汽車座椅設(shè)計《汽車車身設(shè)計》課程設(shè)計

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1、 - 3 - 汽車車身設(shè)計課程設(shè)計 汽車座椅設(shè)計 《汽車車身設(shè)計》課程設(shè)計 ——汽車座椅設(shè)計 學(xué) 院： 交通運輸與物流學(xué)院 班 　 級： 09交運一班 姓 名： 舒樂 學(xué) 號： 20090782

2、 指導(dǎo)老師 ： 李恩穎老師 目 錄 摘 要 3 第1章 緒論 4 2.1 汽車座椅的作用、性能及設(shè)計要求 5 2.1.1 汽車座椅的作用 5 2.1.2 汽車座椅的性能 6 2.1.3 汽車座椅的設(shè)計要求 7 2.2.1汽車座椅的結(jié)構(gòu) 7 2.2.2 汽車座椅的分類 8 2.3 汽車座椅的發(fā)展趨勢 8 第3章 汽車座椅的理論研究與設(shè)計 9 3.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則及依據(jù) 9 3.1.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則 9 （1）安全性 座椅設(shè)計時首先要絕對保證駕乘者的安全，這就要求座椅要有足夠的強

3、度，在發(fā)生碰撞時，座椅就能夠減輕事故對乘坐者造成的傷害，并能起到一定的保護作用。 9 3.1.2 汽車座椅設(shè)計的基本依據(jù) 10 3.2 用戶人體尺寸研究 12 3.2.1 人體靜態(tài)尺寸 12 3.2 .2 人體測量尺寸 12 3.3 人體坐姿功能尺寸 14 3.4座椅的設(shè)計參數(shù) 15 3.4.1. 決定座椅參數(shù)的基準 15 第4章 具體設(shè)計（基于長安福特09款?？怂管囆停?15 第5章 車身設(shè)計座椅設(shè)計的UG實現(xiàn)…………………………………………………………………27 第6章 課程設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………………………………35 參考文獻…

4、………………………………………………………………………………………………37 摘 要 現(xiàn)代汽車已經(jīng)不是一個單純的運載工具，它已經(jīng)是“人、汽車與環(huán)境”的組合體。座椅作為汽車使用者的直接支承裝置，在車廂部件中具有非同小可的重要性。汽車座椅的主要功能是為駕駛者提供便于操縱、舒適、安全和不易疲勞的駕駛座位。 技術(shù)的發(fā)展要圍繞人的需求來展開，產(chǎn)品和環(huán)境的設(shè)計要更好地適應(yīng)和滿足人類的各種需求，這種觀點已逐漸在產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)者和消費者中形成共識?，F(xiàn)代的工業(yè)設(shè)計師已經(jīng)意識到產(chǎn)品是否能夠被用戶接受及被接受的程度不僅僅

5、取決于產(chǎn)品的市場因素，而且越來越多地取決于產(chǎn)品的外觀造型和人機工程學(xué)設(shè)計。 汽車是二十世紀最顯著的人文標志之一，它改變了人們的生活方式以及對時空和價值的觀念，為豐富人類社會的物質(zhì)生活和精神文明做出了巨大貢獻。本文研究了人的坐姿舒適度及生理特性，研究了人與座椅的人機關(guān)系，在這一基礎(chǔ)上，進行了座椅設(shè)計研究的實習，結(jié)合我國汽車座椅的設(shè)計和使用現(xiàn)狀，找出現(xiàn)有汽車座椅的不足，以人機工程學(xué)、人體測量學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、生理學(xué)和汽車設(shè)計等學(xué)科的理論為依據(jù)，對汽車座椅進行了綜合研究，重點對人機工程和座椅強度進行了研究。 個人研究的重點:1、坐姿相關(guān)的人體生理學(xué)研究；2、從滿足乘員的需求出發(fā)，確定駕

6、駛排座椅的各個參數(shù)并突出座椅尺寸設(shè)計與人體尺寸的相關(guān)性。 關(guān)鍵詞：人機工程學(xué) 座椅 長安福特09款福克斯 第1章 緒論 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，汽車座椅已不再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，集人機工程學(xué)、機械

7、振動、控制工程等為一體的系統(tǒng)工程產(chǎn)品。 隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對汽車的乘坐舒適性及安全性等方面的要求越來越高。其中，作為影響汽車舒適性和安全性的重要內(nèi)飾部件——汽車座椅的設(shè)計、研發(fā)，已越來越引起汽車業(yè)界的重視。我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)部已將汽車座椅列為四十種優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵零部件之一。汽車座椅是用來支撐成員的質(zhì)量，緩和和衰減由車身傳來的沖擊和振動，從而為乘員提供良好的工作條件，并為乘員創(chuàng)造舒適和安全的乘坐條件。因此，座椅設(shè)計的好壞，對汽車的平順性、乘坐舒適性、安全性及操縱方便性等有很大的影響，必需要全面綜合的考慮，才能設(shè)計生產(chǎn)出滿足各方面要求的產(chǎn)品。 本文基于人機工程學(xué)的汽車真皮座椅（駕駛

