汽车座椅设计

汽车座椅设计（共12篇）

汽车座椅设计 篇1

0 引言

随着人们生活水平的不断提高。家用汽车的数量越来越多, 但是对于祖国的未来, 明天的希望———儿童, 汽车对于他们的保护还存在着很大的隐患。如果儿童在车内一人独坐, 当紧急刹车时, 他就会像高速飞行的子弹一样撞向前方, 从而导致重伤, 甚至死亡。即使儿童被家长抱坐怀中。家长也根本无力也无法及时给儿童提供保护, 甚至反而成了家长的“保护垫”。因为儿童骨骼脆弱、反应慢、支撑力量小, 无法成功地化解成人能够化解的各种小危险。这也是儿童在乘车中更容易遭受伤害的原因。

据有关权威部门统计, 目前我国每年都有超过1.85万名14岁以下儿童死于交通安全事故, 死亡率是欧洲的2.5倍、美国的2.6倍, 交通事故已经成为14岁以下儿童的第一死因。可是, 这个严峻的现实状况并没有引起相关部门的足够重视, 另一方面很多有车家庭对儿童乘车安全的意识还很淡漠, 诸多不安全因素的存在严重威胁着儿童的乘车安全。所以儿童家用汽车座椅不容忽视。

1 儿童汽车安全座椅概述

儿童安全座椅是一种系于汽车座位上, 供儿童乘坐, 有束缚设备, 并能在发生车祸时, 束缚着儿童以保障儿童安全的座椅。汽车安全座椅符合汽车座位形状, 结构牢固, 具备安全带固定设备, 易安装, 座椅可多角度调整, 材质舒适、通气、易拆洗等特点, 当汽车受到外部强烈撞击时能保护儿童免受或减轻伤害。

当前儿童汽车安全座椅主要有4种分类, 其中包括:年龄分类组0/0+婴儿型 (出生到13公斤, 出生到15个月) , 如图1;年龄分类组I幼儿型 (9-18公斤, 大约9个月到4周岁) , 如图2;年龄分类组II学童型 (15-25公斤, 大约3-7周岁) , 如图3;年龄分类组III儿童安全坐垫 (22-36公斤, 大约6-12周岁) , 如图4。

目前儿童安装座椅有两种安装固定方式, 一种是借助车上的成人用安全带, 另一种则是使用专用的儿童安全座椅固定系统, 即ISOFIX系统 (国际标准化组织固定装置) 。

2 儿童汽车安全座椅造型设计

2.1 设计适用人群定位

儿童汽车安全座椅的外型和功能都要从人性化和安全性的目的出发, 都要符合安全和审美的功能。目前儿童安全座椅针对的儿童年龄主要划分是婴儿型 (出生15个月以内) 、幼儿型 (1-4岁) 、学童型 (3-7岁) 和坐垫型 (6-12) 。而实际可发现, 儿童阶段是孩子成长比较快的一个时期, 尤其是婴儿时期, 不管是生理还是心理上, 变化都比较快。特别是身高、体重的变化最为明显, 而这两个因素恰恰是儿童安全座椅设计考虑的重点, 往往也决定了儿童安全座椅定型, 甚至是实际应用的寿命。而儿童这些异变的因素也说明了儿童安全座椅的实际寿命是比较短暂的, 在我看来这正是儿童安全座椅设计的弊病, 也正好违背了我们所一直提倡的节约型社会的要求。所以一个可扩充性的适合不同年龄段的儿童安全座椅是我们所需要的。这也是我本次设计的考虑重点。根据前期的调查发现, 汽车上的安全系统是根本不适用1-6岁年龄段的儿童的, 必须借助儿童安全座椅, 而在6-12岁年龄段的儿童, 借助一个增高坐垫, 是可以利用上汽车安全带的。这也给了我设计的启发, 把安全座椅与安全坐垫结合是本次设计的目的。所以我把本次设计的用户群体定位在3-12岁年龄段的儿童。

2.2 汽车儿童安全座椅的整体造型设计

产品形态的艺术就在于她不仅能满足效用功能, 还能够给人带来高层次的精神享受。如图7、图8所示, 此款儿童安全座椅造型简洁、大方, 色彩明快, 从侧面上看, 主体呈梯形, 是方形和柔和曲线的结合体。对于此方案, 本人的构想是:儿童汽车安全座椅的头部缓冲垫就像一个张开的双手时刻保护着儿童的头部。安全带和肩部缓冲垫把儿童舒适而又牢固地限制在座位上, 且座椅可以随意地调节角度, 以确保儿童舒服的乘坐姿势, 舒适的限制了儿童在车上的活动, 在正常行驶和发生碰撞时, 都能为儿童提供可靠的保护。

此款儿童安全座椅设计特点是双向放置和折叠, 适合3-12岁的儿童使用。l~3岁的儿童由于其的脆弱性, 座椅应背靠前座反向放置, 只有乘坐向后式座椅才是真正安全的办法, 3岁儿童的头部重量相当于整个体重的18%左右, 在紧急刹车的冲力作用下会造成儿童颈部的折断。4~8岁的儿童, 就可以朝前放置, 这样在发生碰撞时, 儿童的整个后背承受了大部分撞击所造成的力量, 减轻了颈部所受的冲击, 从而有效保护儿童的安全。同时也延长了座椅的使用寿命。9-12岁的儿童, 可以使用折叠状态下的座椅, 这样类似于一个安全坐垫, 成人安全带也自然能被利用上, 儿童的安全问题也就迎刃而解, 座椅的寿命也再次被延长。

2.3 汽车儿童安全座椅设计细节

2.3.1 座椅轮廓的设计

本设计方案的产品目的是供3-12岁儿童使用, 而考虑3-12岁年龄段儿童的生理特征, 本产品设计采用两个使用状态, 即开启状态 (使用3-8岁) 和闭合状态 (9-12岁) 。本产品初始状态下 (闭合式) 整体轮廓呈一个梯形, 设计出发点是类似一个安全增高坐垫, 前部的倾斜角度符合儿童坐姿状态下腿部的自然放置, 前端的提手臂也对儿童起一个阻拦的作用。而在开启状态下, 犹如一个张开的贝壳, 角度可以自由的调整, 宽大的整体轮廓把儿童整个包裹在内, 给儿童提供全面的保护。

2.3.2 安全带的设计

以人机工程学为原理的产品设计, 首先要考虑所涉及人群的人机数据。对于儿童汽车安全座椅的关键部件———安全带来说, 应该是以一种舒适妥帖的方式将乘坐儿童的胸腹和下肢限制在座椅上。并且具有多方位的调节紧固系统 (本设计设有三个方位) , 不仅能够给予足够的调节空间, 方便不同身体尺寸的儿童使用, 又能提供不可挣脱的充分保障。安全带也应配备有较大宽度的缓冲垫, 增大受力面积, 减轻在发生事故时的伤害。

本设计方案的儿童安全座椅也是采用五点式安全带, 使其与座椅一体化, 这也是现今儿童安全座椅主流的配置。事实证明, 这样的安全带不仅稳固安全, 而且结实耐用。

2.3.3 缓冲垫的设计

缓冲垫是一种用以限制乘员各躯干向后移位的弹性装置, 其给儿童提供的是进一步层次的保护, 其主要提供三个部位的保护, 包括头部、腰椎以及臀部。缓冲垫在座椅中是直接与儿童接触的, 也可以这么说儿童在安全座椅中处于被缓冲垫的直接包裹中。在儿童的形体特征中最为脆弱的就是颈部以上部位, 婴儿的头部重量占体重的50%。, 即便是3岁的儿童, 头部重量也占体重的18%, 颈椎十分的脆弱。缓冲垫可吸收产生的撞击力, 保护颈椎, 起点安全防护作用。在紧急刹车或者车辆发生碰撞时, 其脆弱的脖子根本不能支撑头部很大的惯性, 会造成严重的伤害。而头部缓冲垫的重点保护部位就是头部和颈部, 防止其受到伤害。因为张开状态是针对3-8岁的儿童, 儿童的形体特征也各不相同, 故对座椅头部缓冲垫的设计不与采用可调节型 (具有可以垂直和横向的调节机构) , 这可能反而会影响安全座椅整体机构的合理性。所以本设计将各部位的缓冲垫设计成一个整体, 吸收冲击的效果可能会更好, 又便于安装, 也可适合各年龄段的儿童。缓冲垫本体采用能吸收冲击的发泡材料, 柔软而强韧。不易滑动及粘住。当发生刹车和撞击时。缓冲垫就能有效地吸收突发事件产生的冲击力而对儿童头部起到保护作用。

