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1、乘用车座椅的设计摘要：随着现代经济的飞速发展，汽车成为人们生活的必需品，人们对汽车的舒适性和安全性有了更高的要求，座椅是影响汽车的舒适性和安全性主要的一部分，本文通过对乘用车座椅的结构、性能、设计要求等对座椅的乘坐舒适性进行分析建模数据分析设计评估；对安全性进行分析建模试验结果分析设计，安全带作为座椅安全的主要配置，提出在车上装配安全气囊的情况下，安全带在一定条件下的断裂及座椅在一定条件下的移动变形，更有助于对乘员的保护。进而提出在综合考虑与安全气囊匹配的情况下，安全带该断就断、座椅该动就动的新的设计理念，最后介绍了CAD在座椅设计中的应用。关键词：舒适性；安全性；人机工程学；CADThe D
2、esign Of Passenger Seats Abstract：With the rapid development of modern economy, car has become a necessity for peoples lives, Peoples car comfort and safety have higher requirements, Affecting the car seat comfort and safety of the main part of this paper, the structure of the passenger seat, perfor
3、mance, design requirements, such as seating comfort analysis - modeling - data analysis - Design - Evaluation ; of security analysis - Modeling - Testing - Analysis - Design, safety seat belts as the main configuration, the airbag assembly in the vehicle, the seat belts under certain conditions, and
4、 the seat of the fracture under certain conditions, the movement and deformation, but also contribute to the protection of the crew. Proposed to consider the matching with the airbag, the seat belt on the broken off, seats that move on the dynamic new design concept, and finally introduced in the se
5、at design of CAD applications.Key words： comfort; safety; ergonomics; CAD目 录1绪论11.1乘用车座椅的结构11.4座椅的设计要求31.5本文研究的目的和意义32 乘用车座椅的乘坐舒适性42.1乘用车座椅的静态舒适性42.1.1舒适乘坐姿势42.1.2合理的体压分布42.1.3驾驶姿势的舒适角52.1.4良好的横向稳定性52.2乘用车座椅的动态舒适性52.3乘用车座椅乘坐动态舒适性评价方法62.4乘坐舒适性数评估72.4.1乘坐舒适性数R(用经验公式)83 乘用车座椅舒适性的设计与优化93.1座椅的振动参数选择93.1.
6、1座椅的振动参数93.1.2座椅的传递特性103.2座椅相对阻尼系数的选择113.2.1座椅刚度的选择113.3座椅可变刚度设计113.3.1座椅减振系统弹簧刚度的设计113.3.2两种方案车载试验曲线133.4座椅的人机工程分析143.4.1坐姿的生理形态143.5座椅的设计163.5.1靠背参数的设计163.5.2靠背曲线的优化173.5.3优化模型的建立173.5.4约束条件193.5.5优化前后的数据点及拟合曲线193.5.6优化算法及实现过程204 乘用车座椅的安全性214.1座椅的主动安全性214.2座椅的被动安全性214.3安全带的种类和性能要求234.4 安全带作用人体载荷分析
7、234.5乘用车座椅与安全带设计的新理念254.5.1A型车台车试验中安全带和座椅的分析254.5.2B型车台车试验中安全带和座椅的分析264.5.3从能量角度分析安全带的断裂及座椅的移动274.5.4安全带和座椅设计的新理念分析274.6乘用车座椅安全设计的内容294.6.1座椅强度的设计294.6.2座椅结构型式的设计294.6.3靠背的设计294.6.4座垫的设计294.6.5头枕的设计304.6.6座椅调角器的设计305乘用车座椅计算机辅助设计方法325.1 乘用车座椅理论计算345.1.1 动态参数选择345.1.2静态参数选择365.1.3乘用车强度计算365.2乘用车座椅设计图的
8、绘制375.2.1计算机辅助设计(CAD)简介375.2.2乘用车座椅计图库385.3座椅零部件及总成参数化设计395.4座椅绘图软件界面设计406 结论与展望41参考文献42指导教师简介43致谢441 绪论1绪论乘用车座椅属于乘用车的基本装置，在乘用车中它将人体和车身联系在一起，是乘用车的重要安全部件，它直接关系到乘员的乘坐舒适性和安全性，伴随汽车的诞生而出现。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，随着乘用车的发展和人们要求的不断提高，乘用车座椅已不是单纯满足乘坐和美观需要的车身部件，而是关系到乘用车的乘坐舒适性和安全