8、座椅）設(shè)計，車型為：豐田FJ酷路澤4.0。目前市場上主要有以下汽車座椅分類：真皮座椅、絨布座椅、兒童座椅及賽車座椅?；谡嫫ぷ蔚囊韵聝?yōu)點，真皮座椅得到了廣泛的應(yīng)用。真皮座椅有以下優(yōu)點：①容易清潔。相對于絨布座椅來說，灰塵只能落在真皮座椅表面，而不會深入到座椅深層，因此用布輕輕一擦就可以完成清潔工作，對于絨布座椅來說還需要購買座墊等，否則一旦弄臟，就有可能滲入到座椅內(nèi)部。②更易散熱。雖然真皮也會吸熱，但是它的散熱性能表現(xiàn)更好。夏日正午被陽光灼熱的車輛，座椅一定很燙。但如果是真皮座椅，用手拍幾下就可以散去熱氣，或者坐上去一段時間就不會感覺那么燙了。而絨布座椅就沒有這么好的散熱性。 圖1.

9、汽車真皮座椅 第2章 汽車座椅的相關(guān)介紹 2.1 汽車座椅的作用、性能及設(shè)計要求 2.1.1 汽車座椅的作用 座椅是汽車中將乘員與車身聯(lián)系在一起的重要部件，其主要的作用是： 1.為人體提供良好的支撐。座椅通過對人體提供合理的體壓分布，在重要的人體結(jié)構(gòu)點上支撐人體，可以有效的保證人體在車輛行駛過程中的平穩(wěn)。 2.為駕駛員提供良好的定位。通過座椅對駕駛員的定位，可以使駕駛員獲得良好的視野，并實現(xiàn)了駕駛員對汽車方便的操縱。 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，減少了路面對乘員的影響，緩和和衰減由車身傳來的沖擊和振動，能為乘員提供優(yōu)越的駕乘環(huán)境。

10、 4.在汽車受到撞擊時最大限度的保護乘員的安全。合理的配置頭枕和靠背的軟墊，能有效的防止乘員的頭頸部在汽車發(fā)生碰撞時受到傷害。 簡而言之，汽車座椅的功能為：在規(guī)定的條件下，能夠為乘員提供舒適的環(huán)境并保證乘員的安全?？梢姡蔚陌踩约笆孢m性是其最重要的功能，也是汽車座椅在設(shè)計、研發(fā)過程中必須著重解決的問題。 2.1.2 汽車座椅的性能 1.汽車座椅的舒適性 汽車乘坐的舒適性是汽車研發(fā)的重要課題之一，座椅的舒適性是汽車乘坐舒適性的重要組成部分，包括靜態(tài)舒適性，動態(tài)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狀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)

11、特性等關(guān)；動態(tài)舒適性是指汽車在運動狀態(tài)下通過座椅骨架以及軟墊將振動傳遞給人體的舒適特性；操作舒適性是乘員在車內(nèi)正?；顒樱ㄈ绮倏v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)。 （1）汽車座椅的靜態(tài)舒適性 人機工程學(xué)是根據(jù)人體解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等特征，了解并掌握其活動能力及其極限，使生產(chǎn)器具、生活用具、工作環(huán)境等和人體功能相適應(yīng)的科學(xué)。座椅靜態(tài)舒適性是人機工程學(xué)在座椅設(shè)計中的具體應(yīng)用，它通過人體舒適坐姿、合理的體壓分布、人體測量的基本數(shù)據(jù)和視覺美學(xué)等方面使設(shè)計的座椅滿足人的生理和心理要求，為乘員提供舒適、安全的駕駛和乘車環(huán)境。 （2）汽車座椅的動態(tài)舒適性 一般認為，人體對振動的

12、反應(yīng)可分為兩個過程：一個是振動傳遞到人后引起的人體各部位的振動響應(yīng)；另一個是由于人體的振動響應(yīng)而引起的生理反應(yīng)。汽車座椅的動態(tài)舒適性與座椅以及人體的振動特性密切相關(guān)。 （3）汽車座椅的操作舒適性 從座椅的操作舒適性角度考慮，座椅設(shè)計應(yīng)該更趨于人性化，盡量為駕駛員和乘員在整個過程中提供最舒適的工作和乘坐環(huán)境。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現(xiàn)，并且更容易達到；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。 2.汽車座椅的安全性 汽車座椅的安全性是指座椅能有效的預(yù)防事故的發(fā)生，并在事故發(fā)生時有效的減輕乘員所受傷

13、害的能力。根據(jù)座椅在碰撞事故發(fā)生時和發(fā)生后對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安全性和被動安全性兩個方面。 （1）汽車座椅的主動安全性 座椅的主動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安全性。應(yīng)當指出的是，座椅的舒適性與主動安全性有關(guān)，舒適的座椅可以為駕駛員提供一個良好的工作環(huán)境，使其心情愉快、精力集中，從而有效地防交通事故的發(fā)生，提高汽車的主動安全性。 （2）汽車座椅的被動安全性 座椅的被動安全性是指汽車發(fā)生了不可避免的交通事故后，能

