汽車座椅設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要…………………………………………………………………………3</p><p>　　ABSTRACT…………………………………………………………………………………4</p><p>　　第1章 緒論……………………………………………………………………………………5<

2、;/p><p>　　第2章 汽車座椅的相關(guān)介紹………………………………………………6</p><p>　　2.1 汽車座椅的作用、性能及設(shè)計要求……………………………………………………6</p><p>　　2.1.1 汽車座椅的作用………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1.2 汽車座椅的性能……………

3、…………………………………………………………6</p><p>　　2.1.3 汽車座椅的設(shè)計要求…………………………………………………………………7</p><p>　　2.2 汽車座椅的結(jié)構(gòu)和分類………………………………………………………………8</p><p>　　2.2.1 汽車座椅的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………8</p&

4、gt;<p>　　2.2.2 汽車座椅的分類………………………………………………………………………9</p><p>　　2.3 汽車座椅的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢……………………………………………………… 9 第3章 汽車座椅的理論研究與設(shè)計 ……………………………………………………11</p><p>　　3.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則及依據(jù)……………………………………

5、………………11</p><p>　　3.1.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則…………………………………………………………11</p><p>　　3.1.2 汽車座椅設(shè)計的基本依據(jù)……………………………………………………………11</p><p>　　3. 2 汽車座椅與人體生理學(xué)和解剖學(xué)相關(guān)研究…………………………………………14</p><p&

6、gt;　　3.2.1 坐姿與座椅………………………………………………………………………14</p><p>　　3.2.2舒適坐姿的生理特征…………………………………………………………………15</p><p>　　3.2.3體壓分布與坐姿疲勞…………………………………………………………………16</p><p>　　3.3 汽車座椅系統(tǒng)強度特性研究 ………………

7、…………………………………………17</p><p>　　3.3.1座椅的靜強度…………………………………………………………………………17</p><p>　　3.3.2座椅的沖擊強度………………………………………………………………………19</p><p>　　3.3.3座椅的疲勞強度 ………………………………………………………………………20第4章CATIA

8、制圖軟件的介紹………………………………………………………………21</p><p>　　第5章 長安CM9中排座椅的實際設(shè)計………………………………………………… 22</p><p>　　5.1 汽車座椅用戶需求分析 ……………………………………………………………… 22</p><p>　　5.2 用戶人體尺寸研究…………………………………………………………

9、……………22</p><p>　　5.2.1 人體靜態(tài)尺寸…………………………………………………………………………22</p><p>　　5.2.2 人體測量尺寸………………………………………………………………………23</p><p>　　5.3 人體坐姿功能尺寸………………………………………………………………………25</p><p>

10、;　　5.4 中排座椅的設(shè)計參數(shù)……………………………………………………………………26</p><p>　　5.4.1 決定座椅參數(shù)的基準 ………………………………………………………………26</p><p>　　5.4.2 中排座椅設(shè)計的主要參數(shù)…………………………………………………………26</p><p>　　5.5汽車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………

11、……………………………………………29</p><p>　　5.6 汽車座椅的造型設(shè)計……………………………………………………………………31</p><p>　　第6章 座椅總成相關(guān)試驗…………………………………………………………………41</p><p>　　6.1汽車座椅系統(tǒng)強度要求及試驗方法……………………………………………………41</p>

12、<p>　　6.1.1主題內(nèi)容與適用范圍………………………………………………………………… 41</p><p>　　6.1.2引用標準……………………………………………………………………………… 41</p><p>　　6.1.3相關(guān)術(shù)語……………………………………………………………………………… 41</p><p>　　6.1.4強度要求………

13、………………………………………………………………………42</p><p>　　6.1.5試驗方法………………………………………………………………………………42</p><p>　　6.2汽車座椅頭枕性能要求和試驗方法………………………………………………… 43</p><p>　　6.2.1主要內(nèi)容與通用范圍……………………………………………………………

14、…… 43</p><p>　　6.2.2引用標準……………………………………………………………………………… 43</p><p>　　6.2.3相關(guān)術(shù)語……………………………………………………………………………… 43</p><p>　　6.2.4性能要求……………………………………………………………………………… 44</p><p>

15、;　　6.2.5試驗方法……………………………………………………………………………… 44</p><p>　　第7章 主要結(jié)論和未來展望 ………………………………………………………………46</p><p>　　致 謝………………………………………………………………………………47</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………

16、……………48</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………………49</p><p>　　附錄A 插圖清單…………………………………………………………………………49</p><p>　　附錄 B 表格清單…………………………………………………………………………50</p><p>&

17、lt;b>　　摘 要</b></p><p>　　眾所周知，我國的汽車工業(yè)起步較晚，技術(shù)落后和缺乏自主研發(fā)能力等長期存在的問題仍未得到根本解決。而汽車座椅是人與汽車直接接觸的界面，人們駕乘汽車的舒適性主要與座椅有關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力的提高，人們對工作、生活、休息質(zhì)量的要求也不斷提高，以前的那種從產(chǎn)品到人的設(shè)計模式己不能滿足日益豐富的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)以及廣大消費者對工業(yè)品的期望。這就