2.3.4 色彩运用

现在一般使用儿童汽车安全座椅的家庭都是80、90后的有车族, 他们一般对车子整体外观比较注重, 一般汽车外观造型都是比较时尚的。对车内的设计也要求比较高。所以儿童汽车安全座椅的颜色一定要配对整部车的车内设计。而且当孩子出生后, 第一眼面对的便是五彩缤纷的色彩;在孩子三、四个月时, 就有了对色彩的感受力。如果父母抓住教育的契机, 帮助孩子认识颜色, 对孩子以后的智力发展是大有裨益的。然而, 视觉是成熟最晚、发展最慢的一种感觉。虽然基本视觉皮层能在怀孕7个月时从胎儿眼中接收讯号, 但视觉通道的神经细胞在出生后数月仍不成熟, 对宝贝来说, 世界大都是模糊的。因此给BB提供一个很好的颜色感觉, 对婴儿的成长是很有帮助的。所以我采用黄、白、红、橙、蓝、黑对儿童座椅进行“喷漆”, 以求达到一个良好的视觉效果。因为:中纯度中明度鹅黄色为主色调蓝色明度高, 具有轻快、光辉、透明、活泼、光明、辉煌、希望、健康等印象。但高纯度蓝色过于明亮而显得刺眼, 具有强烈的扩张感和不安全感、冷漠。而含白的黄色感觉平和、温柔。偏一点灰色的纯度较低的蓝色给人以柔和、安详的感觉。中纯度中明度玫瑰红为主色调带紫色的红色亲和力上升, 女性的温柔感增强, 有母性的感觉。中等纯度中明度或高明度低纯度的玫瑰红色色相鲜艳而不刺眼, 活泼、甜美, 经常受到儿童服装设计师的青睐, 家长为女儿打扮时也经常优先选择这种颜色。

纯度较高的橙色作为主色调。橙色与红色同属暖色, 具有红与黄之间的色性, 它使人联想起火焰、灯光、霞光、水果等物象, 是最温暖、响亮的颜色。感觉活泼、华丽、辉煌、跃动、温情、甜蜜、愉快、幸福。纯度较高的橙色是一种性别感不很强的颜色, 同时为男孩、女孩所喜爱。

湖蓝色作为主色调。青绿色是一种收缩感最为强烈的颜色, 本身是典型的冷色, 表示沉静、冷淡、理智、高深、透明等含义。小孩婴儿的时候不喜欢深色、蓝色的工业产品。而加入翠绿色的蓝色接近湖蓝, 削弱了单纯的蓝色过于沉静的映像, 明朗而富有青春朝气, 为年轻人所钟爱。

2.3.5 材料运用

由于儿童是一个比较特殊的人群, 特殊的地方就是儿童比较脆弱, 身体、心理都是比较脆弱的。所以该产品必须要具有材料对于儿童是无害的, 安全的。首先, 座椅整体的材料要对儿童的皮肤无刺激, 还要柔软, 不会损伤婴儿的皮肤。其次, 在缓冲垫应该采用蜂型材料减震, 同时具有吸震功能, 有效降低汽车互相碰撞时对儿童身体各重要部位产生的冲击, 这样在汽车发生意外时, 能保证儿童的安全。其次材料要采用无污染的绿色材料。

本设计准备采用皮革为外座体的主体材料, 而在缓冲垫及安全采用减震性比较好的弹性材料。

2.4 最终方案评价

图9、图10是一个最终的建模效果。图9展示的是产品在开启和闭合两种状态下的形态。图10展示的是产品加上配色与质感后的整体效果图。感觉整体造型基本达到当初的设计构想, 还是比较满意的。感觉唯一的不足之处就是产品的质感没有达到想要材料的效果, 以及配色能力还是有点欠缺。

3 设计小结

设计的对象是产品, 但是设计的目的并不是产品, 而是能够满足人的需求。随着社会的不断发展, 产品也越来越丰富, 为了给予儿童一个安全舒适的乘车环境以及满足人的各个方面的物质需求。对于中国的消费者, 儿童汽车安全座椅作为新的事物正在不断地接近人们的日常生活, 消费者也会越来越重视儿童安全座椅的造型、安全和舒适性, 也希望中国更多的儿童能使用上安全座椅, 在安全、健康的环境中茁壮成长。

摘要：本文通过对目前儿童汽车安全座椅进行系统地分析和研究, 提出了产品造型设计在遵循安全性的原则下, 应从人性化 (使用、储放等) 和审美化的方面来体现设计理念, 使得儿童汽车安全座椅设计更加合理, 并且能够适合不同年龄段的儿童使用。不仅对整车及零配件企业研发中心有借鉴意义, 而且有利于儿童汽车安全座椅的普及推广。

关键词：儿童,安全座椅,造型设计

参考文献

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[7]张静, 孙昕.儿童家用汽车安全座椅的造型设计[J].包装工程, 2008, 29 (12) .

[8]薛瑞明, 沈洁.多功能儿童安全座椅[J].科技信息, 2010 (34) .

汽车座椅设计 篇2

文章运用人机工程学原理.分析了疲劳驾驶的成因;从汽车座椅的静态特性和动态特性两方面,论述了汽车驾驶座椅的`人机工程设计及发展方向.

作 者：冯飞燕 侯俊杰 FENG Fei-yan HOU Jun-ji 作者单位：冯飞燕,FENG Fei-yan(山西机电职业技术学院汽车工程系)

侯俊杰,HOU Jun-ji(中国人民解放军第4328工厂,山西长治,046011)

汽车座椅设计 篇3

摘 要：傳统设计中的汽车座椅骨架构件是在经验的支撑下所进行的，这样的方式使得最终的设计效率偏低且难以实现最优化的性价比。所以，在技术的发展更新下，并在结构拓扑技术不断优化的基础上，对于座椅骨架构件布局设计提出了全新的优化设计方案，这就需要在确切的骨架外观形状和座椅构件的整体尺寸要求下来确定设计区域，在技术的支撑下确定科学可行的实施方案，最大化的实现结构布局的最优化。

关键词：汽车座椅；骨架构件；布局设计方式

随着社会经济的发展，人们的生活质量和需求水平在不断的上升，使得在逐渐的发展中，汽车行业成为我国国民经济发展的支柱型产业之一，成为工业产业发展的重要影响因素，甚至于涵盖了整个工业领域的工作内容。所以，在基本的设计建设中，需要将其作为耐用消费产品的作用有效的发挥出来，从基本的研发和设计到后期的生产、销售以及维护等形成一个完成有效的体系，确保整体行业的质量和效率。在整个体系建设中，研发和设计环节是对产品后续的预期的性能有效实现的关键环节，这就体现了在具体应用过程中对各种零部件的结构设计在进行整体性的研发设计时的重要性。

1 汽车座椅骨架构件布局设计分析

在社会主义市场经济的发展运行下，我国的制造业也得到长足的发展和进步。在进行汽车座椅的初期结构设置时，主要通过结构拓扑优化设计技术实现对构件材料分布和整体布局的设计，进而得出初步阶段的最优化设计方案，并在此基础上进行模型的创建，确保具体设计同整体机构的形状和面貌以及尺寸之间的最优化，并在同实际状况相协调一致的基础上实现真正的最优化结构方案设计。通过这样的方式能够极大地提高整体的设计效率和后续的开发周期，并且在进行模型构建的基础上减少不必要的修改过程，使得整体性的开发成本有所降低，并提升了自身产品的市场竞争力。

在优化设计领域中，拓扑优化是最具有生命力色彩的研究方向，能够极大地实现结构的最优化设计，并对给定设计区域内的材料分布实现最优化的布局，一般情况下的应用方法有变密度法、水平集方法和均匀化法以及变厚度法等。近年来，在对汽车的零部件结构进行优化设计的过程中，通过拓扑技术的应用已经取得了有效的进展。

汽车内饰中汽车座椅系统是重要的部件构成部分，对乘员起着重要的保护作用，在结构设计中，金属骨架自身的刚度特性是座椅设计过程中需要考虑的核心问题。就传统的设计而言，多是通过经验化的思维活动来实现整体的设计，难以确保整体结构的最优化设计。所以，在基于实现结构优化的拓扑设计而言，需要明确基本的结构状况，然后再明确设计的应用区域，进而进行模型创建，以确保整体运行结果的有效性。

2 拓扑结构方法设计

2.1 汽车座椅骨架结构分析

汽车座椅的骨架结构主要有纯板结构和板管结构以及管钢丝结构三种。在基本结构设计中，纯板结构是由钣金件对压延金进行冲压之后所形成的，板管结构主要是通过管件和钣金件焊接而成的，管钢丝结构则是通过钢丝和管件焊接而成的。一般情况下，汽车采用相对频繁的是板管结构，因其与其他两种相较而言工艺较为简单，并且因其结构的因素还能在整体布局上提高座椅的骨架刚度。

2.2 构件布局设计和方法流程应用

在进行优化设计时，基本的应用流程分为优化设计阶段和新结构设计阶段。这就需要对整体结构中所选定的区域进行模型的分析和设计，进入优化设计的运行阶段，然后再对设计模型进行分析，进而在基于拓扑优化设计技术的应用下采用变密度法进行设计规划，并在合理模型的支撑下，实现整体性的优化，并将最终的优化结果进行效果输出验证，如果优化效果不甚明显的话，则需要对模型设计重新进行拓扑优化，在整体优化完成之后，则进入到新结构设计阶段，通过上一阶段的拓扑优化结果分析，需要实现新结构模型的设计，然后开展性能比较分析，然后对优化后的结构性能参数同原结构进行比较，进而实现有效的分析，检验其是满足整体的设计要求，满足情况下则得到最优化的设计，构件布局结束；如果没有实现整体的满足，则需要重新进行模型的分析，以达到最优化的设计要求。