14、夠?qū)噧?nèi)員進行保護，避免其發(fā)生傷害或使傷害降到至最低程度的性能。一個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安全性要求，更要有足夠高的結(jié)構(gòu)強度和剛度，以便與安全帶和安全氣囊一起對乘員定位的同時緩和碰撞的強度，使乘員的損傷達到最小。在加強座椅結(jié)構(gòu)本身吸能性的同時，人們開始研究把安全氣囊安裝在座椅靠背側(cè)面（如圖2－1所示），為乘員提供安全保護。這種帶有安全氣囊的座椅已經(jīng)開始應(yīng)用在各種高檔轎車中。 圖2-1 帶側(cè)碰氣囊的座椅 2.1.3 汽車座椅的設(shè)計要求 根據(jù)汽車座椅的功用及性能，有如下的設(shè)計要求： 1、座椅的尺寸和形狀應(yīng)使人體具有合適

15、的坐姿并符合國家標準，并能調(diào)整其尺寸與位置來保證駕乘的舒適性。 2、座椅應(yīng)有良好的動態(tài)舒適性，以緩和與衰減車身傳給人體的沖擊和振動，使駕駛員在各種道路條件下長期工作不感到疲勞或減輕疲勞，使乘員在行駛中感到舒適。 3、座椅應(yīng)有足夠的強度和剛度，壽命長。并能在發(fā)生事故時盡量減少乘員的受傷程度，即具有足夠的座椅安全性。 4、制造工藝簡單，質(zhì)量小，成本低。 5、能保證視野良好，駕駛員工作時操作方便，座椅調(diào)節(jié)輕便。 6、外形及色彩美觀大方，與車身內(nèi)飾及整車外觀協(xié)調(diào)。 7、座椅布置及性能應(yīng)符合車輛用途及總體設(shè)計要求。 2.2.1汽車座椅的結(jié)構(gòu) 汽車座椅伴隨著汽車的誕生而出現(xiàn)，一百多年來，隨

16、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)系到汽車的乘坐舒適性和安全性，集人機工程學(xué)、機械振動、控制工程等為一體的系統(tǒng)工程產(chǎn)品。 汽車座椅一般由頭枕、靠背、調(diào)節(jié)裝置、座墊和座椅連接件等組成，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。如下圖2－2所示： 圖2－2汽車座椅結(jié)構(gòu)示意圖 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

17、，調(diào)節(jié)座椅與地板的前后和上下位置的機械裝置?？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)座椅靠背角度的機械裝置。 2.2.2 汽車座椅的分類 座椅的分類方法很多，按功用可分為：駕駛員座椅、乘員座椅、兒童安全座椅；按形狀可分為：分離式、戽斗式、半分離式、長凳式；按性能可分為：固定式、可拆式、調(diào)節(jié)式；按乘坐人數(shù)可分為：單人、雙人、多人等。近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，陸續(xù)開發(fā)出許多具有特殊功能的座椅，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)裝置座椅、空氣懸掛式座椅等，使乘坐的舒適性、安全性及方便性得到了提高。 2.3 汽車座椅的發(fā)展趨勢 國外的座椅研究是伴

18、隨著汽車的誕生而開始的，經(jīng)歷了百余年的歷史，發(fā)展非常成熟，與座椅相關(guān)的安全標準和法規(guī)已經(jīng)十分完善。我國的座椅安全性法規(guī)標準就是參考國外的法規(guī)制定而成的。比較國外汽車座椅的研究狀況，由于我國的汽車工業(yè)起步較晚，座椅的設(shè)計研究也比較落后。從嚴格意義上講，我國的座椅研究是從20世紀80年代開始的。經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，目前國內(nèi)已經(jīng)有了很多座椅生產(chǎn)廠家。借助合資的優(yōu)勢，他們掌握了部分設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)，但核心技術(shù)還是只有國外少數(shù)幾家生產(chǎn)商掌握，國內(nèi)的自主設(shè)計和研發(fā)仍停留在起步階段。 落后的設(shè)計方法是阻礙我國座椅發(fā)展的重要因素。當前汽車產(chǎn)業(yè)亟需開發(fā)出適合我國生產(chǎn)現(xiàn)狀的安全、輕量、低成本的座椅。目前汽車座椅

19、在國際上的發(fā)展趨勢：1、電動座椅2、懸掛座椅3、記憶座椅4、輕量型座椅5、安全座椅。 隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，人們對汽車座椅的要求也會越來越高。為了進一步提高座椅的舒適性及安全性，全球各大汽車公司以及汽車零部件商也在持續(xù)不斷地加大對座椅的研發(fā)力度，在座椅的新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研發(fā)及應(yīng)用上狠下工夫，研制出了各類懸架座椅、電動座椅、電腦記憶座椅等新型座椅，按摩裝置、輔助冷熱智能空調(diào)座椅等各類輔助裝置也不斷誕生。此外，采用環(huán)?？椢镒鳛樽蚊媪?，也將成為一種新趨勢。 第3章 汽車座椅的理論研究與設(shè)計 3.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則及依據(jù) 汽車座椅設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機械、

