行網(wǎng)格劃分，初選網(wǎng)格密度為6.如圖5.2 圖5.2網(wǎng)格密度設(shè)置對(duì)話(huà)框 3在靠背骨架上定義約束 在座椅靠背骨架兩側(cè)板的下端邊緣圓孔處對(duì)座椅靠背骨架施加全約束，使其上所有節(jié)點(diǎn)的位置固定不變。如圖5.3 圖5.3加載約束對(duì)話(huà)框 4在靠背骨架上施加載荷 我國(guó)在GB15083-1994中規(guī)定，對(duì)座椅靠背施加相對(duì)于座椅參考點(diǎn)大小為373N.m的載荷，為了滿(mǎn)足GB15083-1994的規(guī)定在座椅靠背中部橫版處施加1318N的力，以產(chǎn)生373N.m的力矩。如圖5.4 圖5.4輸入載荷大小對(duì)話(huà)框 5計(jì)算求解 完成前期數(shù)據(jù)輸入后進(jìn)行ansys求解計(jì)算，得到綜合位移圖5.5和等效應(yīng)力圖5.6。 綜合位移圖5.5位移顯示代表變形情況，用顏色代表位移值。由圖可知最大位移處出現(xiàn)在中部橫板處為0.7mm。 圖5.5綜合位移圖 等效應(yīng)力圖5.6用于顯示應(yīng)力分布情況，用不同顏色代表不同應(yīng)力值。由圖可知座椅靠背骨架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在側(cè)板中下部，最大應(yīng)力值約為66MPa.沒(méi)有達(dá)到Q215A的屈服極限215MPa。因此滿(mǎn)足相關(guān)要求。 圖5.6等效應(yīng)力圖 5.3.1 結(jié)果分析 通過(guò)對(duì)轎車(chē)座椅有限元模型的靜力分析，在以下方面對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析： ⑴靠背結(jié)構(gòu)形式上，在除靠背外其他座椅骨架部件均滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的理 想前提下，采用兩側(cè)板上橫梁的沖壓殼體結(jié)構(gòu)，其中側(cè)板沖壓殼體厚度為 0.7mm， 上橫梁沖壓殼體厚度為 1.4mm，基本可以滿(mǎn)足國(guó)際和國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)靠背強(qiáng)度的要求。 ⑵材料選擇上，對(duì)于靠背骨架，選定的 Q215A 沖壓鋼板在靜力分析中，材料 屬性基本滿(mǎn)足相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅骨架強(qiáng)度的要求。座椅靠背骨架所受最大的應(yīng)力 約為70MPa左右，滿(mǎn)足材料Q215A的強(qiáng)度要求。 ⑶對(duì)靠背骨架施加規(guī)定載荷時(shí)，靠背骨架的最大位移量出現(xiàn)在靠背骨架上橫 梁處，其位移量約為 0.7mm，靠背骨架沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重變形，不會(huì)影響其強(qiáng)度和使 用性能。 由座椅靠背骨架結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性有限元仿真分析的結(jié)果來(lái)看，其整體結(jié)構(gòu)及材 料選擇均基本滿(mǎn)足法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其強(qiáng)度的要求 結(jié) 論 汽車(chē)座椅是汽車(chē)重要的部件，它嚴(yán)重影響乘員的安全性。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，座椅的的對(duì)結(jié)構(gòu)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。此次設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)座椅設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，有以下幾點(diǎn)改進(jìn)。 （1）選材方面拋棄了傳統(tǒng)座椅中使用的鋼板和鋼管等鋼質(zhì)材料，運(yùn)用了新型鎂鋁合金材料，大大減輕了座椅的質(zhì)量，這也是今后座椅輕量化的一個(gè)研究方向。 （2）通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，滑道、調(diào)節(jié)連接板應(yīng)力比較大，進(jìn)行適當(dāng)?shù)募雍瘛? （3）上框、下框和座盆對(duì)整個(gè)座椅結(jié)構(gòu)影響較少，合理布置能提供很大的輕量化空間。 （4）本次設(shè)計(jì)在力求座椅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的前提下，使其功能盡可能全面，使其具有前后調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)和后背傾角調(diào)節(jié)的基本功能。 參考文獻(xiàn) [1] 谷正氣.轎車(chē)車(chē)身[M].湖南：人民交通出版社.2002. [2] 黃天澤，黃金陵.汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].湖南：機(jī)械工業(yè)出版社.1997. [3] 李卓森，高云凱，李宇彤.中外汽車(chē)構(gòu)造圖冊(cè)[M].吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1995. [4] 《汽車(chē)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì).汽車(chē)工程手冊(cè)·設(shè)計(jì)篇[M].湖南：人民交通出版社.2001 [5] 周一鳴，毛恩榮.車(chē)輛人機(jī)工程學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社.2001. [6] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].湖南：機(jī)械工業(yè)出版社.2000. [7] 趙愛(ài)霞.鎂鋁合金輕量化汽車(chē)座椅骨架的靜態(tài)模擬分析[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)車(chē)輛工程系，2005. [8] 秦啟斌.LZW1010MC微型乘載車(chē)司機(jī)座椅設(shè)計(jì)[J].五菱汽車(chē)四季期刊.2001. [9] 張洪欣，林逸.