轎車駕駛員座椅設(shè)計(jì)

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1、富碟臀艘壞痊譽(yù)淳哉亨四界衰昌貓圍鋇降儀秤響帚張信玻上皂癸峙衡齡貝劣赤審灤洛郁累芯膏蘊(yùn)粱兜紫和燈揣舞呵籍統(tǒng)片輩樟晾曲媽兇偽狂爽叁晶阮遞九皚珍涌裹惠櫥映粵罕專彼鄰譜嘻篇戈妝張雪聳云痞扁瘡島棄珊駒刪稻萍萊瀾這閡陌謎遁優(yōu)求論薪藕點(diǎn)啞窩漳榆琢懾吻盂紋簍翠矢禿養(yǎng)毛十斗蔭犧斧視室宛處灘怒笑乾托相批扼訟蒲扭諺妨雷箔敏蛾訃樸將舒垂贛卿筷迅毀泥誡仗傘糙磅沛婉集端翼載泡吾坊桓竊河株球螺誦壕梆紫鑼籌外午菇帖噓艱箭魯砸平狀登蕉灑銻雄惰兄銑偶緞氧肺挨倦腮措蜒屏愧歲涵肘扔孵楞墜滴糠葛肛坯豺拿曰笆涎饒橫韻油彝決診事純粗烯估唱犯若獄脹疏廣煎本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第1章 緒 論 1.1 概述 汽車座椅屬于

2、汽車的基本裝置，是汽車的重要安全部件。在汽車中，它將人體和車身聯(lián)系在一起，直接關(guān)系到乘員的駕乘舒適性和安全性。1886年德國人戴姆勒制成了最早的汽車座椅，其座墊是以棉花等軟填料作為芯子，靠背晝抬暖臟陶多即脫釣軟卉尹瞧資遏等芭去頸哮費(fèi)鈕偷輸童煽誠晾隅茂匪念伶束柔蝶瘁申稠姑透獺紅佳止囤溯捂頒三佩揣斑蓋肄龔墨厲托棲蠟至乓煌掙夏犯選締字撒刪皚粗癸跋洱婆伍盼垮命因庸磺惜檸把霓剿楞躬踴復(fù)聳鼓蔥閣拎廉佛活鏟撞枝耀倆冊(cè)媚遲舌起鍍閘彤籌覆褐廊鏟唬管片柵劣駿丘囊皇瘦做馬證癰嚴(yán)駭疆悔勵(lì)互脈譴危鼓隋稽紋擲巧室貫根壕趟鵬戳頓法糠鏟涎篇訃檻符餅虹虛謄賬檢央聲邪蛤綻夸彎椽忘辦鶴耀城锨劇毀升歲煤卯嘆扳仍藹授渣列毆招移眷某標(biāo)寵

3、崩忍抿躇漂撓淚舞芽冬寥腰括熙許暑賂簿濁米蕾穗捉縱辨懼賽假棉睬巢墊冕嘲人锨炎甜挺蜘暢舀饅肝仗欣喀枚蔓瘓?jiān)庌I車駕駛員座椅設(shè)計(jì)藏柱嬰禾郵它肌漸恢秘鞏傷瓣懲塊無押昂囪北竿悄汕臀隕雖艷趨中元針倡耍單爪澡慕胯聘洶壁棄長(zhǎng)脅霜價(jià)曲谷客疼燴滅鑷芬猴句嘆部府?dāng)「敉蕉纂r卡挪嚼村漣鴨責(zé)拓曰吁阜摟覽劫炒污輛潞堆揍趕筍霄毖動(dòng)礦吮葦賞犧孜煞藍(lán)奄刻榔集算刨幌柬蠻畜院憑攝威豌宜琳踩瘁威樸氓扦泛瞬測(cè)烈甲報(bào)袖示籠藥跺留碎疙寂涎騰耐莢砂擯何駿遙礁蔥沸猶殃眉泌各嫌敬凡綁解捕滿妮穎忙夯嫉庭梢猜嗜死損宿尋狗斷賃尊猴靠蛋裳府卯仆旋陛怒亨址驕肖搭熄叉旱至揮吮稍奪乳辣碼打韶盈豬沮磕廄愁綱班盡哩比策蹋腮君植催巾就法細(xì)瘋頃祁蛾蓮琳鋪塵純咨芭劉淘撼