18、要求產(chǎn)品設(shè)計者在設(shè)計產(chǎn)品的時候能充分將人的因素、產(chǎn)品使用的環(huán)境因素合理地、科學(xué)地運用其中。在設(shè)計中必須將人的因素貫穿在整個設(shè)計的始終。</p><p>　　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

19、人機工程學(xué)設(shè)計。</p><p>　　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(xí)，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

20、綜合研究，重點對人機工程和座椅強度進行了研究。</p><p>　　個人研究的重點:1、座椅存在的問題；2、用戶人體尺寸研究；3、坐姿相關(guān)的人體生理學(xué)研究；4、從滿足乘員的需求出發(fā)，確定中排座椅的各個參數(shù)并突出座椅尺寸設(shè)計與人體尺寸的相關(guān)性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：人機工程學(xué) 座椅 坐姿 舒適度</p><p><b>　　ABSTRACT</

21、b></p><p>　　As everyone knows, auto industry of our country starts relatively late, at present there are still some Long-existing problems are not solved yet, such as backward in technique and lack abilit

22、y to develop independently etc. Seat of automobile is the interface people contact with the automobile, people's driving comfortableness by car relates to seat mainly. With development and improvement of productivity

23、 of science and technology, people's request for quality of working, living, and relaxation </p><p>　　Development of technology launch to come around demands of people, design of products and environment

24、 is it adapt to and satisfy human characteristic of physiology and psychology, this forms the common understanding between design producer and consumer of the products gradually. The modern industry designer realizes: Wh

25、ether the products can be accepted or not depends on not only the factor of products such as technological characteristic, price, service, etc. but also the appearance and man-m</p><p>　　Automobile, one of

26、 the 20th century most remarkable humane signs, it change life style of people with spatio-temporal conception and the values conception in time, have made enormous contribution for material wealth and spiritual civiliza

27、tion of the human society. This text has studied people's physiology of position of sitting and psychological characteristic, the man-machine relation between people and seat, on the basis of this, carry on user'

28、;s needs investigation, and seat design to survey </p><p>　　Focal point of individual research: 1, Existing problem of the seat; 2,the study of user's human size; 3,the study of human physiology, anatomy

29、 that the position of sitting is correlated with. It set out to meet driver's demands, is it confirm each parameter of seat and stress seat size design with human dependence of size.</p><p>　　Key words :

30、 Ergonomics Car seat Position of sitting Comfortable degree.</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　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

31、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)、機械振動、控制工程等為一體的系統(tǒng)工程產(chǎn)品。</p><p>　　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

32、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。</p><p>　　作為連接部件的汽車座椅，對其性能

33、要求越來越高，設(shè)計與研究領(lǐng)域十分廣闊。本課題的主要任務(wù)是根據(jù)乘員的安全性、舒適性與座椅的動靜態(tài)特性分析，對長安一款微車的中排座椅進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，運用繪圖軟件繪制出中排座椅的三維實體造型。通過查閱相關(guān)資料，對汽車座椅相關(guān)知識有了較深入的理解，并掌握了汽車座椅的設(shè)計思路；選取長安一款微車，確定以其中排座椅為設(shè)計對象；了解并掌握了中排座椅的靠背骨架總成結(jié)構(gòu)與坐墊骨架總成結(jié)構(gòu)，根據(jù)人機工程學(xué)原理，結(jié)合乘員的安全性與舒適性，確定了汽車座椅的結(jié)構(gòu)尺寸

34、；學(xué)習(xí)三維制圖軟件，并繪制所設(shè)計座椅的三維實體造型。</p><p>　　本課題的內(nèi)容可以歸納為以下幾個方面：</p><p>　　在閱讀大量文獻的基礎(chǔ)上，要求對汽車座椅材料有全面的了解；</p><p>　　對座椅各方面的性能進行研究與分析；</p><p>　　參考我國對座椅系統(tǒng)強度的法規(guī)要求，對座椅骨架的靜態(tài)強度進行分析；</p&

35、gt;<p>　　對長安微車的座椅骨架總成進行設(shè)計；</p><p>　　繪制汽車座椅的三維實體模型。</p><p><b>　　相關(guān)總成試驗。</b></p><p><b>　　本課題研究的意義：</b></p><p>　　從社會的角度:汽車走進千家萬戶，人們對汽車的情感也有所

36、轉(zhuǎn)變，從以前的遙遠、到現(xiàn)在的擁有，將來必將轉(zhuǎn)變?yōu)樘籼?。因此汽車的發(fā)展也要跟上時代的步伐。座椅是汽車與人接觸的界面，人們在選擇汽車時，往往首先接觸到的就是它的座椅。</p><p>　　從人的角度:現(xiàn)代人越來越多地會與汽車接觸，座椅的安全與舒適直接影響到人們的健康與安全。尤其是對人們脊椎的傷害。</p><p>　　從經(jīng)濟和技術(shù)的角度:汽車制造業(yè)正在迅速地向數(shù)字化設(shè)計、制造和測試這種新方式轉(zhuǎn)