其中，采用的变密度法主要在同行材料的应用中，将各个单元内的相对密度确认为整体设计的变量，然后进行单元材料和密度的物理属性设定，并寻求其间或许存在的某种对应关系，并通过连续变量的密度函数形式进行具体的显性形式表达，一般情况下，单元内的设计变量是具有唯一性的。在具体应用中，该方法具有高效的计算效率和程序实现的简单化，而且其中所采用的单元密度是相对性的参数，确保了同实际情况的有效结合。在工程研究应用中，变密度法在不断的得到重视和推广，并在不断的研究上实现了有效的应用实施，并且就目前而言，已经在算法上具有一定的可行性，成为采用较多的一种材料插值方式。

2.3 优化设计模型的建立

在进行汽车座椅骨架的设计时，刚度特性是需要考虑的关键性因素和问题，所以，在进行优化设计时，在保证整体应用效率的基础上提升骨架刚度，但同时也要确保整体的物体质量在规定的范围之内，实现轻质高刚的结构设计。所以，在基于拓扑优化设计的变密度法基本原理应用中，能够实现有效的模型构建：

模型公式设计中C代表结构运行中的应变能，V是实现优化后的体积，V0则为优化前的体积，V*代表体积分数[1]。

3 结束语

为了有效实现具体应用中汽车行业的科学化发展，本文从其主要构件的座椅骨架方向出发，将其在设计中采用先进的拓扑优化设计技术进行研究，以确保其在建设初期能够实现合理的布局设计，并且能够在设计的最初环节快速的寻找和确认构件布局的大概位置，突破了传统的经验性设计在应用中的重复测量，在提高整体设计效率的基础上有效节约了资源设计成本，并且能够通过最优化的设计在应用的具体环节实现座椅骨架的最优化，提升汽车使用的有效性和长久性。

参考文献：

[1]张坤，丁晓红，倪维宇，王海华.汽车座椅骨架构件布局设计方法[J].工程设计学报，2015，02：166-171.

汽车驾驶座椅人机工程设计 篇4

汽车对我国百姓来说已不再是奢侈品, 而仅仅成为一种出行的代步工具。然而, 随着汽车数量的激增, 交通事故已经成为危害人民生命安全的一大问题, 引起社会对汽车安性的极大关注。根据相关部门统计数据, 大约有50%以上的交通事故是由疲劳驾驶引起的。

造成汽车驾驶员疲劳的因素有很多, 其中汽车座椅的舒适度是其中之一。针对这种情况, 本文意图引入人机工程设计原理, 对汽车驾驶员行驶途中出现疲劳感的基本因素进行考察, 并结合这些因素提出改进汽车驾驶座椅的设计;根据人体舒适感, 提出座椅动态设计理念。

1 疲劳驾驶影响因素分析

所谓疲劳驾驶, 一般是指当汽车驾驶员在长时间 (持续约4个小时) 驾驶后, 其身体的生理和心理机能出现大幅度下降, 大脑的思考判断能力、身体的反应操作能力会受到较大程度的削弱, 而这些症状会通过驾驶员自觉或不自觉的意识而有所表现。当驾驶员出现以上这些情况时, 就很可能已处于疲劳驾驶状态[1]。一般来说, 疲劳驾驶主要来源于坐姿、震动、温度和湿度等因素。

1.1 人体坐姿舒适度

当人体处于最佳坐姿时, 其体重会得到均衡分配。当大腿呈水平状自然放松, 双脚着地, 手臂也不承受身体压迫时, 驾驶员会感觉较为舒适。一般来说, 人处于坐姿时, 身体所产生的大约3/4的压力由座椅承受, 因此座椅的设计要尽可能使得乘坐者的臀部受重更为合理均匀。

1.2 震动产生疲劳

汽车在行驶过程中会不可避免地发生震动。当驾驶员坐在汽车上时, 震动会通过座椅传递到驾驶员身体, 从而对驾驶员造成影响。震动对人体所带来的影响不容忽视, 当震动幅度过大, 或者持续时间较长时, 人体的动态反应能力和身体生理机能等都会出现减退。此外, 当驾驶人员长期处于震动的空间中时, 震动特性传递到驾驶人员的神经中枢, 会刺激大脑皮层, 使人产生兴奋。如果驾驶员长时间处于这种状态, 其脑细胞的工作效率将会衰减, 从而产生疲劳感。

1.3 温度和湿度影响身体感受

研究人员发现, 汽车驾驶员在20℃左右的驾驶温度和50%左右的驾驶相对湿度时的驾驶状态最佳。就汽车座椅来说, 其对驾驶员所处温度、湿度的影响主要表现在座椅表面温度和湿度上, 座椅表面状况会对人体的背部、臀部等部位造成影响。当座椅所用材质透气性不佳时, 会造成人体产生不适感, 从而加剧人体疲劳感。

2 汽车驾驶座椅人机工程设计

2.1 静态设计

从人体生物学的角度来看, 驾驶员的最佳坐姿是臀部离开座椅的靠背并稍向前移, 这时驾驶人员的上半身和大腿之间的夹角保持在100°左右。与此同时, 大腿、小腿和双脚脚掌之间也要有一定的角度[2], 具体参见图1和表1[3,4]。

一个好的汽车座椅设计通常体现在整车布局提供的空间内。根据百分位假人要求, 按照人体工程学要求设计出符合H点 (Hip Point, 躯干与大腿相连的旋转点) 、外观及舒适度的座椅, 如图2所示。

此外, 对汽车座椅的表面温度和湿度进行调控, 可以实现对驾驶员身体状况的调整。汽车座椅在设计时要选用透气性更为良好的材料包覆座椅, 并在座椅中加入通风式设计, 以降低人体长时间倚靠在椅背上所产生的热量感和潮湿感。例如, 空调座位上使用孔网状面料, 使得座椅下有多个风扇产生空气流通, 通过空气循环穿过皮肤, 移动的空气带走体内的热量, 可以更好地提升驾驶人员的驾驶舒适度, 实现缓解疲劳的作用[5]。而在座椅上安装按摩、顶腰、智能化传感和监测系统等, 也作为提高舒适度的要求逐渐被纳入到座椅人机工程设计中。

2.2 动态设计

汽车座椅动态设计主要指减少震动对人体的影响。在章节1.2中已提到震动对人体的影响, 这里再对震动产生的主要机理和座椅设计的注意事项加以探讨。

一般来说, 震动是由各种路面状况和汽车本身机械工作而产生的。在汽车行驶时, 驾驶员会受到来自水平和竖直两个方向震动的叠加, 其中包含直线震动和角震动。在这些震动模式中, 竖直震动和角震动对驾驶人员的影响最大, 人体各主要部位的共振频率参见表2。

汽车座椅在设计时要参照整车路谱, 在座椅震动试验台 (图3) 上模拟道路行驶, 找出座椅共振点, 并将其作为设计要点, 避开敏感震动频率, 以保证座椅舒适度[6]。此外, 座椅空气悬挂和纵向减震系统 (图4) 也作为动态设计内容加入座椅设计行列中。

3结语

通过全文论分析可以发现:汽车驾驶座椅人机工程设计研究对提升驾驶安全具有重要意义。当前, 我国大部分汽车厂家对这一问题仍未起到足够重视, 对汽车座椅舒适度研究仍较薄弱, 在设计座椅时更多只是考虑其美观性, 而忽视了对其静态、动态舒适度的设计。对此, 呼吁各大汽车生产厂商加以重视, 将汽车座椅舒适度的研发纳入重点工作日程中。

参考文献

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[2]李彦晶, 张亚萍, 尹新权.基于人机工程的汽车驾驶座椅舒适度设计研究[J].机械研究与应用, 2014 (5) :28-30.

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[4]孙凌玉, 陈全世.人机工程学在轿车车身安全性设计中的应用[J].中国公路学报, 2001, 14 (2) :107-110.

[5]李姝瑶, 金昕.人机工程学下轿车座椅舒适尺度设计研究[J].机械设计与制造, 2014 (6) :188-190.