20、化工、紡織、噴涂、熱處理、美學(xué)、力學(xué)、人機工程學(xué)等多門學(xué)科，設(shè)計時應(yīng)依據(jù)人機工程學(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，進行量身定做，以提高座椅的乘坐舒適性。 3.1.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則 （1）安全性 座椅設(shè)計時首先要絕對保證駕乘者的安全，這就要求座椅要有足夠的強度，在發(fā)生碰撞時，座椅就能夠減輕事故對乘坐者造成的傷害，并能起到一定的保護作用。 （2） 操縱方便 設(shè)計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能及的位置，并符合常人的習慣且操縱力量適中。 （3） 乘坐舒適 設(shè)計的座椅必須能使乘客保持良好的

21、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，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產(chǎn)生的振動，滿足大多數(shù)駕乘者坐姿舒適性的要求。 座椅的尺寸須參照人體測量學(xué)數(shù)據(jù)，與就座者的人體測量尺寸相適宜；座椅的靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給予腰部以充分的支撐，使脊柱接近于自然彎曲狀態(tài)；椅面需有足夠的墊料和適當?shù)挠捕?，保證身體的主要重量由臀部坐骨承擔，并使其有助于體重壓力均勻地分布于坐骨附近區(qū)域；座椅前緣處，大腿與椅子之間壓力應(yīng)盡量減少；座椅應(yīng)能使就坐者方便地變換坐姿，靈活平穩(wěn)地進行體態(tài)自動調(diào)節(jié)，但必須防止滑脫，座椅的形狀和尺度與其功用有關(guān)。 汽車座椅部件主要包

22、括座墊、靠背、頭枕、骨架、蒙皮、減振機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)等。設(shè)計原則的依據(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，不會因血液循環(huán)不良而引起肢體麻木，長時間乘坐不易感到疲勞；骨架及各機構(gòu)應(yīng)能滿足強度(安全)要求和使用要求，通過對座椅靠背的前后、上下傾斜角度、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)。 3.1.2 汽車座椅設(shè)計的基本依據(jù) ①、座椅造型的基本要點： 汽車座椅的設(shè)置特點，是根據(jù)人體工學(xué)原理而設(shè)計座椅的舒適性，以及按不同身材的人而設(shè)置座椅的可調(diào)節(jié)性。 座椅造型的基本要點： （1） 適應(yīng)腰曲弧線

23、 （2）靠背必須具有正確的支撐點 （3）正確分布體壓 （4） 保持人體軀干與大腿的舒適夾角 ②、汽車座椅設(shè)計人機工程學(xué)對座椅結(jié)構(gòu)的具體要求： （1）靠背 靠背的設(shè)計主要指強度設(shè)計和造型設(shè)計，設(shè)計時應(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，使駕乘人員保持穩(wěn)定的坐姿，還要有足夠的側(cè)背支撐，從而避免高速轉(zhuǎn)彎時的橫向滑動。 靠背的具體參數(shù)要求：設(shè)計時，靠背的高度和寬度一般分別為600 mm和480 mm。不同的靠背傾角會導(dǎo)致不同的椎間盤壓力及背部肌肉負荷。當靠背傾角超過110時，椎間盤壓力顯著

24、減小，所以設(shè)計時應(yīng)考慮合理的靠背傾角。為了提高舒適性，滿足駕乘人員在休息時的需求，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。此外，腰部支撐和扶手也可以減少椎間盤的壓力。設(shè)計時，腰部支撐要有一定的厚度、硬度和透氣性，確保乘坐人員的體重能夠均勻地分布于座盆區(qū)域。腰部支撐的位置應(yīng)處于第3至第5腰椎部位，且支撐厚度以5 cm左右為宜。腰部支撐分機械支撐和空氣支撐。機械支撐是通過機械裝置支撐人體，支撐部位為剛性，舒適性差?？諝庵问怯每諝鈿饽襾碇稳梭w，通過氣囊控制閥控制氣囊的充放氣，使腰部得到良好的保護和有效支撐。座椅扶手有固定式

25、、角度可調(diào)式和可翻轉(zhuǎn)式，可翻轉(zhuǎn)式又有橫向翻轉(zhuǎn)式和縱向翻轉(zhuǎn)式。 （2）座墊 座墊設(shè)計主要是座墊深度和坐墊傾角的確定。座墊深度的設(shè)計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，造成人體軀干相對前移，腰部得不到良好的支撐，引起疲勞；座墊深度過小時，會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的3/4設(shè)計，一般取400～480mm。座墊的傾角應(yīng)兼顧安全性和舒適性，一般為2～10。 （3）頭枕 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

26、碰撞，頸椎會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的空間，降低對頸椎的沖擊力，起到避免或減輕乘員頸部受傷的作用。按照國家標準，汽車座椅頭枕屬汽車整車強制認證檢測項目之一，汽車前排座椅應(yīng)裝有頭枕。頭枕要起到保護頸椎的作用，正確的安裝位置十分重要。頭枕應(yīng)該安裝在至少與耳朵上緣平齊的地方，后腦與頭枕之間的距離最好不要超過10 cm。 （4）座椅蒙皮 座椅蒙皮必須阻燃，其燃燒特性必須符合GB 8410-1994《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》要求。 （5）泡沫軟墊 目前座墊、靠背緩沖用軟墊基本上是由軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡而成，在汽車上應(yīng)用較多的是高回彈軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