37、化。在汽車產(chǎn)品開發(fā)CAC/CAM/CAE/PDM環(huán)境下，傳統(tǒng)的實物模型被數(shù)字模型所取代。這使得汽車產(chǎn)品可以直接從設(shè)計階段進入生產(chǎn)階段，實現(xiàn)了汽車開發(fā)過程中多學(xué)科、多領(lǐng)域的集成化、并行化和協(xié)同化，縮短了產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)周期，獲得了更短的產(chǎn)品上市時間。從這個角度來看，我們在技術(shù)上也必然要脫離以前的那種反復(fù)的設(shè)計實驗周期，使得汽車座椅的設(shè)計走向數(shù)字化和虛擬化的道路。</p><p>　　本文的研究設(shè)計工作對于提高汽車座椅的

38、安全性和舒適性有重要的意義。</p><p>　　第2章 汽車座椅的相關(guān)介紹</p><p>　　2.1 汽車座椅的作用、性能及設(shè)計要求</p><p>　　2.1.1 汽車座椅的作用</p><p>　　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：</p><p>　　1.為人體提供良好的支撐。座

39、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)。</p><p>　　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。</p><p>　　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

40、乘員提供優(yōu)越的駕乘環(huán)境。</p><p>　　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。</p><p>　　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。可見，座椅的安全性及舒適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。</p>

41、<p>　　2.1.2 汽車座椅的性能</p><p>　　1.汽車座椅的舒適性</p><p>　　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：</p><p>　　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)特

42、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)。</p><p>　?。?）汽車座椅的靜態(tài)舒適性</p><p>　　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)

43、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。</p><p>　?。?）汽車座椅的動態(tài)舒適性</p><p>　　一般認為，人體對振動的反應(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

44、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)。</p><p>　?。?）汽車座椅的操作舒適性</p><p>　　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

45、適性研究的主要方向。</p><p>　　2.汽車座椅的安全性</p><p>　　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。</p><p>　?。?）汽車座椅的主動安全性</p>&l

46、t;p>　　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。</p><p>　　（2）汽車座椅的被動安全

47、性</p><p>　　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

48、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。</p><p>　　圖2-1 帶側(cè)碰氣囊的座椅</p><p>　　2.1.3 汽車座椅的設(shè)計要求</p><p>　　根據(jù)汽車座椅的功用及性能，有如下的設(shè)計要求：</p><p>　　1、座椅的尺寸和形狀應(yīng)使人體具有合適的坐姿并符合國家標準，并能調(diào)整其尺寸與位置來保證

49、駕乘的舒適性。</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　4、制造工藝簡單，質(zhì)量小，成本低。<

50、;/p><p>　　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。</p><p>　　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)。</p><p>　　7、座椅布置及性能應(yīng)符合車輛用途及總體設(shè)計要求。</p><p>　　2.2 汽車座椅的結(jié)構(gòu)和分類</p><p>　　2.2.1 汽車座椅的結(jié)構(gòu)<

51、/p><p>　　汽車座椅伴隨著汽車的誕生而出現(xiàn)，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。</p><p>　　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－

52、2所示：</p><p>　　圖2－2汽車座椅結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　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，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

53、間，是用來調(diào)節(jié)座椅靠背角度的機械裝置。</p><p>　　2.2.2 汽車座椅的分類</p><p>　　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

54、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。</p><p>　　2.3 汽車座椅的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　國外的座椅研究是伴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。早在20世紀60年代，國外許多國家就已經(jīng)制定出國家或行業(yè)內(nèi)關(guān)于保證汽車座椅安全性能的各種法

55、規(guī)和標準，如美國強制執(zhí)行的聯(lián)邦機動車安全法規(guī)（FMVSS）和工商設(shè)備制造協(xié)會（BIFMA）的非強制性法規(guī)等，并且研制出多種專用試驗設(shè)備。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

56、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。</p><p>　　落后的設(shè)計方法是阻礙我國座椅發(fā)展的重要因素。目前國內(nèi)許多的座椅生產(chǎn)廠商還在繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的串連生產(chǎn)方式，致使設(shè)計成本高，開發(fā)周期長。而一旦出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不合格的情況，往往采取盲目加大管徑、壁厚或板厚的辦法。這種做法雖然能使座椅薄弱部分的性能有所改變，但會使座椅強度和剛度余量偏大，造成不必要的材料浪費，無形中提高了產(chǎn)品的成本。

57、設(shè)計方法的落后還體現(xiàn)在座椅設(shè)計的輔助研究手段上。目前仍有很多座椅設(shè)計和生產(chǎn)廠家不具備高水準的計算機輔助設(shè)計和輔助分析能力，只能沿用傳統(tǒng)的設(shè)計方法和流程，而且對座椅安全性的認識還只是停留在國家法規(guī)要求上，阻礙了座椅設(shè)計的發(fā)展。我國的座椅安全性標準雖然是參考國外座椅標準制定的，但內(nèi)容相對簡單，要求也偏低。以座椅總成靜強度為例，我國標準中要求座椅總成能承受20倍總成重力的載荷，而德國的企業(yè)標準中有的則要求其能夠承受24倍甚至更高的總成重力的載