汽車(chē)座椅的性能、設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[M].吉林：吉林工業(yè)大學(xué)出版社.2000. [10] 王磊.轎車(chē)座椅結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)車(chē)輛工程系.2008. [11] 燕峰,李世國(guó). 汽車(chē)座椅的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].遼寧：鞍山科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2004. [12] 史慧麗. 轎車(chē)駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)研究與設(shè)計(jì)[D].山東大學(xué).2005. [13] 葉彪. 客車(chē)乘客座椅的乘坐舒適性[J].客車(chē)技術(shù)與研究. 2003 . [14] 張道林,楊維平. 基于人機(jī)工程學(xué)的輕卡駕駛室座椅設(shè)計(jì)方法[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008. [15] 陳金華. 機(jī)械系統(tǒng)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)與參數(shù)化設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué). 2002 [16] 董宇清,孟憲國(guó). 亞星乘客座椅的設(shè)計(jì)[J].客車(chē)技術(shù)與研究. 2003 [17] 郭世永.基于MATLAB汽車(chē)電動(dòng)座椅水平自動(dòng)調(diào)節(jié)控制的仿真與分析[D].青島理工大學(xué).2005. [18]任金東，葛安林，黃金陵.基于知識(shí)的汽車(chē)駕駛員座椅布置系統(tǒng)[J]．汽車(chē)工程.2003. [19] SAE J 4002 H-Point Machine and Design Tool Producedures and Specifications Feb 2004. [20] Tamara Reid Bush ect. Measering and Modeling Support Forces of People to assist in the Development of the ASPECT Manikin Weighting SAE Technical 2000. [21] Standard Test Method for Rear End Impact Crash Tests May 19, 2004. [22] S. JANDA, J. VALENTA Mathematical model of the lumbar spine loads. [23] Neil J Mansfield Localized vibration at the automotive seat-person interface The 2001 International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering The Hague, 2001 . [24] 謝友志.汽車(chē)安全座椅改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2009. [25] 張靜,孫昕.兒童家用汽車(chē)安全座椅的造型設(shè)計(jì)[J].包裝工程.2008. 致 謝 本設(shè)計(jì)是在鮑宇導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。 在設(shè)計(jì)工作期間，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、創(chuàng)新的治學(xué)態(tài)度，忘我、奉獻(xiàn)、踏實(shí)的工作作風(fēng)，淵博的理論知識(shí)和敏捷的思維，以及豁達(dá)開(kāi)朗的人生態(tài)度都給我留下了深刻的印象。在生活上，導(dǎo)師給了我無(wú)微不至的關(guān)懷和巨大的幫助，使我深受感動(dòng)，在此向鮑老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 在設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中，得到了實(shí)驗(yàn)室各位老師的熱情支持和幫助，在此表示感謝。此外還要特別感謝我的同學(xué)們，感謝他們?cè)谖艺撐墓ぷ髌陂g給予我的許多幫助和支持。 附 錄 座椅的清潔 　 清潔座椅由于座椅在車(chē)內(nèi)占了大部分的面積，每個(gè)人都坐在上面，沾上臟東西的時(shí)候，建議使用長(zhǎng)毛的刷子和吸力強(qiáng)的吸塵器的吸口把污物吸出來(lái)，對(duì)于不同材質(zhì)的座椅使用此方法都有很好的清潔效果。 　　對(duì)于特別臟的座椅，清潔時(shí)就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單了，要進(jìn)行幾個(gè)步驟才能徹底打掃干凈。首先，用毛刷子清洗較臟的局部，比如較大污漬，垃圾等；然后，用干凈的抹布蘸少量的中 性洗液，在半干半濕的情況下，全面擦拭座椅表面，特別要注意的是，抹布一定要擰干，以防止多余的水分。 清洗地毯汽車(chē)?yán)锩孀钊菀着K的就是地毯，汽車(chē)本身自帶的地毯基本是和汽車(chē)一體的，不容易拆下來(lái)清潔，最好在汽車(chē)內(nèi)放置活動(dòng)的腳墊。如果腳墊不太臟的話(huà)，拿到車(chē)外拍打就可以了。如果使用毛刷頭的吸塵器進(jìn)行吸塵處理的話(huà)，可以使較臟的地毯看上去不那么臟亂。對(duì)于更加臟一些的地毯，就只能動(dòng)用洗滌劑了，在洗滌前先進(jìn)行上述兩項(xiàng)除塵工作，然后噴灑適量的洗滌劑，用刷子刷洗干凈，最后用干凈的抹布將多余的洗滌劑吸掉就可以了。 　　整個(gè)冬季，汽車(chē)始終在車(chē)窗緊閉，日照不足的情況下行駛，車(chē)廂內(nèi)空氣混濁；內(nèi)飾件色澤灰暗，細(xì)菌滋生；坐墊、地毯等絨毛位置遍布螨蟲(chóng)。隨著天氣轉(zhuǎn)暖，這些螨蟲(chóng)將大量繁殖，會(huì)引發(fā)過(guò)敏、鼻炎、哮喘等多種疾病。所以在春季到來(lái)時(shí)，您一定要給愛(ài)車(chē)做一次內(nèi)飾清潔殺菌護(hù)理。 　　由于坐椅在車(chē)內(nèi)占了大部分的面積，而且與人體接觸最多、最直接