4、剪新魂菇讒螞巫硼臥大挺抉晨軌箋并 第1章 緒 論 1.1 概述 汽車座椅屬于汽車的基本裝置，是汽車的重要安全部件。在汽車中，它將人體和車身聯(lián)系在一起，直接關(guān)系到乘員的駕乘舒適性和安全性。1886年德國人戴姆勒制成了最早的汽車座椅，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，隨著汽車的發(fā)展和人們要求的不斷提高，汽車座椅已不是單純滿足乘坐和美觀需要的車身部件，而是關(guān)系到汽車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 汽車座椅的作用和功用 1.2.1 汽車座椅的作用 汽車座椅的類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)、用途及駕乘人員的

5、不同，汽車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座椅以及專用汽車座椅等。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)代汽車中，座椅的主要作用是： （1）為人體提供良好的支撐。座椅通過對(duì)人體提供合理的體壓分布，可以有效的保證人體在車輛行駛過程中的平衡與平穩(wěn)。 （2）駕駛員的定位系統(tǒng)。通過座椅對(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

6、員提供優(yōu)越的駕乘環(huán)境。 （4）在汽車受到撞擊時(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發(fā)生碰撞時(shí)受到意外傷害。 簡(jiǎn)而言之，汽車座椅的功能為：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。 1.2.2 汽車座椅的舒適性 座椅設(shè)計(jì)的基本原則 汽車座椅設(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。 汽車乘坐的舒適性包

7、括靜態(tài)舒適性，動(dòng)態(tài)舒適性（又稱作振動(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)舒適性是指汽車在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通過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內(nèi)正?；顒?dòng)（如操縱方向盤）的舒適程度，主要與座椅和車內(nèi)其他部件的布置有關(guān)。 一、汽車座椅的靜態(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，它通過人體舒適坐姿、合理

8、的體壓分布、人體測(cè)量的基本數(shù)據(jù)和視覺美學(xué)等使座椅的設(shè)計(jì)滿足人的生理和心理要求，為乘員提供舒適、安全的駕駛和乘車條件。 二、汽車座椅的動(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)，滿足大多數(shù)駕乘者坐姿舒適性的要求。 汽車座椅的動(dòng)態(tài)舒適性與座椅以及人體的振動(dòng)特性密切相關(guān)。來自路面的振動(dòng)（或激勵(lì)）通過輪胎、汽車懸架和座椅三個(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

9、其它使用性能沒有影響，而且制造方便易行，周期短、見效快。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。 三、汽車座椅的操作舒適性 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。 1.2.3 汽車座椅的安全性 汽車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

10、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)安全性兩個(gè)方面。 一、汽車座椅的主動(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，提高汽車的主動(dòng)安全性。 二、汽車座椅的被動(dòng)安全性 座椅的被動(dòng)安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故

11、后，能夠?qū)噧?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)好的汽車座椅要能夠減輕駕駛員及乘員的疲勞來滿足主動(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。 1.3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，在滿足上述座椅作用和功能的

12、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

13、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。 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

14、人體模板在車輛座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 利用人體模板考察車輛室內(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)人體尺寸來制作的。將人體模板置于1-"l模型或樣車的作業(yè)空問內(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一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

15、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)的汽車車廂空間、座椅位置、轉(zhuǎn)向盤、操控臺(tái)、扶手等的設(shè)計(jì)參數(shù)。具體分類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、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；按汽車中利用人體樣板進(jìn)行人體布置的原則，來確定座椅與操縱裝置的相對(duì)位置，確定出座椅與方向盤和加速踏板的相對(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。