58、荷。針對承受沖擊時的座椅安全性，國外已經(jīng)開展了相關(guān)的研究，而我國的一些企業(yè)由于對座椅研發(fā)重視不夠，尚未開展專門的研究，這不僅給座椅的安全帶來隱患，而且制約了座椅的發(fā)展。隨著現(xiàn)代汽車設(shè)計對安全、環(huán)保和節(jié)能的要求，在保證汽車座椅安全性的基礎(chǔ)上</p><p>　　圖2-3整體約束式汽車座椅</p><p>　　目前汽車座椅在國際上的發(fā)展趨勢</p><p>　　1、電動

59、座椅—電動座椅實際上是將座椅的各種調(diào)節(jié)機構(gòu)由手動操縱改變?yōu)殡妱硬倏v的座椅。電動座椅中布置有多臺電機、電機帶動傳動機構(gòu)，使座椅相應(yīng)的部位產(chǎn)生位移，實現(xiàn)座椅位置的前后、上下、傾斜調(diào)整。電動座椅用按鈕代替手柄，因而極大的提高了輕便性和方便性，應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　　2、懸掛座椅—懸掛座椅是在座椅與地板之間增設(shè)一懸掛裝置，懸掛裝置用以緩解座椅的振動。懸掛裝置由緩沖元件、減振元件及定位元件組成。緩沖元件有鋼板彈

60、簧及螺旋彈簧等。</p><p>　　3、記憶座椅—電動座椅與微機相結(jié)合，實現(xiàn)了座椅的記憶功能。由微機實現(xiàn)對座椅的控制反饋功能。當乘員乘坐時將調(diào)整好的座椅位置存儲入微機，當再次乘坐時，可以自動調(diào)節(jié)到所需要的狀態(tài)而不必進行重新調(diào)整。</p><p>　　4、輕量型座椅—輕量型座椅去除了座椅的一些傳統(tǒng)零件，利用積壓成型的鋁件和高強度的剛件保證了座椅的輕量化和結(jié)構(gòu)的堅固性。座椅表面采用開式網(wǎng)狀材

61、料，替代了傳統(tǒng)的聚氨脂泡沫塑料、裝飾物和懸架零件。輕量型座椅的重量可以控制在10kg以內(nèi)。使用輕量型座椅，不但可以節(jié)省車內(nèi)空間來安裝其他功能件，而且其安全性也優(yōu)于傳統(tǒng)座椅，并提高了汽車的燃油經(jīng)濟性。</p><p>　　5、安全座椅—安全座椅可以稱之為動態(tài)座椅。普通座椅一般只考慮了舒適性，對于撞車時的動態(tài)狀況不能做出任何反應(yīng)。而安全座椅則可以在撞車時設(shè)法使乘員隨座椅主動運動。如瑞典沃爾沃公司研究開發(fā)的可以保護乘員

62、頭頸的座椅。汽車追尾時，該種座椅靠背和靠枕向后平行運動，使乘員頭部和上身處于平衡狀態(tài)，并減少身體向后傾斜出現(xiàn)的向前回彈。在整個過程中，座椅傳遞的力都相當柔和。</p><p>　　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

63、、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蚊媪希矊⒊蔀橐环N新趨勢。</p><p>　　第3章 汽車座椅的理論研究與設(shè)計</p><p>　　3.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則及依據(jù)</p><p>　　汽車座椅設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機械、化工、紡織、噴涂、熱處理、美學(xué)、力學(xué)、人機

64、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。</p><p>　　3.1.1 汽車座椅設(shè)計的基本原則 </p><p><b>　　（1）安全性</b></p><p>　　座椅設(shè)計時首先要絕對保證駕乘者的安全，這就

65、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。</p><p><b>　?。?）操縱方便</b></p><p>　　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(xí)慣且操縱力量適中。</p><p><b>　?。?）乘坐舒適</b&

66、gt;</p><p>　　設(shè)計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，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。</p><p>　　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

67、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(dān)，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)。</p><p>　　汽車座椅部件主要包括座墊、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

68、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)。</p><p>　　3.1.2 汽車座椅設(shè)計的基本依據(jù) </p><p><b>　?。?）靠背</b></p>

69、<p>　　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。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，椎間盤壓力顯著減小，所以設(shè)計時應(yīng)考慮合理的靠背傾角。為了

70、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

71、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。腰支撐氣囊一般采用0.4～0.8mm厚的</p><p><b>　?。?）座墊</b></p><p>　　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