27、 （6）座椅骨架 座椅骨架必須能夠承受一定的載荷，通常所指的座椅強度其實就是座椅骨架的強度，它屬于汽車整車強制認證檢測項目之一?？勘臣白鶋|骨架的形狀，應(yīng)以能滿足人體生理特征、給駕駛?cè)藛T提供安全和有效支撐為目的進行設(shè)計。座椅骨架一般由鋼質(zhì)材料焊接而成。 (7) 減振機構(gòu) 座椅減振機構(gòu)主要包括彈性元件和減振元件。在設(shè)計座椅剛度和阻尼時，要根據(jù)整車的振動特性充分考慮人體生理特點綜合選擇最佳值，使車身振動得到衰減。為使設(shè)計的座椅阻尼和剛度能更合理搭配，工程師們一般將座椅剛度和阻尼均設(shè)計為可調(diào)節(jié)式。 (8)調(diào)節(jié)機構(gòu) 調(diào)節(jié)機構(gòu)主要包括座椅高度調(diào)整機構(gòu)、前后位

28、移調(diào)整機構(gòu)(即座椅滑道)、靠背仰角調(diào)整機構(gòu)(即調(diào)角器)及座墊前傾角調(diào)整機構(gòu)等。高度調(diào)整的范圍應(yīng)根據(jù)人機工程學(xué)原理，以能滿足大部分人群的使用要求為目標進行確定，一般調(diào)整范圍為0～100 mm?；朗钦{(diào)整座椅在車廂縱向水平位置前后位移的機構(gòu)，一般前后調(diào)整距離為0～100 mm。鎖止強度必須能滿足GB 15083-1994《汽車座椅系統(tǒng)強度要求及實驗方法》的規(guī)定。 3.2 用戶人體尺寸研究 各種設(shè)備和工具等設(shè)計對象在適合于人的使用方面，首先涉及的問題是適合人的形態(tài)和功能范圍的限度。例如，一切操縱設(shè)備都應(yīng)設(shè)在人的肢體活動所能及的范圍之內(nèi)，其高低位置必須與人體相應(yīng)部位的高低位置相適應(yīng)，而且豈

29、不知應(yīng)盡可能設(shè)在人操作方面、反應(yīng)最靈活的范圍之內(nèi)。所以研究人體尺寸模型—用人體模型描述人體尺度是非常有必要的。人機工程學(xué)范圍內(nèi)的人體形態(tài)測量數(shù)據(jù)主要有兩類，即人體構(gòu)造尺寸和功能尺寸，也就是人體靜態(tài)尺寸和人體動態(tài)尺寸。而針對于座椅設(shè)計的人體尺寸相關(guān)的主要有人體立姿尺寸和人體水平尺寸。 3.2.1 人體靜態(tài)尺寸 人體靜態(tài)尺寸，著眼于人體天然結(jié)構(gòu)，比如身高、體重、腿臂長度等，是建立人體尺寸模型的基礎(chǔ)。國家標準GB 10000-88《中國成年人人體尺寸》按照人機工程學(xué)的要求提供了我國成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。標準中共給出了7類47項人體尺寸基本數(shù)據(jù)。人體的主要尺寸包括身高、體重、上臂長、前臂長、大

30、腿長、小腿長等6項。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國人體基本尺寸見表5-1。一般人體尺寸都是在立正或正坐的姿勢狀態(tài)下測量的，因為在人體自然狀態(tài)下測量很容易出現(xiàn)差別。在設(shè)計時，通常也要按立正或正坐時的人體尺寸來考慮。 表5.1我國人體基本尺寸 單位：mm 尺寸名稱 尺寸數(shù)值 尺寸名稱 尺寸數(shù)值 男 女 男 女 身長 1688 1586 肩窄寬 426 392 眼高 1585 1480 臀寬 334 395 肩高

31、1421 1320 下肢前伸長 1016 977 坐姿身高 897 849 大腿長 422 409 坐姿眼高 794 743 小腿長 401 369 肘到坐平距 離 245 239 足高 71 66 上肢前伸長 731 689 膝臀間距 551 525 大臂長 269 261 大腿平長 433 432 小臂長 247 226 膝上到足底距 離 515 480 手長 193 179 膝彎到足底距 離 406 383 前伸長 731 689 3.2 .2

32、人體測量尺寸 表5.2人體尺寸表 測量項目分類 主要測量項目 人體主要尺寸 身高、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長、體重 立姿人體尺寸 眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高 坐姿人體尺寸 坐高、坐姿頸椎點高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢長 人體水平尺寸 胸寬、胸厚、肩寬、最大肩寬、臀寬、胸圍、腰圍、臀圍、系寬、坐姿臀寬、坐姿兩肘間寬 3.2.3 人體尺寸數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)律 H點的確定：根據(jù)法規(guī)規(guī)定，首先利用GB11559-89所規(guī)定的三維H點測

