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1、汽车座椅腰部支撑机构的CAD设计作 者 姓 名：黄性杰指 导 教 师：郭立新单 位 名 称：机械工程与自动化专 业 名 称：机械工程及自动化东 北 大 学2009年6月CAD Design of the seat back supportby Huang XingjieSupervisor: Professor Guo LixinNortheastern UniversityJune 2009东北大学毕业设计(论文) 摘要汽车座椅腰部支撑机构分析摘 要随着国民经济的蓬勃发展，汽车已成为当前极为重要的交通运输工具。国外工业发达的国家都将汽车工业作为国民经济支柱产业之一。改革开放以来，我国汽车工业
2、取得了较大的发展，今后汽车工业的发展重点已逐步转向独立的对汽车及零部件的研究和开发。汽车座椅是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车整体性能。本文叙述了座椅主要部件的设计要求，以及通过对座椅舒适性的研究，运用SolidWorks软件进行分析建模，设计了腰部支撑机构和座椅的骨架，并对某些重要元件进行了校核，确保了机构的合理性。本文主要的工作如下：(1)查找汽车座椅重要部件的设计要求，对座椅的设计有个总体的了解，并根据各个部件的设计要求，初步确定座椅的外形及尺寸大小。(2)通过对座椅舒适性的研究，从影响舒适性的各个因素出发，设计座椅的一些结构，使所设计的座椅尽量符合人的需求，并对驾驶员的坐姿、座椅
3、的振动频率等进行了研究，(3)分析了汽车座椅各个方面的现状，并详细介绍了CAD在汽车座椅方面的应用，运用SolidWorks软件设计腰部支撑机构和座椅的骨架，对具体结构尺寸进行了设计，同时运用软件对机构进行优化设计，阐述了腰部支撑部件的有关原理与求解方法。(4)对关键部件进行了校核，保证了座椅结构的安全性能。综合以上工作，对汽车座椅做出了整体的设计，达到了设计任务的要求。关键词：汽车座椅,腰部支撑,CAD设计, 结构设计。iii东北大学毕业设计(论文) AbstractAnalysis of lumbar support car seat studyAbstractWith the rapid
4、 development of the national economy, cars have become extremely important tools of transport. Industrial developed countries abroad see the automotive industry as one of the pillar industries of the national economy. Since reform and opening up, Chinas automobile industry has made great development
5、. The development of automobile industry has been gradually turning point of automobile and automobile parts of independent research and development. Car seat is an important part of car, and it directly influence the overall performance. This article describes the design requirements of the main pa
6、rts of the car seat,and through the study of seat comfort , using SolidWorks software modeling, designanalysis and the waist support, and the skeleton of the seat on some important component, ensure the rationality of the organization. This paper works are as follows: (1) Looking up the important co
7、mponent car seat design requirements, the seat of a general understanding of design, and according to the design requirements of each component and seat appearance and size.(2) Through the study of seat comfort, comfort from the influence factors of the seat, design, make some structure design of se
8、at to conform to the needs of people and the driver seat vibration frequency posture, etc. Were studied.(3) Analyzed the status of each car seat, and introduces in detail CAD application in automobile seat, SolidWorks software design waist support organizations and seat on the skeleton, the design o
9、f concrete structure size of institutions, at the same time, software optimization design, expounds the waist support components related theory and method.(4) For key components to check the safety performance of the seat structure.Key words: car seat, lumbar support, CAD design, structural design.v
10、iii东北大学毕业设计(论文) 目录目 录毕业设计(论文)任务书i摘 要iiiAbstractv目 录vii第1章 绪论11.1 汽车座椅设计综述11.2座椅设计的基本原则11.3汽车座椅主要部件的设计11.3.1.靠背21.3.2.坐垫21.3.3.头枕31.3.4.座椅蒙皮41.3.5.泡沫软垫41.3.6.座椅骨架41.3.7.减振机构51.3.8.调节机构51.4 本课题的研究内容和意义6第2章 汽车座椅舒适性研究92.1 从汽车舒适性到座椅舒适性92.2 汽车座椅舒适性的指标体系设计92.3 国内外研究112.4 对座椅的舒适性要求132.5 振动频率对人体的影响152.6 鉴定汽车
11、座椅舒适性及性能的几个问题18第3章 座椅及腰部支撑部件的设计193.1 SolidWorks软件介绍193.1.1 SolidWorks软件介绍193.1.2 SolidWorks软件在本文中的应用203.2 腰部支撑部件的设计233.2.1 齿轮齿条的设计233.2.2 推柄的设计273.2.3 棘轮棘爪的设计计算283.2.4 轴的设计计算333.2.5 凸轮的设计计算363.2.6 各机构的装配373.3 座椅骨架的CAD设计39第4章 关键部件的校核434.1齿轮齿条啮合处齿根弯曲疲劳强度校核434.2 连接轴的校核45第5章 经济性与环保性分析49第6章 结论与展望51参考文献53
12、结束语55东北大学毕业设计(论文) 第1章 绪论第1章 绪论1.1 汽车座椅设计综述座椅是汽车的主要功能件之一。座椅的舒适性在车辆的个性化设计中非常重要，同时也是保障车辆安全性能的一部分。设计合理的汽车座椅能为驾乘人员提供安全、舒适、便于操作和不易疲劳的驾乘感受。汽车技术的飞速发展和人们对汽车各方面性能要求的提高，对汽车座椅的要求也在不断提高。本文基于人们对汽车座椅的要求，对汽车座椅的设计进行了详细的介绍。1.2座椅设计的基本原则汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，它涉及机械、化工、防止、喷涂、热处理、美学、力学、人体工程学等多门学科，设计时应根据人机工程学原理综合考虑座椅的舒适性、减振性、安全
13、性以及座椅的合理布置，此外，还要考虑人体生理特征及尺寸，进行量身定做，以提高座椅的乘坐舒适性。1) 安全设计时首先要绝对保证驾乘者的安全，这就要求座椅要有足够的强度，在发生碰撞时，座椅不会或可以减轻对乘坐者造成伤害，并能起到一定的保护作用。2) 操纵方便设计的座椅还需要操纵方便，调整手柄和按钮的布置必须在驾乘者伸手可及的位置，并符合常人的习惯且操纵力量适中。3) 乘坐舒适设计的座椅必须能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布冰使其肌肉松弛，上体通向大腿的血管不受压迫，血液循环正常；冰具有腰椎依托感、腰背部贴和感和侧向稳定感。能有效隔离或衰减路面不平产生的振动，满足大多数驾乘
14、者坐姿舒适性的要求。1.3汽车座椅主要部件的设计座椅部件主要包括坐垫、靠背、头枕、骨架蒙皮、减振机构调整机构等，设计原则的依据是：座椅靠背的造型和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳；骨架及各机构应能满足强度(安全)要求和使用要求，通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，使大部分人处于舒适状态1。1.3.1. 靠背 靠背的设计主要指强度设计和造型设计，设计时应使靠背的高度、形状符台人体曲线，使背部肌肉处于放松状态，并能给背部肩部有效可靠的支撑，使驾驶员保持稳定的坐姿，还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。设计时，靠背的高度和宽度一般分别为600mm和480mm。不同的靠背倾角会导致不同的椎间盘内压力及背部肌肉负荷。当靠背倾角超过110o时椎间盘压力显著减小，所以设计时应考虑座椅的靠背倾角。为了提高舒适性满足司乘员在休息时的需求，靠背倾角应为可调式，并且调整范围尽可