72、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°。</p><p><b>　?。?）頭枕</b>&

73、lt;/p><p>　　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

74、緣平齊的地方，后腦與頭枕之間的距離最好不要超過10 cm。目前VOLVO公司首先在S80型車上推出了一種稱為WHIPS頸椎保護系統(tǒng)(圖3-1)，由一個安全頭枕和一個設(shè)計合理可有效而均勻地承受乘員身體運動的椅背支撐結(jié)構(gòu)，以及位于椅背和坐墊連接處的內(nèi)置式能量吸收機構(gòu)組成，具有均勻的支撐功能。一旦發(fā)生追尾撞車事故，椅背與乘員一起向后移動，在稍微向后傾斜之前首先做平行運動。由于在椅背和坐墊之間的連接件上安裝了可變形部件，從頭枕、椅背到座墊連接成

75、一體，給乘員的軀體有效支撐，從而進一步減輕碰撞力對乘員背部的沖擊。</p><p><b>　?。?）座椅蒙皮</b></p><p>　　座椅蒙皮是包裹在座椅總成表面的一層材料，它直接與乘員接觸，一方面對座椅泡沫有保護作用，同時又可直接體現(xiàn)設(shè)計者的設(shè)計意圖。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。</p>

76、;<p>　　圖3-1 WHIPS頸椎保護系統(tǒng)</p><p><b>　?。?） 泡沫軟墊</b></p><p>　　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?？紤]到座椅的舒適性和人體坐姿時的體壓分布，需將泡沫軟墊的密度設(shè)計為不同，即“軟硬兼施”。主要生產(chǎn)方法有2種，一是拼接法，將

77、座墊前端與大腿接觸的部分用低硬度泡沫塑料，與坐骨處接觸的部分用中硬度泡沫塑料，下部及兩側(cè)用高硬度泡沫塑料。這種方法工藝繁雜且效率低，一般極少采用。二是嵌件法(圖3-2)，在澆注軟墊時，在模具中相應(yīng)部位放入高密度泡沫塑料嵌件，然后在周圍澆注低密度泡沫塑料。這種方法可以解決體壓分布和橫向支撐問題，并且工藝適合批量生產(chǎn)。</p><p>　　圖3-2 嵌件法座墊橫截面</p><p><b

78、>　?。?）座椅骨架</b></p><p>　　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，應(yīng)符合GB15083-1994《汽車座椅系統(tǒng)強度要求及實驗方法》的規(guī)定?？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(圖2-3) 。例如：為了避免因靠背型芯偏軟而造成的側(cè)背支撐在急轉(zhuǎn)彎時減小或失

79、效，在靠背骨架兩側(cè)加焊凸起的側(cè)支撐板或支撐筋，將泡沫型芯加以支撐襯墊，保證支撐的有效性。為了保證駕駛員腰部、肩部有良好的支撐而在靠背骨架上設(shè)計出符合背部曲線的弧度。對于高靠背，為使腰部、背部及肩部同時緊貼靠背，更好地起到支撐和安全保護作用，設(shè)計師把靠背設(shè)計成上下2部分，并且角度可分別調(diào)整等。</p><p>　　座椅骨架一般由鋼質(zhì)材料焊接而成，但在輕量化成為現(xiàn)代化汽車設(shè)計的新趨勢下，汽車座椅薄型化顯得非常重要。其

80、中骨架是座椅薄型化的關(guān)鍵，骨架的材料也有所不同，熱塑性塑料成型的座椅骨架和鎂制座椅骨架正在推廣應(yīng)用。</p><p><b>　　(7) 減振機構(gòu)</b></p><p>　　座椅減振機構(gòu)主要包括彈性元件和減振元件。彈性元件在機械懸架座椅中一般指彈簧，在空氣懸架座椅中指空氣氣囊，它能產(chǎn)生使座椅恢復(fù)到初始位置的回復(fù)力。減振元件一般是指減振器，它設(shè)計有固有的阻尼值，阻尼值

81、越大，阻尼力越大。對于座椅的振動來說，外力使座椅減振系統(tǒng)發(fā)生振動，彈性元件使座椅恢復(fù)到初始位置，阻尼力使振動衰減或消亡。在座椅設(shè)計時，必須對座椅的剛度阻尼進行優(yōu)化設(shè)計。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。為了使設(shè)計的座椅阻尼和剛度能更合理地搭配，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。例如：機械懸架座椅通過調(diào)整彈簧的預(yù)緊力來調(diào)整座椅的剛度，而空氣懸架座椅則設(shè)計有高度控

82、制閥，可以根據(jù)不同人的體重，自動調(diào)節(jié)空氣氣囊內(nèi)的壓力，達到調(diào)整座椅剛度的目的。格拉默公司生產(chǎn)的新型Kingman空氣懸架座椅除剛度可調(diào)外，阻尼也為無級可調(diào)，以適應(yīng)不同的路況。</p><p><b>　　(8)調(diào)節(jié)機構(gòu)</b></p><p>　　調(diào)節(jié)機構(gòu)主要包括座椅高度調(diào)整機構(gòu)、前后位移調(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