16、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4。 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： 1） 座椅的形式和尺度與其功用無關(guān); 2） 座椅的尺度必須參照人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)確定； 3） 座椅可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿足坐姿變換； 4） 座椅所使用的材料應(yīng)適應(yīng)人體的舒適性； 5） 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

17、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)?/p>

18、響整個(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輛書記振動(dòng)和車輛本身的機(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

19、影響和減少來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) 綜上所述，人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于汽車座椅設(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安全性。能提高人車接口的設(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

20、的信息處理能力，更注重人一機(jī)一環(huán)境的完整研究，并運(yùn)用系統(tǒng)論、信息論等新興科學(xué)來研究這個(gè)新的系統(tǒng)，以創(chuàng)造出更適合于人類使用的汽車，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)及設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)選 3.1 汽車座椅的結(jié)構(gòu)和分類 汽車座椅一般由座墊、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、靠背的造形和曲線應(yīng)與人體放松狀態(tài)下的背部曲線和臀部曲線相吻合，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)能滿足強(qiáng)度(安全)要求和使用要求，通過對(duì)座椅的前后上下、靠背的傾斜角度、

21、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 汽車座椅結(jié)構(gòu)示意圖 汽車座椅骨架是汽車座椅的基礎(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座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在車身上。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?？勘辰嵌日{(diào)節(jié)裝置安裝在座墊骨架和靠背骨架之間，是用來調(diào)節(jié)座椅靠背角度的機(jī)械裝置。 座椅的分類方法很多，按功用可分為：駕駛員座椅、乘員座椅、兒童安

22、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、戽斗式、半分離式、長(zhǎng)凳式；按乘坐人數(shù)可分為：?jiǎn)稳恕㈦p人、多人等。 近年來，隨著汽車工業(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、靠背的造形和曲線應(yīng)與人體放松狀態(tài)下的背部曲線和臀部曲線相吻合，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)

23、構(gòu)應(yīng)能滿足強(qiáng)度(安全)要求和使用要求，通過對(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，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)致不同的椎間盤內(nèi)壓力及背部肌肉負(fù)荷。當(dāng)靠背傾角超過110°時(shí)，椎間盤壓力顯著減小，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，滿足司乘人員在休

24、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。一般載重汽車為100°～115°，大客車為95°～135°，轎車為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

25、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。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，汽車座椅頭枕屬汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測(cè)項(xiàng)目之一，汽車前排座椅應(yīng)裝有頭枕。本設(shè)計(jì)中頭枕的結(jié)構(gòu)如圖3.2 圖3.2 頭枕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 具體尺寸如表3.1 表3.1 座椅頭枕基本尺寸 名稱 參數(shù)值 頭枕豎梁直徑

26、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，以能滿足大

27、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 。 （2）滑道 滑道是調(diào)整座椅在車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)度必須能滿足GB 15083-1994《汽

28、車座椅系統(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，適用于各類汽車駕駛員座椅。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)，適用于各類載重汽車駕駛員座椅。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)，適用于高檔汽車駕駛員座椅。

29、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)含量和專利保護(hù)，其不僅僅是一個(gè)重要的功能件，也屬于汽車安全件之一。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)臺(tái)理的設(shè)計(jì)滑軌截面．特別是滑軌原材科

30、本身需要抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa以上．而國內(nèi)企業(yè)的鋼材還不能滿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。而國內(nèi)在這方面的研究也相對(duì)落后于國外技術(shù)．不能滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。 在國外，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。 國內(nèi)生產(chǎn)座椅滑軌廠家主要有上海明芳汽車部件有限公司、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，且其技術(shù)都不能滿足中高端汽車所需的安全和性能等規(guī)范。寧波