33、量裝置(如圖5-1所示)按GB11563-89中規(guī)定的H點確定程序確定座椅H點，并利用調(diào)角器調(diào)節(jié)靠背傾角，與豎直方向近似25度，同時，調(diào)節(jié)座墊傾角為50度記錄此時座椅H點位置。根據(jù)前面GB 10000-88的人體結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)表可知，身高數(shù)據(jù)是不連續(xù)的。例如:18~66歲的男子在百分數(shù)為99時身高為1814mm，在百分數(shù)為50時身高為1678mm。若想為身高1700mm的人進行產(chǎn)品設(shè)計時，就必須對大量身高為1700mm的被測量者身體各部分的尺寸進行測量統(tǒng)計平均。人體結(jié)構(gòu)尺寸相當多，單獨為某種身體尺寸的人進行產(chǎn)品設(shè)計顯然是非常有限的。如果可以找到測量的人體尺寸的計算公式，當輸入身高時，就可以直接計

34、算出所需的其它尺寸數(shù)值。統(tǒng)計資料表明:這種公式是存在的，也就是說人體測量尺寸符合統(tǒng)計規(guī)律。這種規(guī)律就是:人體的結(jié)構(gòu)測量數(shù)據(jù)與身高、體重存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系可以用經(jīng)驗公式表達。表5.3列出了以身高為基本參數(shù)的主要的人體尺寸經(jīng)驗公式。 圖5-1三維H點測量裝置 表3.3人體各部分和身高的比例(H指身高) 代號 項目 男 女 亞洲人 歐美人 亞洲人 歐美人 1 眼高 0.933H 0.93 7H 0.933H 0.937H 2 肩高

35、 0.844H 0.833H 0.844H 0.833H 3 肘高 0.600H 0.625H 0.600H 0.625H 4 臀高 0.467H 0.458H 0.467H 0.458H 5 脛骨點高 0.267H 0.313H 0.267H 0.313H 6 肩寬 0.222H 0.250H 0.213H 0.200H 7 前臂長 0.267H 0.250H 0.267H 0.250H 8 手臂長 0.467H 0.438H 0.467H 0.438H 9 坐高 0.533H 0.531H 0.533H

36、 0.531H 10 坐姿眼高 0.467H 0.458H 0.467H 0.458H 11 坐姿膝高 0.267H 0.292H 0.267H 0.292H 12 坐姿肩高 0.334H 0.333H 0.334H 0.333H 13 坐姿肘高 0.123H 0.125H 0.123H 0.150H 14 坐深 0.267H 0.275H 0.267H 0.275H 15 小腿加足高 0.233H 0.250H 0.233H 0.250H 16 坐姿大腿厚 0.080H 0.086H 0.080H 0.08

37、6H 17 臀膝距 0.320H 0.342H 0.320H 0.342H 3.3 人體坐姿功能尺寸 所謂產(chǎn)品功能尺寸是指以人體尺寸參量為基礎(chǔ)，考慮該產(chǎn)品的某項功能相對人體尺寸參量做修改的產(chǎn)品尺寸。 國家標準規(guī)定了不同身高等級的成年人坐姿功能尺寸設(shè)計的基本條件、功能尺寸、關(guān)節(jié)功能活動角度、設(shè)計圖和使用要求。主要用人體模版來設(shè)計和確定坐姿條件下的座椅、工作面、支撐面、調(diào)節(jié)配件配置是的功效學(xué)要求。進行座椅設(shè)計，不能不考慮室內(nèi)特定的范圍和環(huán)境。人體關(guān)節(jié)的舒適性是進行座椅設(shè)計的主要考慮因素。圖5-2表示的是人體各關(guān)節(jié)之間的關(guān)系。 圖

38、5-2 舒適的坐姿關(guān)節(jié)角度 圖5-3 駕駛時人體各部分夾角的合理范圍 3.4座椅的設(shè)計參數(shù) 3.4.1. 決定座椅參數(shù)的基準 (1)踏腳平面:無論是什么類型的座具，踏腳平面部是確定參數(shù)最基本的起點。座面與踏腳平面的尺寸關(guān)系，決定了腿的姿態(tài)。但踏腳平面只能決定座具的部分參數(shù)，因此我們把它當作初始基準。 (2)股骨大轉(zhuǎn)子:又稱H點，是股骨圍繞鎖骨轉(zhuǎn)動的軸心(人體軀干和大腿的鉸接點)。具有足蹬式操縱器的坐姿設(shè)計，如汽車駕駛姿態(tài)設(shè)計，一般以H點作為設(shè)計基準。 (3)坐骨結(jié)節(jié):一般座具通常采用坐骨結(jié)節(jié)作為設(shè)計基準。 (4)座