83、調(diào)整機構(gòu)是調(diào)整座椅在車廂內(nèi)垂直位置上下移動的機構(gòu)，有機械調(diào)整機構(gòu)、可控空氣彈簧調(diào)整機構(gòu)、氣動調(diào)整機構(gòu)和電動調(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)，有單鎖止滑道和雙鎖止滑道之分，滑道的選用一般根據(jù)鎖止強度確定。例如：當安全帶當安全帶固定點不在座椅上時，一般選用單鎖止滑道；當安全帶固定點在座椅上時，選用雙鎖止滑

84、道或加強雙鎖止滑道。滑道位移的尺寸即座椅前后調(diào)整的距離需根據(jù)相應(yīng)人體尺寸和人機工程學(xué)原理確定，一般前后調(diào)整距離為0～±100 mm。調(diào)角器是對靠背、座墊夾角進行調(diào)整和鎖止的機構(gòu)。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。調(diào)角器分為機械調(diào)角器和電動調(diào)角器，機械調(diào)角器又包括機械板式調(diào)角器、機械桿式調(diào)角器、雙聯(lián)動調(diào)角器等。機械板式調(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)，

85、最大能夠</p><p>　　3. 2 汽車座椅與人體生理學(xué)和解剖學(xué)相關(guān)研究</p><p>　　3.2.1 坐姿與座椅</p><p>　　坐姿是人體較自然的姿勢，也是進行各種操作經(jīng)常采用的姿勢。座椅與人們的生活息息相關(guān)，無論是工作、學(xué)習(xí)、出門旅行、在家休息都離不開座椅。人的坐姿是個相當復(fù)雜的問題，雖然座椅伴隨人類的生活己經(jīng)有幾千年的歷史了，但是關(guān)于座椅的設(shè)計問題

86、至今仍然是值得研究的課題。</p><p>　　在生物學(xué)中，當我們坐著時，人的身體由脊椎、胯骨、腿和腳支撐。主要用來支撐人體重量的關(guān)節(jié)為胯骨和腰椎，腰椎的第三、第四腰椎為整個脊椎骨中受力最大的部位。所以腰椎也就比上方的椎骨大而且硬得多。坐姿時，尾椎將受到壓力而往前彎，有緩沖震蕩的作用。坐骨構(gòu)成了胯骨最下方的部位，其后下方的坐骨結(jié)節(jié)為L字母形狀，當我們坐著的時候，此處往下頂住來支撐身體的重量。長期的姿勢不良、受傷或

87、者疾病，傷害就會發(fā)生在脊椎彎曲的地方，如胸彎過分彎曲就會造成圓肩或駝背;腰部脊椎過分彎曲，會造成脊椎的側(cè)彎或是脊椎的前凸癥、后凸癥。</p><p>　　當我們坐在椅子上時，若坐姿不良，骨盆很容易下陷，仔細摸骨盆兩側(cè)，發(fā)現(xiàn)整個骨盆往后傾，整個人會感到胸廓與腰桿交界處造成腰酸背疼、駝背。長期使用電腦的上班族而言，坐姿不良通常是造成腰酸背疼得最主要的兇手。我們的脊椎在坐姿情況下就像是一根杠桿，如果頭部向前傾，為了支撐

88、前傾的頭部，骨頭的韌帶就會產(chǎn)生一個拉力，當力量超過韌帶所能負荷的范圍，這個力量就會轉(zhuǎn)移到背后的肌肉上，于是肌肉便持續(xù)暴露在張力之下。久而久之，就會出現(xiàn)頸部、背部、腰部肌肉酸痛的癥狀。</p><p>　　3.2.2舒適坐姿的生理特征</p><p>　　坐姿狀態(tài)下，支撐身體的是脊柱、骨盆、腿和腳。脊柱是人體的主要支柱，由24節(jié)椎骨以及5塊骸骨和4塊尾骨連結(jié)組成，如圖3-3所示，其中椎骨自上

89、而下又分為頸椎(共7節(jié))、胸椎(共12節(jié))、腰椎(共5節(jié))三部分，每兩節(jié)椎骨之間由軟骨組織和韌帶相聯(lián)系，使人體得以進行屈伸、側(cè)曲和扭轉(zhuǎn)動作等有限度的活動。頸椎支撐頭部，肋椎與肋骨構(gòu)成胸腔，腰椎、骸骨和椎間盤承擔(dān)人體坐姿的主要負荷。</p><p>　　圖3-3 人體脊椎構(gòu)造 圖3-4 人體在各種不同狀態(tài)下腰椎彎曲形狀</p><p>　　由于各節(jié)椎

90、骨所承受的重量自上到下逐節(jié)增加，因而椎骨由上往下逐漸變粗變大。腰椎部分承擔(dān)體重最大，所以腰椎也最粗大。這就是脊柱的基本生理形態(tài)。由于腰椎幾乎承受著人的上體的全部重量，并且要實現(xiàn)彎腰、側(cè)曲、扭轉(zhuǎn)等人體運動，所以最容易損傷或腰曲變形。</p><p>　　從側(cè)面觀察脊柱，可看到脊柱呈現(xiàn)頸、胸、腰、骸四個彎曲部位，其中頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骸曲凸向后。成年人脊柱的自然彎曲弧形應(yīng)如圖3-4所示，在此情況下，椎骨的支承表