进口儿童汽车安全座椅优劣分析 篇5

儿童出行安全在中国堪忧，主要是中国的汽车文化时间太短，作为父母的我们意识太淡薄。在欧美等发达国家，儿童汽车安全座椅是每一个家庭的必备品；在中国，儿童汽车安全座椅也只有近年来才逐渐受到广大父母的关注。

近日，上海市立法规定，从2014年3月1日起，父母或者其他监护人以及其他成年人携带未满12周岁未成年人乘车，不得安排其乘坐副驾驶座位；携带未满4周岁的未成年人乘坐家庭乘用车，应当配备并正确使用儿童汽车安全座椅。不少都市白领父母在选购儿童汽车安全座椅的时候，倾向于进口产品。面对目前良莠不齐的进口儿童汽车安全座椅品牌，该如何正确区分好坏呢？

最会赚钱的洋品牌----德国Kiddy。Kiddy是第一个在中国设立分公司的国外儿童汽车安全座椅品牌，尽管Kiddy 在欧洲只能算的上是三流品牌，但价格却是所有品牌里最贵的，而且有无法避免的硬伤。首先kiddy的头枕太窄，欧洲的小宝宝的个头比中国宝宝小很多，如果宝宝的头部比较大的话，坐进去会显得不合适。其次前置护体的约束系统备受争议，已被证实不如五点式儿童汽车安全座椅来得安全可靠。

最无节操的洋品牌---德国concord。德国concord这个品牌在去年可谓异军突起，来势汹汹，然而细细斟酌却发现存在不少问题。concord儿童汽车安全座椅宣称是德国进口,其实是国产的；所谓的ISOFIX接口，并不是符合欧洲标准的ISOFIX硬接口，而是类似美标的软接口，但又没有美标上面的锚点；为了宣传恶意诋毁其他品牌商，在宣传上不断指出其他儿童汽车安全座椅品牌的缺点，但有些缺点是他们自己杜撰的。

汽车安全座椅，我选择！ 篇6

不看不知道，一看吓一跳

根据统计资料显示，在每10位死于交通事故的人中，就至少有1人是儿童，交通意外伤害已经成为造成儿童意外伤害的“第一杀手”。

当车速达到每小时50公里时，一个体重40公斤的儿童，相当于动力达到一吨的运动物体。车速增加到70公里，这个动力也就增加到一吨半，所以发生车祸时，儿童特别容易受到伤害。

Volvo公司事故调查研究组证明，使用安全坐垫可将危险降低60％，而后向座椅与正向座椅相比，可将撞击力和对儿童颈部的伤害减少一半，与未系安全带的儿童相比，受伤的几率减少90％。

摒弃错误的方法

错误一：抱着孩子坐车

这样做是非常危险的，据汽车安全测试结果表示，当汽车在每小时40公里速度行驶时突然紧急刹车，在惯性的作用下，5．5公斤重的婴儿会变成110公斤，在此情况下，如果把婴儿放在普通的座位上或抱在怀中，家长根本无力保护孩子，孩子甚至会成为你的一个“安全气囊”。

错误二：婴儿正向坐车

很多家长都不知道，婴儿面向汽车前方也是很危险的。原来，婴幼儿头部比例大，重量相当于其全身重量的一半，加上婴幼儿颈部肌肉和韧带十分脆弱，骨骼也不结实，撞车或急刹车时，如果婴儿向前坐，孩子脆弱的颈部极易受到过大的冲力而遭受致命伤害。

错误三：让孩子坐在副驾驶室内

司机副座是最危险的位置。而后座则是相对安全的位置。因为现在的汽车普遍有安全气囊。汽车安全气囊张开时的冲力对干成年人来说是可以忍受的。但是，儿童肌肉骨骼都较成年人脆弱得多，安全气囊张开时的冲击力量很有可能造成胸部骨折等伤害，还有可能造成窒息和颈椎骨折等更严重的问题。

错误四：让孩子使用汽车安全带

一般汽车座椅和安全带是专为成人设计的，不适合儿童体型。如果孩子使用成人的安全带，在车祸时会有机会造成致命的腰部挤伤或脖子脸颊的压伤。

错误五：不安装车窗锁和自动车门

孩子的好奇心非常强，喜欢东摸摸西看看，在车辆行驶过程中，如果误开了车门，后果不堪设想。另外有的孩子喜欢玩电动车窗，如果孩子的手和头伸出了行驶中的车外，也是十分危险的。

选择最安全的方法

欧美等发达国家有关交通安全的专项研究显示，解决儿童乘车安全问题的最好办法是使用儿童安全座椅，因此许多国家都有明确要求使用儿童安全座椅的规定。爸爸妈妈们应该改变自己老一套的错误观念了，儿童安全座椅并非奢侈品，而是必须品。

儿童安全座椅针对不同年龄段的孩子有不同的设计，因此只有选择适合自己孩子的座椅才能起到最安全最舒适的效果。

1岁以下或体重4公斤以下的婴儿都应使用后向式儿童汽车座椅(婴儿型，或婴幼儿型后向)。

2体重介子9至18公斤的幼儿应使用前向式的儿童汽车座椅(婴幼儿型前向)。

3体重在18至27公斤之间的儿童则应使用儿童增高座椅。使用儿童增高座椅时应当调节汽车腹带紧密环绕儿童的髋部，同时使汽车肩带置于儿童肩膀的中央。这个体重范围的孩子还不能仅仅依靠汽车腹带，很多的事故都证实了这一点。切记不要让您的孩子将安全带绕到背后或者压在胳膊下面，这样一来几乎起不到什么保护作用。

温馨提示：

婴儿皮肤细嫩，因此座椅面料是购买时需要考虑的重要因素。如是否透气、气孔细密程度如何、是否有足够的弹性和韧度等。

儿童成长很迅速，如果肩带可调空间小，那么购买的安全座椅短期内就会跟不上儿童成长需要。因此肩带有多少可以调节的余地也是购买时需要注意的因素

正确使用儿童安全座椅

1儿童座椅必须安置于后座，尤其是前座配备有双安全气囊的情况时，不要让12岁以下的孩童坐在前座。

2安全座椅要依照厂商的使用说明，用LATCH系统或车载安全带固定，每个方向的移动度不能超过2．5CM，同时还要注意其座椅的放置角度。

3经历过严重车祸的儿童汽车座椅就不应该再次使用了。即使是极其微小的隐性损伤都会导致儿童汽车座椅在下次的紧急情况下失灵。

4儿童汽车座椅的使用寿命一般为8至10年。

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刚刚升级的小爸小妈们在挑选儿童安全座椅的时候总是很烦恼，他们的孩子必须用婴儿款，可孩子转眼就大了，几千块钱投资下去的座椅就不能用了，实在让人心痛。

探析汽车座椅设计应注意的问题 篇7

关键词：汽车座椅,设计,问题

0前言

当前, 汽车已经成为了人们出行的主要交通工具。在长时间乘车旅行途中, 与乘客舒适度息息相关的就是汽车座椅的舒适度。考虑到乘客或者司机长时间开车的舒适问题, 汽车设计人员要注重汽车座椅的各项功能。

1 注重汽车座椅的通风功能

一般来说, 设计人员都是将汽车的加热垫和通风功能合并在一起的:加热垫在上部, 汽车通风装置安排在加热垫的下部。具体说来, 通风装置是通过在坐垫下面和靠背后面增加风扇, 通过风扇将空气吸入后导入坐垫通风层, 吸入的空气再从通风层表面向上渗透经过加热垫流向座椅面套表面 (座椅面套是采用打孔皮) , 使乘员在炎热天气情况下可以使用通风功能来散去臀部、背部的汗液, 给乘客带来舒适感。

2 注重温度对乘客乘坐汽车的影响

西方发达国家已经对温度和乘客舒适度的关系进行了广泛而深入的研究, 美国研究人员得出的结论是:当汽车内部的温度处于22.6-26.6度且相对湿度在45%-50%之间的时候, 乘车人员感觉最舒服。在此范围内, 人体同车内部的环境达到了适宜的热平衡。汽车内环境的湿度对乘客的舒适度有着巨大的影响, 当车内湿度过大的时候, 乘客体表的汗液就难以蒸发, 这样车厢内的乘客就会有闷热的感觉。即使乘客处于非常舒适的温度下, 其体表汗液也有一定的蒸发, 人们称之为无感蒸发。无论是乘客处在高温环境下还是舒适温度的环境下, 只要其体表汗液可以顺利地排出到外界环境中, 乘客才能体验到一定的舒适度。

3 汽车座椅同人体的贴合度

座椅形状同人体臀部和背部的贴合度大小直接影响到司机或乘客的舒适度。当座椅同乘客身体接触面比较大时, 乘客才会感到座椅的舒适。

4 座椅的横向稳定性

汽车座椅设计者不仅需要考虑汽车直线行驶时座椅的舒适, 还要重点考虑汽车转弯时乘客坐在座椅上的直观感受。当汽车急转弯时, 座椅对乘客会产生横向的加速度, 汽车转弯时的速度越大, 座椅对乘客的横向作用力就越大。基于这种情况, 汽车座椅设计者对座椅的侧面加以提高, 用来应对侧面压力, 提高乘客乘坐汽车的舒适度。

5 座椅对背部和腰部的支撑

汽车座椅设计人员应当仔细研究人体的生理结构, 在设计座椅的时候根据人体的结构特点提供两个身体支撑点, 这两个支撑点的位置及设定作用有:第一支承位于人体第5~6胸椎之间的高度上, 作为肩靠能减轻颈曲变形;第二支承设置在腰曲部位, 作为腰靠, 能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。只有通过科学的设计和论证, 再加以大量乘客的实际体验以及信息反馈, 才能将汽车座椅改进地更加科学合理。