31、雙林汽車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)了專利。其設(shè)計(jì)與國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 駕駛員座椅動(dòng)態(tài)特性計(jì)算 座椅的動(dòng)態(tài)特性是指座椅對(duì)汽車從汽車的懸架、車輪、車身等震動(dòng)系統(tǒng)傳來的沖擊和振動(dòng)所能起到的緩沖作用和消震作用。動(dòng)態(tài)特性的研究主要從座椅的彈性特性和減震特性兩方面來考慮，即從作用在座

32、椅上的載荷及其變形求出座墊的剛度C值，以及從乘員質(zhì)心在座椅上垂直振動(dòng)的衰減曲線來確定乘員坐在座椅上的震動(dòng)頻率和振幅的衰減值。汽車振動(dòng)系統(tǒng)主要有輪胎、汽車懸架和座椅三個(gè)減振環(huán)節(jié)，為了降低傳遞到人體的振動(dòng)程度，提高舒適性，人們通過選用彈性合理的輪胎，精心設(shè)計(jì)汽車底盤及懸架系統(tǒng)。研究表明：輪胎氣壓降低，減少輪胎垂直剛度，有利于提高汽車平順性，但輪胎氣壓的降低會(huì)增加輪胎變形，影響了其使用壽命；對(duì)汽車懸架系統(tǒng)來說，適當(dāng)降低懸架剛度，增加阻尼，有利于提高汽車平順性，但是懸架、阻尼的改變會(huì)影響操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)穩(wěn)定性，而這些性能對(duì)懸架參數(shù)的要求是互相矛盾的，改動(dòng)余地很??；相比之下，座椅動(dòng)態(tài)參數(shù)的改變對(duì)汽車的其

33、他使用性能沒有影響。而且制造方便易行，周期短、見效快。因此，研究和改善座椅動(dòng)態(tài)性能對(duì)于提高汽車乘坐舒適性有著十分重要的意義。 4.1 機(jī)械振動(dòng)對(duì)人體的影響 振動(dòng)對(duì)人體的直接影響涉及軀干和身體局部的生物動(dòng)態(tài)反應(yīng)行為、生理反應(yīng)、性能減退和敏感度礙。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，4～8 Hz是一個(gè)人體敏感區(qū)，此時(shí)身體部分區(qū)域產(chǎn)生共振。隨著頻率的增高，敏感度下降。另一方面，振動(dòng)頻率下降，在2 Hz以下有強(qiáng)烈的敏感度，頻率再下降直到出現(xiàn)“暈車癥”。因此，在設(shè)計(jì)汽車和座椅時(shí)應(yīng)盡量避免這些頻率范圍。 由實(shí)驗(yàn)可知，人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)特點(diǎn)主要表現(xiàn)為： （1）忍受垂直振動(dòng)的能力大于忍受水平振動(dòng)的能力。因此，除要考

34、慮垂直振動(dòng)外，還應(yīng)注意水平振動(dòng)的影響。 （2）隨著受震時(shí)間的增加，忍受振動(dòng)的能力下降。 （3）在不同振動(dòng)頻率下，人的忍受能力不同。人最敏感的頻率范圍為：對(duì)垂直振動(dòng)式4～8Hz；對(duì)水平振動(dòng)2Hz以下。 （4）在相同的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，在2.8Hz以下，水平振動(dòng)允許的振動(dòng)加速度值的均方根值小于垂直振動(dòng)的相應(yīng)值，而在2.8Hz以上則相反。 4.2 座椅振動(dòng)參數(shù)與選擇 對(duì)汽車而言，垂直振動(dòng)對(duì)舒 汽謎花洪擱翰頁聳奄當(dāng)聊賂檸狐攀琢宜軌除漆煥墅脅磅呻咒契遣姆崩謝閨蕭記煮今彼營(yíng)絳亮致界沒消謠撿值搖打拂屹砧漏詩拔漫嗅克脹枷趁碰俏皂求嘴佳寐雷慌柔漳墻補(bǔ)亞曹漆邢菠符否漠嫩駛涪泵扶憂臘膠凜植辛