91、面相互位置正常，椎間盤沒有錯位的趨勢。一旦人體改變這種自然彎曲狀態(tài)，就會引起惟間盤壓力改變，致使腰部疼痛。</p><p>　　圖3-2所示為人體在各種不同姿勢下的腰椎彎曲形狀。曲線B表示人體松弛側(cè)臥時，脊柱呈自然彎曲狀態(tài);曲線C是最接近人體脊柱自然彎曲狀態(tài)的坐姿;曲線萬是當人體的軀干與大腿的夾角呈900時情形，此時脊柱嚴重變形，椎間盤上的壓力不能正常分布。因此，欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然彎曲形態(tài)，軀干與大

92、腿之間必須有大約135”的夾角，并且座椅的設(shè)計應(yīng)使坐者的腰部有適當?shù)闹?，以便腰曲弧形自然彎曲，腰背肌肉處于放松狀態(tài)。</p><p>　　人坐著時，大腿和上身的重量必須由座椅來支承。人體結(jié)構(gòu)在骨盆下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)，如圖2-5所示。這兩塊小面積能夠支持大部分上身的重量。覆蓋在它們外面的皮膚能獲得豐富的動脈血液供應(yīng)，就象腳底一樣;而在臀部的邊緣部分，血液循環(huán)則大不一樣，在這部分靜脈較多(包含較少的氧);

93、當人坐著的時候，覆蓋著坐骨結(jié)節(jié)的皮膚能夠更好地經(jīng)受住持久的壓力。因此，座面上的臀部壓力分布是在坐骨結(jié)節(jié)處最大，由此向外壓力逐漸減小，直至與座而前緣接觸的大腿下部，壓力為最小。座墊的柔軟程度要適當，坐骨部分的座墊應(yīng)當是支承性的，它要承受加在座位上的大約60%的重量，而其余部分則應(yīng)當比它更柔軟些，以便能夠把重量分布在更大約面積上。座椅靠背上的壓力分布，應(yīng)當是肩腳骨和腰椎骨兩個部位最高，此即靠背設(shè)計中所謂的“兩點支承”準則。靠背的兩點支承中，

94、上支承點為肩腳骨提供憑靠，稱為肩靠，其位置相當于第5~6節(jié)胸椎之間的高度;下支承點為腰曲部分提供憑靠，稱為腰靠，其位置相當于第4~5節(jié)腰椎之間的高度。不同用途的座椅，兩點支承的作用是不一樣的。休息用的座椅，體、腿夾角較大(舒適角度約為115度)，坐著時身體向后傾斜，只要肩部分支承穩(wěn)靠</p><p>　　腿的主動脈緊靠著大腿下表面和膝蓋的后面，在這個部位上，任何持續(xù)的壓力都會給人造成極端的不好適和腫脹感覺需要借助

95、于適當減短座深、把座墊前緣修圓和采用較軟的泡沫塑料座墊等措施來防止發(fā)生這種情況。同時，還要使座面離地板的高度足夠低，以便使腳能踩著地板，讓人的這個重要部位感覺不到有任何壓力。坐骨下面的座面應(yīng)當近似是水平的。圖3-5表示帶有股骨的骨盆部位的前視圖，股骨在股節(jié)中從連接骨盆的球孔向外伸去。用平的座位，股骨的這一部分在坐骨平面之上，因此不承受過分的壓迫。但是，如果座面是斗形的，則彎曲的座面會使股骨趨于向上轉(zhuǎn)動(箭頭所示)而受載，造成盟邦肌肉承受

96、反常的壓迫，從而引起不舒適感。故需注意避免采用斗形座面。應(yīng)當注意，斗形的座面不論從什么觀點看，都是不適用的，因為它不能適應(yīng)人體大小的整個系列，它還把身體重量平均地分配在整個臀部，而不是讓較多的重量集中在坐骨下面。當人長時間坐在一個位置不動而出現(xiàn)肌肉緊張時，稍稍轉(zhuǎn)換身體位置可以促進生物電的活動。</p><p>　　圖3-5股骨正常位置 </p><p>　　座椅的設(shè)計必須能讓人經(jīng)常地改變

97、自己的姿勢和位置，以便減輕壓力和活動伸展各部分肌肉。</p><p>　　3.2.3體壓分布與坐姿疲勞</p><p>　　人在坐姿狀態(tài)下，體重作用在座面和靠背上的壓力分布稱為坐態(tài)體壓分布，它與坐姿及座椅的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，對于體壓的研究是目前人們對座椅進行研究的主要方法和參數(shù)。體壓分布的測量一般采用等高線的形式反映壓力分布狀況。</p><p>　?。╝）靠背(b)