6 座椅不同部位对材料软硬程度的要求

汽车座椅设计人员应当避免设计出一把各个部分都十分柔软的安乐椅, 这样的设计容易使得司机或者乘客昏昏欲睡。经过大量的科学设计和实验, 设计人员认为只有保证座椅合适的软硬程度才能带给乘客乘车的最大舒适度。如果汽车座椅太过坚硬, 乘客受到座椅坚硬部位的挤压会使乘客的舒适度大减。

7 座椅的布置

设计人员应当根据汽车内各个配件的布置情况和乘客的乘坐姿势来确定汽车座椅的设计。对于司机座椅的设计, 还应当综合考虑汽车操纵装置的位置同座椅的距离关系。在实际设计工作中, 设计人员应当充分利用人体样板来确定座椅同汽车方向盘、制动装置、离合器、加速器等各汽车装置之间的相对位置关系。

8 汽车座椅造型设计

同一般的产品设计一样, 汽车座椅的造型设计也严格按照设计前期、设计展开、设计后期的流程来进行。下面笔者对这三个流程加以详细的介绍:

(1) 设计前期。当汽车座椅设计人员接到设计任务的时候, 要及时地对设计要求及参数进行研究, 初步判断设计的可行性, 并开展与汽车座椅设计密切相关的调查研究工作。其调查研究对象主要是下面几个方向:1.普通环境调查, 普通环境是指汽车设计制造行业的大环境, 需要设计人员进行调查的内容有政府对汽车行业的政策、近期汽车座椅设计风格的变化及发展方向等问题。

当前汽车座椅的设计方向是:轻量化、环保化、模块化。设计人员要全面地对各种工艺方法进行分析, 尽量做到在紧跟时代发展潮流的情况下把成本降至最低。

(2) 设计展开。在对设计的产品进行详细调研之后, 就可以进行准确的产品定位。设计人员通过对形状和色彩的语意进行分析, 进而对其进行选择和应用。

在座椅形状定位分析方面, 设计人员需要知道消费者对座椅形状的需求。一些特定的形状设计代表了一定的社会历史含义, 通过这样的设计可以让消费者触摸到旧时代的印记, 并由此触及到内心深处, 唤起消费者隐藏的情感和记忆。设计人员同样可以根据自己产品所想表达的设计理念来设计座椅的形状。

在消费者选择买汽车的过程中, 汽车和座椅的颜色对消费者的选择起着至关重要的作用。座椅的颜色在不同文化背景中有着不同的含义, 这就要求设计人员在选择座椅颜色的时候要详细地对汽车消费人群进行准确的定位, 摸清特定人群的不同喜好, 进而有根据有目的的进行颜色的选择。

(3) 设计后期。在汽车座椅的设计后期, 设计人员工作的重点是形成成熟的设计方案和图纸, 并组织相关的专家和技术人员进行相关的评估, 对汽车座椅的通风功能、形状、颜色等进一步进行改进。综上所述, 重视汽车的座椅设计, 使得司机在长距离行车过程中身体的不适感减小, 赢得了广大消费者的欢迎。相信随着科学技术的进一步发展, 汽车座椅还会有其它新功能的加入, 本文章简要介绍了汽车座椅设计工作应注意的问题, 希望广大同行进行批评指正。

参考文献

[1]晓青, 王月丽.人性化的汽车座椅形状及其颜色设计探究[J].汽车与配件, 2011 (10) :101-103.

[2]付斌.汽车座椅通风功能应用浅谈[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014 (26) :123-125.

汽车驾驶座椅的人机工程学设计 篇8

汽车在行驶中, 驾驶员坐在座椅上对汽车进行操纵, 汽车座椅的舒适性、安全性和在座椅上易于操纵方向盘, 踏板和按钮开关等就显得十分重要.在现代汽车产品设计中, 应从人机工程学出发, 寻求一种“人-机-环境”和谐、统一和协调。如何运用人机工程学原理, 使现代汽车为驾驶员提供安全、舒适、高效而又方便的工作空间, 进一步提高工作效率和降低事故发生率, 是目前汽车产品设计中值得深入入探探讨讨的的问问题题, , 同同时时人人机机工工程程学学因因素素也也是是企企业业提提高高其竞争力的手法之一。

1 汽车人机工程设计的任务和要求

汽车的设计开发必须围绕以人为中心的人性化前提展开。所以汽车人机工程设计的任务就是开发出使驾驶者感到操作方便、高效、不易疲劳、舒适、安全的汽车产品。由于驾驶者身材各异, 而一种汽车的布置尺寸只有一种, 要使一种操纵件的布置能最大限度地满足不同身材驾驶者的手脚伸及性与姿势舒适性的要求, 必须对人机工程进行仔细研究。例如, 同是操纵油门踏板, 高个子驾驶者比矮个的座椅要靠后一些, 但他们的手臂和腿的长度相差并不大, 因此, 高大的男人比娇小的女人更不易触到仪表板 (如图1) 。对操作姿态来说, 通过试验研究, 有座椅、踏板和方向盘的位置以及驾驶姿势参数的变化得到了驾驶者的舒适特性 (如图2) 。

2 汽车座椅的人机工程设计

2.1 座椅的人机工程学综合要求可归纳为:

2.1.1贴合感:要求座椅靠背和座垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状贴合。贴合感强的座椅将有利于改进接触面积和部位。2.1.2横向稳定性:汽车转弯时, 人体承受横向加速度, 为了提高乘员的身体保持性, 要求座椅的侧面稍加高, 以便两跨和大腿部能轻轻支承身体。2.1.3背部和腰部的合理支承:汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承, 第一支承位于人体第5-6胸椎之间的高度上, 作为肩靠能减轻颈曲变形;第二支承设置在腰曲部位, 作为腰靠, 能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。2.1.4各部合适的软硬感:座椅最重要的作用是支撑乘员的身体, 不能只是一把安乐椅, 表面硬一些的座椅不易使人疲劳, 但与身体不是特别贴合的硬座椅会压迫身体的某一部分, 使疲劳感倍增。2.1.5振动舒适性:与之相联系的是座椅的静态刚度、共振频率及衰减特性。除上述要求外, 汽车座椅不得有臀部滑落感、腹部压迫感、脊背部弓形感等。

2.2 座椅的结构参数。

汽车座椅的舒适性通常包括振动舒适性、坐姿舒适性和操作舒适性。振动舒适性一般不能只靠尺寸参数来保证, 而驾驶席的坐姿舒适性和操作舒适性以及乘员席的坐姿舒适性则应通过座椅的结构和尺寸参数得到相应程度的保证。座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值加以确定。

2.3 人体模模板在车辆座椅设计中的应用。

利用人体模版考察车辆室内主要人机工程学设计参数, 用以了解和评价汽车的人机工程设计。以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体形态特征和力学特性的有效工具, 是对人机系统进行考察研究、分析评价、试验设计不可缺少的重要辅助手段。目前SEAJ826人体模板是车身布置最常用的 (如图3) , 这种人体模板是根据人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸来制作的。将人体模版置于1:1模型或样车的作业空间内, 或将二维人体模型置于设计图纸的相关位置, 可用于校核设计的可行性和合理性。结合精确的人体模版中各种主要的人体参数, 按照一定的经验理论, 考察汽车室内主要人机工程学设计参数。根据人体模板的标准参数, 包括人体静态尺寸 (主要是坐寸) 、功能尺寸 (坐姿活动范围尺寸) 、作业尺寸 (主要是手部、脚部的力学参数) 等, 确定相应的汽车车厢空间、座椅位置、转型盘、操控台、扶手等设计参数。具体分类上主要是人体的舒适性设计参数 (座椅、室内空间等) , 操作性设计参数 (方向盘、控制台、扶手、脚踏板等) 以及安全性设计参数等。

2.4 座椅布置。

根据人体的舒适性坐姿和汽车设计对人体的布置要求对座椅进行布置并确定座椅与操纵装置的相对位置;按舒适坐姿选择座椅的座面高度、座宽、座深、座面倾角、靠背的高、靠背与座面夹角;按汽车中利用人体样板进行人体布置的原则, 来确定座椅与操纵装置的相对位置, 确定出座椅与方向盘和加速踏板的相对位置, 同时确定座椅的水平调节量和垂直调节量。

2.5 人体压力在座椅上的分布。

人体与座椅之间的压力分布称为坐姿的体压分布, 坐姿的体压分布是影响乘坐舒适性的重要因素。人就坐时, 身体重量的大部分 (约80%) 经过臀部、背部隆起部分及其附着的肌肉压在座椅面上。座椅各部位的受力分布如图4。

2.6 座椅的设计要求。

2.6.1有良好的静态特性, 即:座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿, 良好的体压分布, 触感良好, 并能调整尺寸与位置, 以保证乘坐稳定、舒适, 操作方便。2.6.2有良好的动态特性, 以缓和与衰减由车体传来的冲击和振动, 保证驾驶员能较长时间工作而不感到疲劳。2.6.3结构紧凑, 外形与色彩应美观、大方, 与车体内饰相协调, 尽可能减轻质量, 降低成本, 有良好的结构工艺性。