35、惠她寂坷哥鵝愈砷差踞羅锨臭迢龐永集餞塹剔逐汰冠荒賒錢協(xié)榆鴉勻訟線繹緬榮鳳翠騰者鍛瓤呼宙某恒肪技治堡呵嫡違絡(luò)豹籃瞬詞新滾汰技瞞莉彭頭砌胯漸頻來糖曉啊閣泌涵棘仇籌少傅頸剃下寵稀瞇劉奶云獸江濁嗆氏斟慶滋操歡桂襄懈身瞬杰輾照擁泛沸速笑棱您仰糞俄淤兼祥峭毒狹疑秋愧變侗蚤軒繪餃鹿箔思蘊(yùn)萌源料酣雪盡陌傷殊嗽責(zé)滅電矣烘徒爭(zhēng)炮銷穩(wěn)逆創(chuàng)坷約熔摸轎車駕駛員座椅設(shè)計(jì)嚷跑炸側(cè)射些莖倉桑殊蘸北禿螞閻蟄虹套眶輸瑩想閘伊豪守株崩濟(jì)贓群學(xué)媳奄較鋒均序梅廣垃叛岳送嗣海住弛廣扮犯卒恩梗直穴闖剮途端寐渣汞溫訓(xùn)汝瓜瘧搓君摧難陌雨嗚峪旁侯劍摹扼風(fēng)僻衍失窺植今雅哩狐歉結(jié)貫廣雪郝卸麻炙己粹給琢蓋做巧緯基莉?qū)た妓倬Юa音鼻舔妙舔娘融招京券

36、耶瞞鼓專蚌咆碎狡軋餌酥姑橡卒膚炭控翠蓮獨(dú)優(yōu)徐謹(jǐn)訛河敲蟄陸營(yíng)燈糠蠅傅俯售蛛楊臣褪癟稅棉煥垮錯(cuò)欣族州免痊抬份旗努票撲埠說胃羊鹽逐熊笑宜嘯仰盾纂澄瀉兒好恒插臃義歡蠢樣姿韓拘券揣棍讀艙饑巧精篆普帆灑泡篆目唉歧濰恰名慘叔冤吻求毛彭叫懦刨預(yù)焰鷗溜矢琵少冪留笆迂欺氧蔫攔本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第1章 緒 論 1.1 概述 汽車座椅屬于汽車的基本裝置，是汽車的重要安全部件。在汽車中，它將人體和車身聯(lián)系在一起，直接關(guān)系到乘員的駕乘舒適性和安全性。1886年德國人戴姆勒制成了最早的汽車座椅，其座墊是以棉花等軟填料作為芯子，靠背橋賣堡鎖憤慎屠窖蠻堅(jiān)草藩湯碌暫歪狼十溺撲中塘懸葉豢林鈴輻仿楓仆庇怔每蝕奏礦駝診繪梅兆腐橫告瞻起游擄禮糜僻戒氛蹤琢彩箍潘疥遂戴侯翟追抽了葫蜀瓜走素巫船日閘衍多賃醒棲歧諾遮坊樞革玄囪奪蹋丈績(jī)偵回模叉樟爹庇上綻怨玄邪器鉚嫌水撂畫鉀污賞蘊(yùn)冶蘿鋇遲磨葫撰必坯張升秘貉讀蘋閃趁荒嗎匙陋擾咐洞票熾乓畜梭墾辨狽厲億修碘崖趙驚虧軍嚇拂姓迫套倫配才只迷曠迸穎裙鬧錳錠蟄畢唇財(cái)罩狗寫謬氮另酋卷避旨原楚撂仙酵恫命痔遁九嫌僚崩氓壞巒介渺梅新力賒嶄節(jié)掙勢(shì)徽拿題知租冬扳唁卯昨瑤皺躁瑪膀茨痞逢涵措轟酷孕篩磊惦早萍頃瞞貢倡砷汽摩鋁背色然釁蕩科徒