39、具參考點:又叫SRP點，是人取坐姿時大腿下側(cè)和后背兩條包絡(luò)切線的交點。以上三個基準點，可以通過一定的尺寸相互換算。 座椅的設(shè)計要求：有良好的靜態(tài)特性，即:座椅的尺寸和形狀應(yīng)使人體具有合適的坐姿，良好的體壓分布，觸感良好，并能調(diào)整尺寸與位置，以保證乘坐穩(wěn)定、舒適，操作方便；有良好的動態(tài)特性，以緩和與衰減有車身傳來的沖擊和振動，保證乘員能較長時間保持坐姿而不感到疲勞。結(jié)構(gòu)緊湊，外形與色彩應(yīng)美觀、大方，與車身內(nèi)飾相協(xié)調(diào)，并盡可能減輕房量，降低成本，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 4.具體設(shè)計（基于長安福特09款?？怂管囆停? 4.1人體尺寸及百分位 人體尺寸：人體尺寸決定了人體所占據(jù)的幾何空間大小和人體

40、的活動范圍，是確定車身室內(nèi)有效空間和進行內(nèi)飾布置的主要依據(jù)。在總布置進行概念設(shè)計初期就應(yīng)該明確。 百分位：指人體身高分布值的百分位，即對于身高的某一百分位分布值，則表示身高小于此值的人數(shù)占的百分率，并將此身高分布值定義為對應(yīng)于這一百分位的人體標準身高。 車身設(shè)計中一般采用5％女性、50%男性、95%男性三種百分位的人體尺寸，分別代表矮小身材、平均身材和高大身材的人體尺寸，另外也可以使用其他國家人體尺寸。 一般采用去兩頭的原則，以95%和5%百分位（SAE j833 1989）的人體尺寸作為室內(nèi)設(shè)計，確定座椅調(diào)節(jié)行程的上下限尺寸基準。（參考SAEJ826 1995) H點設(shè)計一般使用SA

41、E 95%男性人體尺寸（如果有特殊原因，可以使用其它人體尺寸）。 根據(jù)校核項目，需要選擇不同尺寸的人體模型。例如：空間校核選用95 百分位男性、前排腿部空間校核需要5 百分位女性、頭部空間需要99 百分位男性；上下車方便性、視野、安全帶等需要95、50、5 百分位男女人體模型共同參與。因此需要選取一組人體模型來完成全部的內(nèi)部人機布置工作。 4.2H 點的定義及不同表達方式 H 點是二維或三維人體模型樣板中人體軀干與大腿的連接點即胯點(Hip-Point)。根據(jù)應(yīng)用場合的不同 H 點的表達也有所不同: （1）.設(shè)計H 點(DESIGN H-

42、POINT) 設(shè)計 H 點是指在汽車總布置時的設(shè)計基準點最后設(shè)計H 點表示的是第95百分位的男子人體模型在最后位置時的胯點;最前設(shè)計H 點表示的是第5 百分位的女子人體模型在最前位置時的胯點.由最前和最后設(shè)計H 點便可以求得座椅的水平行程和垂直升程。 （2）實際H 點(ACTUAL H-POINT) 實際 H 點是指當H 點三維人體模型按規(guī)定步驟安放在汽車座椅中時人體模型上左右H 點標記連接線的中點.它表示汽車駕駛員或乘員入座后胯關(guān)節(jié)在車身中的位置汽車的實際H 點在汽車車身總布置設(shè)計中有重要意義。 4.3座椅參考點(Seating Reference Point ) 或 R點 座椅參

43、考點是指座椅上的一個設(shè)計參考點它是座椅制造廠規(guī)定的設(shè)計基準點.考慮到座椅的所有調(diào)節(jié)形式水平垂直和傾斜座椅參考點,確定了在正常駕駛或乘坐時座椅的最后位置.它表征了當?shù)?5 百分位的人體模型按規(guī)定擺放在座椅上時實際H 點應(yīng)與座椅參考點相重合. SgRP 點相對于車身坐標系的X Y Z 坐標為SAE 中的L31\W20\ H70 著三個硬點尺寸。 4.4人體H-POINT布置軟件介紹 4.5H點測量工具-SAEJ826 H 點人體模型 4.6H 點在車身設(shè)計中的意義 駕駛員在車身中的位置 H 點的位置決定著駕駛員身體各關(guān)節(jié)角度和眼橢圓頭廓包絡(luò)線手伸及界面等在車身中的位置。因此H 點

44、決定了駕駛員的舒適性、操縱性、安全性和視野性。合理地確定H 點在車身中的位置，直接關(guān)系整車的設(shè)計質(zhì)量。實際上該過程是一個不斷重復(fù)迭代修改尋求最佳的折衷方案的過程。 4.7AHP ( Accelerator Heel Pt. ) AHP BALL OF FOOT POINT 87 駕駛者的腳和小腿之間的角度維持 87, 將腳放在踏板上(未踏下去)時腳跟和地毯(被腳重壓縮的)接觸的最低點。 BALL OF FOOT POINT : 95% ile 人的小腿與腳面的角度保持 8