2.7 驾驶座椅的静态舒适性设计。

座椅的静态舒适性设计须考虑的因素很多, 可以概括为以下基本原则:a.座椅的形式和尺度与其功用有关;b.座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定;c.座椅可适当调节, 以满足坐姿变换;d.座椅所使用的材料应适应人体的舒适性;e.座椅的位置要与其作业空间相协调, 便于人员作业。由坐姿生物力学分析, 最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移, 使上体略向上后倾斜, 保持上体与大腿间角在90°~105°。同时, 小腿向前伸, 大腿与小腿、小腿与脚掌之间也应达到一定角度, 进行驾驶座椅设计, 不能不考虑驾驶室特定的范围和环境。人体关节的舒适性是进行驾驶室设计的主要考虑因素, 图5表示的是驾驶室人体各关节之间的关系。另外, 座椅饰面采用棉织品, 因为棉织品具有良好的弹性和伸缩性, 而且耐磨, 具有良好的透气性和透视性。这些特点较之皮革、人造革等材料都要好。另外为了驾驶员的安全, 座椅需要有好的稳定性。皮革和人造革虽然比较美观, 擦拭起来比较方便, 但是皮革的防滑脱效果差, 在车辆转弯或者紧急刹车的过程中给驾驶员带来不稳定的因素。所以综合考虑座椅饰面采用棉织品。由于汽车驾驶的特点, 在驾驶座椅设计时还应考虑座椅与空间的协调问题, 驾驶空间以坐姿空间为依据。图6列出了驾驶作业空间设计的主要指标。

2.8 驾驶座椅的动态舒适性设计。

驾驶座椅动态舒适性主要与振动特性有关。对于有悬架的座椅系统, 影响其动态特性的因素有:座垫的刚度和阻尼系数, 悬挂系统连接件的摩擦;对于非悬架座椅系统主要考虑座垫的刚度、阻尼以及座椅刚架结构的动态性能。刚度决定座椅的共振频率, 而阻尼系数决定座椅的振动衰减特性。虽然座椅系统的质量和结构连接件的摩擦会影响整个系统的动态性能, 但由于质量和摩擦受其他因素限制而不会变化太大, 所以, 刚度参数与阻尼系数就成为影响整个座椅系统动态性能的主要因素。影响驾驶疲劳的振动主要是行驶中因道路凸凹不平而引起车辆随机振动和车辆本身的机械振动。驾驶员收到纵向、横向及垂直方向的直线振动, 以及绕这3个方向的角振动。其中垂直振动和绕纵、横坐标轴的角振动对人体的影响较大。振动通过座椅传递到人体的臀部、后背部而引起全身性振动。因此, 在设计汽车座椅时应尽量隔离人体敏感的振动。在座椅设计中可采取如下措施:减小座椅共振频率, 减低对人体最有影响的高频区;降低共振时的振动传递率;降低乘员10Hz附近的振动传递率, 以减轻弹簧以下的共振的影响和减少来自座椅靠背的高频振动;把路面一轮胎、悬架、座椅一人三者看作一个整体大动力学系统, 寻求在各种路面随机输入情况下使乘员不易疲劳的最优结构。另外, 对于座椅的动态特性按照传入人体的加速度均方根最小等目标进行优化, 与汽车的其他减振系统相匹配, 使人体处于更合适的振动环境, 这些都是减轻驾驶疲劳的重要措施。

3 结论

综上所述, 人机工程学应用于汽车座椅设计, 能使座椅符合人体需求, 从而保证乘坐和驾驶的舒适性和行车安全性, 以创造出更适合人类使用的汽车。未来的汽车必将走进每个家庭, 而符合人机工程、人性化的设计是最实在, 同时也是最前沿的潮流与趋势, 是一种人文精神的体现, 是人与产品完美和谐的结合, 使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。

摘要：运用人机工程学原理, 讨论了汽车座椅设计过程中应考虑的人机因素。针对汽车驾驶座椅, 从人体模板应用、生物力学、机械振动、作业空间等角度分析了驾驶疲劳的成因。从座椅的静态特性和动态特性论述了汽车驾驶座椅的人机工程设计。

关键词：人机工程,汽车设计,座椅

参考文献

[1]刘维信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社, 2001.

[2]周一鸣, 毛恩荣.车辆人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社, 1999.

[3]周美玉.工业设计应用工程学[M].北京:中国轻工业出版社, 2001.

[4]袁修干, 庄达民.人机工程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2002.

[5]黄斌, 蒋祖华, 严隽琪.汽车座椅系统动态舒适性的研究综述[J].汽车科技, 2001, 10 (6) :13216.

[6]郭伏, 杨学涵.人因工程学[M].沈阳:东北大学出版社, 2001.

[7]Tilly AR, , 朱涛译.人体工程学图解--设计中的人体因素[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.

汽车座椅设计 篇9

传统的客车座椅骨架多以冲压钢板 (管) 焊接而成, 因此往往重量偏高。而铝合金及其加工件具有一系列优良特性, 诸如密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能优良及较高回收再生性等。若能将其应用于汽车座椅骨架, 那么减重效果是很明显的, 尤其对于商务车和大型客车 (40~60座) 。笔者在详细比较和研究了各种轻合金特性、经济性及生产制造工艺的基础上, 在尽量不改变相邻配合件的目标下, 提出了铝合金低压铸造靠背和铝合金冲压板件相结合的座椅骨架设计方案, 在保证座椅骨架强度和刚度的基础上, 实现汽车部件轻量化, 减少油耗, 也减少废气排放对环境的污染, 并使汽车具有更好的安全性能和舒适感。另外, 为铝合金汽车座椅骨架的批量生产打下良好的技术基础。

结构分析及结构设计

1. 原钢架结构分析

客车座椅骨架的原设计如图1所示, 由多块不同厚度的冲压钢板焊接而成。此骨架结构零部件多, 制造工艺繁琐且总重量较大。其主要的结构件有:靠背圆铁管、加强扁铁、拉臂、边板、椅架方管、椅脚固定铁。相应的厚度如表1所示。

2.铝合金骨架结构设计

在充分借鉴国内外大量冲压钢板轿车座椅靠背和镁合金座椅骨架的基础上, 本着尽量沿用相邻部件的设计原则, 笔者提出了由铝合金低压铸造靠背和铝合金冲压边板组合而成的客车座椅骨架, 如图2所示。

整个铝合金座椅骨架由三部分组成:靠背、边板和椅架。

靠背采用整体低压铸造成形, 材料选用铸造及力学性能良好的ZL101A, 壁厚取4mm。其结构设计兼顾了功能与美学的原则, 并充分考虑铸造工艺性。

边板是连接靠背、椅架、扶手以及气弹簧等部件的重要承载件, 必须具有足够的强度。6A02合金可热处理强化, 抗拉强度为295MPa, 在冲压成形后经油漆烘烤, 其强度可进一步提高, 而且铝合金板材还可直接利用原有的模具及生产线来加工。所以边板选用6A02铝合金轧制板材, 厚度取4mm。

椅架在整个座椅中是承载最大的结构件, 由铝合金冷轧型材和椅脚固定座焊接而成。6061冷轧板的力学性能接近冷轧钢板, 具有良好的塑性。其焊接性优良, 耐蚀性和冷加工性好。所以型材选用6061, 40mm×20mm的方管, 厚度为4mm;椅脚固定座选用材料为6A02, 厚度为5mm的冷轧板冲压而成。

结构有限元分析

用有限元法计算比较新旧设计方案的结构静强度、固有模态和强度。将Pro/e软件导出的igs格式的几何模型导入Hyperworks软件中进行有限元前处理, 并进行求解计算。新旧设计方案的有限元模型信息如表2所示。有限元模型以壳单元为主, 焊点、焊缝采用Rbe2单元模拟, 使用single node模式。螺栓采用梁单元模拟, 梁单元的端点与螺栓孔周围的结点用刚性单元rigid连接, 使用multiple node模式。

(单位:个)

利用Pro/e软件中质量属性功能计算得到:原设计的重量为7.83kg, 新设计的重量为4.5kg。因此, 新设计相对原设计重量减轻了42.5%。

1.静强度分析

按照《客车座椅及其车辆固定件的强度》 (GB 13057—2003) 关于座椅静强度的要求:在基准平面以上0.7~0.8m的高度, 且位于相应乘坐位置的垂直中心面内, 从座椅后部向前施加额定的水平方向1000N的力, 施力中心点的最大位移不超过400mm, 则认为满足要求。

新、旧设计方案靠背加载点处均为中空, 有限元模型中不包含泡棉、皮垫等结构, 所以在进行座椅总成静强度工况模拟时, 需利用多点约束来实现节点载荷的定义。载荷通过主节点将力传递到整个靠背上, 较真实地反映了实际情况。加载方式如图3所示。

客车座椅实际采用四点固定方式, 一边固定在椅脚上, 一边固定在车壁窗侧钩上。考虑到模拟的目的不是椅脚和窗侧钩的强度, 所以建模的时候将此二者省略。如图4所示, 约束椅脚固定座上四个螺栓孔的x、y、z移动自由度和转动自由度。