9、性，集人机工程学、机械振动、控制工程、有限元分析、计算机硬件和软件的结合分析等为一体的系统工程产品。1.1乘用车座椅的结构乘用车座椅一般由头枕、靠背、调节装置、座垫和座椅连接件组成，如图1所示：图1乘用车座椅结构示意图1.座椅 2.调节装置 3.靠背 4.头枕乘用车座椅骨架是乘用车座椅的基础结构，可分为靠背骨架和座垫骨架两部分。座椅骨架常用轧制型材（钢管、角钢）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。座椅调节装置、靠背倾斜角调节装置、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
10、倾斜角调节装置安装在座垫骨架和靠背骨架之间，用来调节座椅靠背角度的机械装置。1.2乘用车座椅的分类乘用车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的座椅、空气悬挂式座椅等，使乘坐舒适性、安全性及方便性得到提高。虽然带有各种功能、提供各种需要的座椅种类很多，但是，从对座椅的研究角度来看，乘用车座椅（驾驶员座椅）可分为两大
11、类，即固定式座椅及悬挂式座椅，而悬挂式座椅又分为机械减振式及空气悬挂式座椅。1.3乘用车座椅的性能座椅通过对人体提供合理的体压分布，可以有效的保证人体在车辆行驶过程中的平衡与平稳，从而为人体提供良好的支撑。座椅的主要作用是：为驾驶员定位，保证驾驶员对乘用车系统的视野，并实现驾驶员对乘用车操纵系统的控制。在重要的人体结构点上支撑人体，使乘客在乘用车行驶中保持平稳。为乘客提供安全舒适的环境，减少路面激励对乘员的影响，缓和和衰减由车身传来的冲击和振动；座椅中各种人性化的附属设备以及豪华配置，能为乘员提供优越的乘坐环境提供保证。在乘用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，防
12、止驾驶员或乘员的颈部以及头部在乘用车发生碰撞时受到意外伤害等。可见，乘用车座椅对乘用车的行驶平顺性、乘坐舒适性、安全性有很大影响，乘用车座椅设计越来越受到人们的重视。1.4座椅的设计要求座椅的功用是在规定的条件下，能够为驾驶员和乘员提供舒适的位置并保证乘员的安全。可见，座椅的安全性及舒适性是其最重要的功能，也是各类座椅的设计、研发中必须作着重解决的问题，根据座椅的功用及工作特点有以下的设计要求：座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿，感触良好，并能调整其尺寸与位置以保证乘坐舒适。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，乘员在行
13、驶中感到舒适。座椅应有足够的强度和刚度，寿命长。并能在发生交通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。制造工艺简单，质量小，成本低。能保证视野良好，驾驶员工作时操作方便，座椅调节轻便。外形及色彩美观大方，与车身内饰及整车外观协调。座椅布置及性能应符合车辆用途及总体设计要求。1.5本文研究的目的和意义本文是通过实际生活中的一些现象进行分析，发现人们的晕车现象和汽车在发生交通事故时人的死亡率非常高，据统计有很多交通事故人的死亡率与座椅的设计有很大关系，晕车就更不用说了，本文就这两方面的问题进行了分析，达到使人们的晕车现象减少和死亡率降低，即提高车辆的舒适性和安全性。要解决乘用车的舒适
14、性和安全性，座椅是我们首先考虑的，座椅的设计可以很好的解决以上两个问题。第2页 共43页2.乘用车座椅的乘坐舒适性2 乘用车座椅的乘坐舒适性乘用车乘坐的舒适性是乘用车开发和研究的重要课题之一，座椅的舒适性是乘用车乘坐舒适性重要组成部分，包括动态舒适性、静态舒适性和活动舒适性。座椅的动态舒适性（平顺性）是指其对传给人体的振动和冲击所能起到的缓冲及减振能力；静态舒适性是指座椅在静止状态下提供给人体的舒适特性，主要与座椅尺寸参数、表面质量、调节特性等有关；活动舒适性是驾驶员和乘员在车内正常活动（如操纵方向盘）的舒适程度，主要与座椅和车内其他部件的布置有关。2.1乘用车座椅的静态舒适性人体工程学是根据
15、人体解剖学、生理学和心理学等特征，了解并掌握人的活动能力和其极限，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体工程学在座椅设计中的具体应用，通过人体舒适坐姿、合理的体压分布、人体测量基本数据和视觉美学等使座椅的设计满足人的生理和心理要求，为乘员提供舒适、安全的驾驶和乘车条件。座椅的静态舒适性主要指舒适乘坐姿势、合理的体压分布、驾驶姿势的舒适角、良好的横向稳定性等。2.1.1舒适乘坐姿势最舒适的乘坐姿势要求：腰曲形状应保持正常的生理弯曲而不受载变形，腰部的肌肉应处于松弛休息状态。腹部通向大腿的血管和神经不受压迫，保持血液循环。2.1.2合理的体压分布人坐着时的体压分布，也是座椅设计中应当考虑的重要因素。人坐在座椅上，人体与座椅之间的接触压力分布，称为体压分布。座椅的体压分布分为座垫压力分布和靠背压力分布，它由座垫和靠背的形状及硬度分布来保证。体压分布和乘坐姿势互相影响。人体工程学研究表明，座椅面应坚实平坦，硬度不够，过