98、座墊</p><p>　　圖3-6人體在靠背和座墊上最適宜的體壓分布</p><p>　　就座者的骨盆可以比喻為倒立的錐體，與椅面接觸的主要是臀部兩塊薄肌肉層下的坐骨。人體大約75%的重量需由骨盆下兩塊面積為25cm2左右的坐骨支點 (薄肌肉層支承)承受。由坐骨向外，壓力逐漸減少。為了減少臀部下部的壓力，座面一般應(yīng)設(shè)計成軟墊，其柔軟程度以使坐骨出支承人體的60%左右的重量為宜，采用軟性坐墊

99、，增大臀部與座面的接觸面積，就改善了這種壓力集中的現(xiàn)象，使整個臀部均承擔(dān)體重的壓力，減緩坐骨下支點處的疲勞，從而可以延長就座時間。但是，不論什么座面，保持一種固定的坐姿時間過長，臀部細血管內(nèi)參加循環(huán)的血液量就會減少，控制身體下部生理機能的功能將會下降，這種持續(xù)的復(fù)合作用在肌肉上會引起擠壓疲勞。只有不斷地活動身體才能使身體的各個部分延遲疲勞的到來，對于腰肌也是這樣，盡管不同的坐姿對腰椎彎曲形狀的影響不同，有的小些有的大些，但是不論哪種姿勢

100、，長時間采取一種坐姿總會產(chǎn)生靜力疲勞。因此，任何一種座椅在設(shè)計時都應(yīng)考慮變換坐姿的可能性。</p><p>　　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，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坐椅面上。圖3-7為座椅各部位的受力分布。</p><p>　　圖3-7座椅各部位的受力分布</p>

101、<p>　　3.3 汽車座椅系統(tǒng)強度特性研究</p><p>　　汽車座椅的強度特性是影響座椅安全性的主要因素。汽車座椅強度直接關(guān)系到座椅的安全性，是座椅安全性設(shè)計的首要內(nèi)容。汽車行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷，汽車座椅必須有足夠的強度，以確保座椅上的人所受的傷害最小;座椅的壽命應(yīng)該足夠長，不至于過早變形或損壞;受沖擊載荷作用時，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴重變形等損壞現(xiàn)象。從座椅所受載荷的形式上分，汽車座椅的

102、強度可分為座椅的靜強度，沖擊強度和疲勞強度。座椅靜強度特性直接影響座椅的安全性和乘坐舒適性，是座椅設(shè)計中的重要問題。在靜態(tài)載荷作用下，座椅軟墊對強度特性的影響很小，因此座椅的靜強度特性主要是針對座椅骨架而言的。</p><p>　　3.3.1座椅的靜強度</p><p>　　汽車座椅承受的載荷在實際工況中非常復(fù)雜，很難在試驗室中再現(xiàn)，于是人們以靜態(tài)加載的方式將各種工況折算為一種極限載荷來研

103、究座椅的承載能力。各國的座椅強度標準中都規(guī)定了座椅必須達到的靜強度要求來作為衡量承載能力的統(tǒng)一標準。由于在靜態(tài)載荷作用下軟墊的影響很小，所以座椅靜強度問題的研究主要集中于座椅骨架結(jié)構(gòu)形式和材料兩個方面。在傳統(tǒng)的整體式座椅結(jié)構(gòu)中，靠背骨架通過座墊骨架與滑道相連接，當靠背承受載荷時，力的傳遞路徑過于復(fù)雜;八十年代末期出現(xiàn)的分離式座椅骨架結(jié)構(gòu)將靠背骨架直接與滑道相連，不但可以簡化載荷的傳遞路徑，可以有效地提高座椅靜強度，尤其適合于整體約束式座

104、椅的設(shè)計。根據(jù)座椅骨架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況，設(shè)計人員可以采用合理的截面形式，在保證強度的前提下降低座椅的重量。為了達到這一目的，現(xiàn)代汽車座椅中除了采用異型截面薄壁桿件外，越來越多的使用了復(fù)合材料。例如用鎂合金作為座椅骨架的主要材料，在滿足強度要求的條件下，總重量可以降低40%(約5.5kg)。</p><p>　　1、座椅系統(tǒng)靜強度法規(guī)</p><p>　　汽車座椅的靜強度是指座椅承受靜態(tài)載

105、荷的能力，它是對座椅結(jié)構(gòu)提出的基本強度要求。作為聯(lián)系人與車的一個重要部件，座椅承受著復(fù)雜的載荷。一方面，由于路面的凸凹不平，汽車行駛時車體產(chǎn)生的隨機振動對汽車座椅產(chǎn)生隨機動載荷;另一方面，汽車行駛中要經(jīng)歷起步、加速、制動等復(fù)雜工況，汽車座椅因此承受著很大的沖擊載荷。由于在試驗室中很難再現(xiàn)這些復(fù)雜工況，研究人員將各種工況的極限情況折算為等效的靜態(tài)載荷，作為評定座椅承載性能的標準。</p><p>　?。?） 座椅總