静态强度分析结果如图5和6所示。

从整体上看, 原结构和新设计方案的强度分析结果, 两者的应力和位移的分布, 最大值出现的位置都比较相近。但观察具体数值, 原设计的最大应力为275MPa, 小于QSTE340的屈服强度340MPa, 最大位移为10.4mm, 所以, 原设计方案满足法规要求。

新设计方案的最大应力为165.1MPa, 最大位移为5.0mm, 最大应力出现在边板与椅架型材连接处, 6061的屈服应力为240MPa, 最大应力远小于屈服应力, 新结构的强度较高。所以, 新结构总成静强度完全符合国家标准。

新旧结构方案的最大应力均处于椅架与边板内侧的螺栓孔周围, 此处与载荷的垂直距离较长, 所受弯矩较大。原结构边板采用3mm厚的钢板, 而新设计采用4mm厚的铝合金冷轧板, 新结构的强度更大。新设计的靠背的刚度较原结构提高很大, 最大位移明显减小。

2. 模态分析

座椅的动态特性是研究座椅舒适性的重要内容, 而振动模态分析又是动态特征里最基础的内容。为避免座椅在车辆行驶过程中的共振、降低噪声, 确保安全可靠, 获得结构振动的固有频率和相应振型是非常必要的。

分别计算了原结构和新设计结构介于0~1000Hz之间的前50阶固有频率。原结构的前18阶为刚体模态, 频率均接近零, 从第19阶开始到50阶, 频率范围为24.4~926.7H z。新设计的前24阶为刚体模态, 频率均接近零, 从第25阶开始到50阶, 频率范围为36.6~561.4Hz。骨架新旧设计方案的振型对比如图7所示, 前三阶振动模态频率对比如表3所示。

结构的低阶弹性模态, 反映了整体的刚度性能, 可知铝合金骨架的刚度更大。新结构的前三阶模态频率均高于原结构, 其中, 弯扭组合局部模态频率与原结构非常接近。这说明, 新旧设计方案在乘坐舒适度上比较接近。

结语

(1) 验证了铝代钢在汽车座椅骨架结构设计中的可行性, 铝合金骨架总成静强度、刚度均达到相关法规的要求, 并且与原结构方案相比有所提高。

(2) 与原结构相比, 铝合金座椅骨架重量减轻了42.5%, 实现了轻量化的目的。

汽车座椅连接件级进模具设计 篇10

1 产品分析

图1为汽车座椅连接件产品图, 材料SAPH440, 料厚2.3mm。该产品的特点是胀形结构复杂, 产品所用材料厚, 侧面折弯形状复杂, 且不在同一平面上, 从而对折弯角度与产品尺寸造成影响, 所以要求合理设计冲压工序以保证各面的位置精度。根据产品的特点及生产需求量要求, 采用级进模具生产, 图2为产品实物图。

2 排样设计

设计多工位级进模首先要设计条料排样, 这是模具设计的关键。合理的排样及适当的搭边值是降低成本和保证工件质量及模具寿命、使用性能的有效措施。根据产品的特点及生产需求量要求, 采用单排方式进行级进模具冲压生产。

根据对产品的分析, 确定工序方案如下:冲孔、切边→切边、胀形→角部弯曲→四周折弯→冲孔→切断。因产品图中要求平面精度为±0.2mm, 直角度为0.5°, 故在排样中加入了空工位进行整形。

为保证产品底面孔位尺寸, 避免因成形拉料而造成成形孔位移动, 参考以往设计经验, 避免折弯拉料对底面孔位尺寸的影响, 决定在整形工位之后再冲制底面高精度孔。产品排样如图3所示, 实际生产料条如图4所示。

由于工件上部周边需要折弯, 因此条料只能采用单侧连接送料, 这对于送料、定位和保证冲压精度十分不利。为此, 采取在工件上增加工艺导正孔, 以提高送料精度。最后, 工艺导正孔被去除, 图5所示为工艺导正孔。

3 模具结构

模具实物图如图6所示。

因产品尺寸较大, 为保证加工精度, 便于加工、装配与调试, 模具采用组合子模结构, 局部做镶块。模具两侧采用浮升导料柱导料, 同时为避免上模导正销带料, 造成生产时送料不顺畅, 在上模导料销旁边加了2个顶料销脱料。

4 模具制造

(1) 模板、镶块及冲头用慢走丝机床和数控加工中心进行加工, 采用真空热处理, 成型件表面做PVD处理, 以保证模具工作部分有较高的硬度与韧性, 满足大批量生产的需要。

(2) 各工位的成形件采用高速铣削加工, 模具成形块均一次装夹完成多工步加工。提高成形件的表面光洁度, 减小误差和变形量。使模具制造精度达到模面的少钳工、无钳工化。基本上不用修圆角、不用开间隙, 不用去刀痕、不用推磨。

(3) 使用三维软件建立装配零件间的对应关系, 进行干涉检查, 尺寸测量并修改造型, 在装配完成后, 按照设计图纸确定装配零件间的对应关系, 通过三坐标测量机3D数模的输入测量偏差值以便纠正实际各步成形件之间的位置、形状误差。

5 总结

通过模具技术的改进与创新, 合理调整级进模设计工序, 避免了产品因拉料造成尺寸不稳定。由于加工精确, 装配精密, 该模具经试模调整后一次冲出合格零件, 产品质量稳定, 模具运行平稳, 达到了预期效果。通过多工位级进模设计, 合并了冲压工序, 有利于进行大批量的生产。同时, 提高了企业的生产效率, 降低了生产成本。

参考文献

[1]邵国洪, 姜伯军.按键级进模设计[J].模具工业, 2013, 39 (12) :22-25.

[2]金龙建, 洪慎章.键盘接插件外壳级进模设计[J].锻压装备与制造技术, 2010, 45 (1) :95-98.

[3]向小汉.座椅加强板多工位级进模设计[J].锻压技术, 2013, 38 (6) :100-104.

汽车座椅设计 篇11

摘 要：汽车配备的座椅骨架在整车中是不可忽视的，轻量化的骨架包含轻量的材质及本体结构。从现状来看，相比于构架配备的轻量化，材质轻量化拥有更优的特性。轻量化可选钢铁这类的常见原材，也可选取新型碳纤维及镁合金。如果条件准许，最好采纳超高及较高强度下的钢材以便于设计座椅骨架。对于此，解析了轻量化座椅骨架的常见设计途径，分析得出现存的轻量化方式。

关键词：汽车座椅骨架；轻量化；分析现状

中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-173-2

0 引言

铝镁合金材质具有更低的密度及更优的弹性刚度，能抵抗突发的撞击。若选取铝镁合金材质用作生产座椅骨架，则可减低较多的整车自重，从而可以降低总体油耗和尾气排放。轻量化的这类骨架不必变更原先的配合件，新式设计可选取低压铸造得出的合金靠背以及搭配的冲压板件，这些构件将被设定为骨架内在的主体[1]。由此可见，轻量化骨架更适宜批量制作，而新工艺的应用也确保了轻量化骨架能够被批量生产。

1 汽车座椅骨架的轻量化意义

从总体重量上来看，座椅骨架占整体座椅重量的70%，塑料构件及泡沫等占到了30%。由此即可明确：若能缩减骨架附带的本身重量那么即可创设轻量化最优的新途径。上世纪末以来，轻量化范围内的调研仍处于起始中。现存较多调研注重于细微的车体构件改进，并没能深化解析骨架是否减轻了自重。由此即可得知：针对于骨架采纳的轻量化途径仍拥有持久的改进价值[2]。

为了适应时代，汽车行业增设了新式法规以此来拟定轻量化必备的指标。轻量化范围内的要点即为座椅骨架，然而选取单一流程的轻量化仍存在局限，没能吻合真正的轻量化需要。轻量化尤为注重选取的材质，材质最能凸显必要的轻量化实效。例如：可选复合状态下的碳纤维、轻质的合金钢以便于替换黑色的常规金属原材。变更了不合适的原材，将缩减未来进展中的较多阻碍。控制骨架成本时，要综合考虑生产各配件的厂商、选取的工艺特性。轻量化最合适选取超高强度下的钢材。轻量化过程若选取了单一材质那么很难符合日渐提升的轻量化水准，对此应当认同骨架的混合设计。

2 新式轻量化技术

轻量化针对于座椅骨架可选两类现有的技术途径：设计模块状的骨架构件、优化内在的零配件。在设计比重时，还要优选较轻材质的新式原材。优化设计出来的骨架包含优化尺寸及优化总的构架。轻量化材质可分成镁合金、塑料及铝合金，典型的这类原材都可设置于车体的座椅内。轻量化配备的评价途径也包含多类，要依照实情选取最相宜的某类评价。例如：宝马公司创设了表征轻量化的若干系数，先要度量总体的车身质量、投影的总面积、扭转时的刚度，这样运算可得代表轻量化的最佳系数。

若计算得出的系数是较小的，那么可见轻量化获取了显著的实效。针对于评价保存下来的现有成果仍并不多见，依照公式还可推理得出座椅本身的质量、正向投影的精确面积、骨架的刚度程度[3]。此外，还要衡量综合范围内的座椅安全、传递振动的特性等。评价轻量化时应能涵盖着综合的要素。