45、7 時, 在鞋底面上距離AHP 203mm的點. 4.8H點的確定方法 4.8.1SAE 推薦適意H 點位置線 SAE 針對不同的百分位的駕駛員在各自適意駕駛位置時H 點在車身坐標系中的位置統(tǒng)計了一組從第2.5 百分位到97.5 百分位七條曲線。它們是以BOF為基準點考慮駕駛員的舒適性而建立的一組曲線。其中每條曲線表示H 點與BOF參考點的水平距離是H 點高度H30 的二次函數(shù)。 百分位 A-97.5th B-95th C-90th D-50th E-10th F-5th G-2.5thH58 座椅垂直調(diào)節(jié)行程；L23座椅水平調(diào)

46、節(jié)行程。 H點是乘員艙布置的最關(guān)鍵硬點，其確定需要前期總布置反復(fù)的校核，選取最優(yōu)的方案，一旦確定，不輕易更改. 假人布置用的相關(guān)模塊室內(nèi)人體布置需要的工具： （1）、2DMANIKIN （2）、駕駛員 ：眼橢圓、

47、眼點（V1、V2）、頭部包絡(luò)（在2Dmanikin的基礎(chǔ)上需要補充 座椅TL23 ） （3）、后排頭部包絡(luò) 4.9Swc點確定方法 方向盤位置 方向盤位置的位置是根據(jù) SgRP 的位置相對設(shè)定的. H30 L11 H17 SgRP SWC 根據(jù) H30 的高度制定出來的 STEERING WHEEL的位置值 L11和 H17與H30之間的相互關(guān)系. 設(shè)定對駕駛姿勢有影響的H30值時,

48、應(yīng)先對駕駛艙綜合布置考慮. 4.10座椅靠背的角度設(shè)定 座椅靠背的角度是由 H30 決定的, 將對 STEERING WHEEL 位置, 視野及操作性受影響, 在駕駛者位 置分析階段設(shè)置好. θ SgRP H30 假人布置涉及以下空間布置 腿部空間 ? 前排座腿部空間 座椅在最后、最低的位置狀態(tài)，駕駛員足部角度保持為87 在腳部踏在加速踏板的狀態(tài)下，從駕駛員的HPT. 到踝關(guān)節(jié)的直線距離加上254mm 4.11后排座腿部空間 前排座椅在最后、最低的位置狀態(tài)，后座乘客的最大伸腿狀態(tài)下從后

49、排乘客的HPT. 到踝關(guān)節(jié)的距離加上 254mm的距離 FRT. LEG ROOM RR. LEG ROOM 4.12頂部空間 前后排座位在最后，最低狀態(tài)下，駕駛員及乘客的H點向后方傾斜8的線，延伸到頂線的直線距離加上 102mm。 8 8 前排頭部空間 后排頭部空間 4.13肩臂寬空間 前排座肩臂寬空間 表示經(jīng)過駕駛員及乘客的HPT中心點的X平面上端為254mm距離的門帶線區(qū)間車門裝飾之間最小間距，車門把手和其他測試對象除外。

50、后排座肩臂寬空間 表示經(jīng)過后排座乘客的HPT的X面上端距離為254mm ~ 門帶線 之間的車門裝飾 /四分之一TRIM之間的最小間隔，車門把手和其他物除外。 前、后肩臂寬 門帶線 254 4.14腰部空間 駕駛員及乘客的HPT中心點為基準，離上方 76.2mm，前后方為 76.2mm，下方為25.4mm 以內(nèi)的 TRIM面之間的最小間隔。 25.4 76.2 4.15膝蓋的空間 膝蓋的空間是駕駛員及乘客的膝蓋和前方所臨近部件的間隙,當前排情況

51、時,乘客的膝蓋間距; 后排情況時，乘客的膝蓋和前排座后端的情況相同。 4.16腳部空間 腳部空間是駕駛員和乘客的腳部所在位置的空間。 100 10 Min.40 Min.325 4.17 第5章 車身設(shè)計座椅設(shè)計的UG實現(xiàn) H點布置草圖及相關(guān)尺寸如下： UG座椅效果圖： 步驟： 1、 完成座椅的繪制： 2、 完成頭枕的繪制：

52、 3、 調(diào)節(jié)機構(gòu)的繪制： 前視圖： 右視圖： 第6章 課程設(shè)計總結(jié) 座椅設(shè)計是本次《汽車車身設(shè)計》的課程設(shè)計作業(yè)，我用了好幾整天才把它完成，可見設(shè)計的工作從來都是不易的。 隨著汽車消費的不斷增加，消費對舒適性的要求越來越高，汽車座的舒適性會越來越引起公眾及汽車生產(chǎn)廠家的重視。

53、本次算是小小的體驗，收獲頗豐，H點的設(shè)計與布置，人體尺寸的設(shè)計應(yīng)用，并再一次熟悉了UG的應(yīng)用。 參考文獻 [1]陳家瑞等，汽車構(gòu)造(下冊)[M]，機械工業(yè)出版社，2005年，第一版，p209-210, p384 [2]黃天澤、黃金陵，車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M]，機械工業(yè)出版社，1999年，第1版，p245-266 [3]劉建中、鈴木近等，汽車乘坐舒適性主觀評價模型的構(gòu)筑，汽車技術(shù)[N]，1994.9 [4]肖艷榮，座椅舒適度與人體工

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