轻量化汽车骨架可分成概要的如下设计思路：针对于座椅构件，先要着手优化总体架构内的座椅，优化本身的构架。与此同时，选购用作制作座椅骨架的新型材质也可设定为镁铝合金。此外，塑料制品也有着较轻的自身质量，可用于制作骨架。后续详细优化座椅的外在构架时，应能慎重兼顾多要素的轻量座椅，这样筛选的轻量化方式才会最为合适。铝合金密度是较小的，导热性能优良并且自重很轻。可选复合材料制作的碳纤维或者轻质的合金钢，用新式的材质替换黑色的常规金属原材。金属材质都有着环保的回收性，在后期回收时，也优选合金这类材质用作回收。相比来看，常规材质表现出三倍的铝合金密度，轻量化构架更适合采纳这类铝合金。轻量化可选钢铁这类的常见原材也可选取新型碳纤维及镁合金，在外界条件允许时最好采纳超高及较高强度的钢材，这样设计的座椅骨架更加轻便。

3 分析轻量化的设计思路

现存可选的轻量化途径分为概要的两类：设计零配件时，可注重于优化座椅的总构架；选取材质时，可替换原先的较重材质并且换为轻型的塑料及镁铝合金。具体在优化时，要结合座椅骨架表现出来的真实特性以便选取最适宜的一类方式。具体而言，轻量化可选取如下双重的思路：

3.1 优化内在的座椅构件

针对于座椅构架，轻量化更注重设计好的座椅尺寸。应当妥善调配最佳的外形，这种基础上再去优化原先的侧壁厚度。在减轻自重时，可选侧壁较薄及尺寸较小的新型座椅配件。例如：可采纳拓扑优化紧密衔接坐垫骨架及座椅配备的滑动轨道。选取这种方式时，从总体上缩减了15%的骨架自重且设计为集成的整车座椅。变更了配件原先的尺寸之后，轻量化设计可得更轻盈的座椅骨架。若能借助优化拓扑从而优化现存的整车座椅，将会获取更优良的整车轻量化成效。

3.2 设计轻型骨架

现今的时代中，轻量化材料变得更多见，轻量材料也可分成更多现存的类别。为了增添舒适性且设计出优美线条的座椅，必须选取合适的轻量化材质。单一思路下的轻量结构很难符合给定要求，对此可选用新颖的轻型材质以便于构建座椅。选取了超强性质的新式钢板。相比于原先的滑轨，新式滑轨减低了超出20%的本身质量。在这之中制作骨架耗费的总金额也缩减了10%。

3.3 优选合金的环保材质

铝合金材质拥有本身较小的密度，质地轻盈并有着最优的导热属性。合金原材可吸纳较多热能，便于再生及后续的回收。相比于钢铁，铝合金仅占到了三分之一的总密度，但它表现出来的抗冲击特性却可超越钢铁材质的双倍。由于如上的优势，座椅骨架的制作优选合金钢。高强度状态下的座椅车身应当预设屈服强度、抗拉的总强度。设计轻量化新式的骨架时，可设定为1000MPa最合适的抗拉强度。

4 结语

设计钢构架的汽车座椅不仅可选常规的材质，还可替换为质地轻盈的合金钢。合金制作出来的骨架更能符合预设的骨架刚度及静强度。相比原先给定的方案，新式方案增添了可行性。在最大范围内，轻量化配备的新技术减低了45%总的骨架自重，有限元解析得出多样的座椅模态，推测了动态范围内的新式骨架特性。这样做，为后续持久的研发提供了参照且节约了资金。

参 考 文 献

[1] 战磊，孙军，何金光，等.汽车座椅骨架轻量化的研究概况[J].汽车零部件，2015（11）：68-73.

汽车座椅设计 篇12

1 产品设计

1.1 原料的选择

涤纶纤维具有高强力、高模量、回潮低、易燃性差、防腐等优点,且涤纶织物的尺寸稳定、耐磨、弹性好、织物不皱,经过特殊处理具有优良的抗紫外性能。该文开发的面料采用涤纶纤维。

1.2 织物组织的设计

我们采用集圈把两面连接起来并在织物表面形成网眼,织物上机三角排列及排纱如表1所示。

2 产品的工艺流程

纬编圆机织物的一般流程为:织造→开幅(检验)→定型→轧花→复合→检验→成品检验。

2.1 织造

该产品使用台湾双面(2+4)多针道圆型纬编机进行编织。机器参数为:成圈系统数72路,机号20针/25.4 mm,筒径30”,总针数1 860针,利用三角进行选针。针盘上有两种不同踵位的针,针筒上有4种不同踵位的针。织针经过每一个成圈系统,它的编织方式是由成圈系统上下面的三角来选择确定的。

2.2 定型

采用台湾的ST82300NGPL燃气定型机,此定型机还可以做涂层整理。

设定温度160℃(阻燃面料);

车速40 m/min,轧车压力0.5 kg/cm2;

边布总张力100%,超喂总缩码110%;

电子张力3.5 kg,阻燃剂(FPK8002)∶水=1∶3;

单面料克重340 g/m2,有效门幅160 cm(针眼至针眼间);

顺线圈方向进布,不可纬斜。

2.3 轧花

采用WY1800型轧花机,设定温度为205℃,压力:50 kg/cm2。

涤纶是化学纤维,也是热塑性纤维,对温度及其敏感,一般加工温度范围在200℃~230℃之间(轧花金属辊表面的温度)。在此温度条件下,涤纶纱线在遇到高温的轧花辊就会熔合在一起,在压力下就会形成凹陷的花纹。加工温度偏低,涤纶纱线不能熔合在一起,不能形成花纹,或者形成的花纹不能长时间保持其花纹效果,温度太高,轧花加工过程中面料会被轧穿孔。所以,要选择适合的加工温度。

决定压力大小主要由织物的种类、织物的厚度、织物的柔软程度及金属辊花纹的大小及深浅程度来决定,压力范围一般在30~70 kg/cm2。

2.4 复合

采用WF-2005型火焰复合机,淡蓝色火焰,面料为三层复合(此工艺为海绵与面布的复合),燃气压力3.2 MPa,烧损厚度0.5 mm,海绵门幅160 cm,厚度6.5 mm,底布门幅170 cm,克重50 g/m2。

2.5 工艺要点

该产品在生产过程中应注意以下问题。

(1)注意面料的手感,不同的原料规格及性质做出的面料有不同的柔软度,例如低弹丝做出的面料手感偏软,网络丝则手感略硬。另外,纱线的喷丝孔的孔数多少也对成品面料的柔软度有较大的影响。

(2)此面料在调机时应注意它的针盘和针筒的出布速度是不一样的。如果上下压针刻度相同,会出现无法下布的问题,因为一个组织循环下来正面有6个横列,反面只有4个横列,所以最好是将正反面出布的数量保证一致,把反面的线圈长度增加。但要保证面料风格和标样面料的风格一致。

(3)后整理定型工艺需要注意的是此面料是双面网眼,且网眼比较密,但因后道工序需轧花,所以定型时务必保证门幅的宽度,从布面看需要超喂,超喂的量一定要控制好,否则布面的风格会存在差异。阻燃定型时应控制好阻燃剂和水的配比,阻燃剂量过少达不到阻燃的效果,过多会在后续的裁片工序中粘刀。

3 成品的物理性能

汽车用纺织品的要求很高,各项物理性能均要达到车用面料的标准,通常汽车座椅面料的以下物理性质要求较高:织物燃烧性能、顶破强力、起毛起球性能、水平燃烧特性、干态摩擦色牢度、湿态摩擦牢度、水渍牢度等,该织物的测试结果如表2所示。

以上结果均严格按照标准测试,面料的各项性能达到我国汽车用纺织品的要求。

4 结语

针织面料手感柔软、弹性好、透气性好、强度高、组织结构多样化,同时弹性比经编织物及机织物好,由于弹性在座椅面料的包覆中很重要,因此特别适合用作座椅面料。该产品采用纬编双面组织,结构比较紧密,集圈在织物表面形成网孔,透气性好,同时通过后期的整理工艺形成立体的凹凸花纹,具有个性化的外观。

摘要：选用200D轻网涤纶丝为原料,在20针/25.4 mm的多针道圆型纬编机进行编织,通过后整理工艺形成具有凹凸感的立体花纹,该文详细说明了面料生产工艺流程,包括设备参数、后整理工艺等。同时通过对面料顶破强力、起毛起球、耐磨性能、阻燃性能等的测试与分析,得出该座椅面料不但具有良好的物理性能,而且其阻燃性也能满足安全要求。

关键词：双面网孔织物,汽车座椅面料,生产工艺,性能测试

参考文献

[1]Their-Grebe R.汽车用纺织品——要求和性能特征[J].国际纺织导报,2001(1):46-49.

[2]李艳梅,仇晓坤.汽车座椅用绒面织物的设计与开发[J].上海纺织科技,2004,32(5):48.