汽車設(shè)計課程設(shè)計(座椅設(shè)計)

1、<p>　　《汽車車身結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計說明書</p><p>　　題目： 《汽車座椅設(shè)計》 </p><p>　　院 （系）： 交通運輸與物流學院 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p&

2、gt;<p>　　專業(yè)班級： 09級交通運輸2班 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　設(shè)計時間： 2012.6.25——2012.6.29 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要…………

3、……………………………………………………2</p><p>　　關(guān)鍵詞………………………………………………………………2</p><p>　　第1章緒論……………………………………………………………3</p><p>　　第2章基礎(chǔ)理論……………………………………………………4</p><p>　　2.1汽車座椅的性能………………………………

4、………………………4</p><p>　　2.2汽車座椅的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………5</p><p>　　2.3汽車座椅設(shè)計的基本原則………………………………………………………6</p><p>　　2.4.汽車座椅的舒適…………………………………………………………………7</p><p>　　2.5汽車座椅的

5、體壓分布………………………………………………………9</p><p>　　2.6 汽車座椅的人體尺寸的研究 ………………………………………………………9</p><p>　　2.7汽車座椅上人體坐姿功能尺寸…………………………………………………12</p><p>　　2.8座椅設(shè)計的主要參數(shù)……………………………………………………………13</p>

6、<p>　　第3章汽車座椅的UG圖……………………………………16</p><p>　　第4章結(jié)論………………………………………………………… 18</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………19</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　眾所周知，

7、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、科學地運用其中。在設(shè)計中必須將人的

8、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。現(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)品的外觀造型和人機工程學設(shè)計。</p><p>　　駕駛員駕駛姿勢直接影響著駕駛員的舒適和健康，關(guān)

9、系著是否能夠安全、高效準確地駕駛。同時它還決定著舒適程度，以及長期駕駛是否對駕駛員造成生理和心理上的有害的影響。本文結(jié)合人機工程學的知識，從人的心理，生理特點出發(fā)并結(jié)合汽車振動特性，視野范圍以及空間分布來分析人與座椅的相互關(guān)系和相互作用，從而得出能符合人機工程學標準的，并將舒適性、安全性都考慮到位的汽車座椅的設(shè)計。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：人機工程學 座椅 坐姿 舒適度</p><p&g

10、t;<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

11、駕乘舒適性和安全性，集人機工程學、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

12、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

13、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。</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

14、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

15、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?？梢?，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><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

16、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

17、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>　　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

18、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，能為乘員提供優(yōu)越的駕乘環(huán)境。</p><

19、;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><b>　　第2章 基礎(chǔ)理論</b></p><p>　　2.1 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

20、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)正常活動（如操縱向盤）的舒適程度，主要與座椅和車內(nèi)其他部件的布置有關(guān)。&l

21、t;/p><p>　　（1）汽車座椅的靜態(tài)舒適性</p><p>　　人機工程學是根據(jù)人體解剖學、生理學、心理學等特征，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。座椅靜態(tài)舒適性是人機工程學在座椅設(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)

22、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

23、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。</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

24、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><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

25、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>　?。?）汽車座椅的被動安全性</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

26、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。</p><p>　　圖2-1 帶側(cè)碰氣囊的座椅</p><p&g

27、t;　　2.2汽車座椅的結(jié)構(gòu)</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、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

28、靠背骨架和座墊骨架兩部分。如下圖2－2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?/p>

29、度調(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。</p><p>　　2.3 汽車座椅設(shè)計的基本原則 </p><p><b>　?。?）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。&l

30、t;/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，并符合常人的習慣且操縱力量適中。</p><p><b>　　（3）乘坐舒適</b></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

31、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

32、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；

33、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>　　2.4汽車座椅的舒適</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2-3所示，其中椎骨自上而下又分為頸椎(共7節(jié))、胸椎(共12節(jié))、腰椎(共

34、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、骸骨和椎間盤承擔人體坐姿的主要負荷。</p><p>　　圖2-3 人體脊椎構(gòu)造 圖2-4 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

35、變粗變大。腰椎部分承擔體重最大，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2-4所示，在此情況下，椎骨的支承表面相互位置正常，椎間盤沒有錯位的趨勢。一旦人體改變這

36、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2-2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)，軀干與大腿之間必須有大約135”的夾角，并且座椅的設(shè)計應(yīng)使坐

37、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);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

38、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，上支承點為肩腳骨提供憑靠，稱為肩靠，其位置相當于第5

39、~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

40、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2-5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，造成盟邦肌肉承受反常的壓迫，從而引起不舒適感。故需注意避免采用斗形座

41、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2-5股骨正常位置 </p><p>　　座椅的設(shè)計必須能讓人經(jīng)常地改變自己的姿勢和位置，以便減輕壓力和活動伸展各部分肌肉。

42、</p><p>　　2.5汽車座椅的體壓分布</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)座墊</p><p>　　圖2-

43、5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，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，

44、使整個臀部均承擔體重的壓力，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，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

45、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。圖為座椅各部位的受力分布。</p><p>　　2.6汽車座椅的人體尺寸研究</p><p>　　各種設(shè)備和工具等設(shè)計對象在適合于人的使

46、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

47、寸。</p><p>　　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2-1。一般人體尺寸都是在立正或正坐的姿勢狀態(tài)

48、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。</p><p>　　表.2.1我國人體基本尺寸</p><p><b>　　單位：mm</b></p><p>　　人體是一個復(fù)雜的生理體系，影響人體尺寸特征的因素很多，如國家、地區(qū)、民族、生活環(huán)境和風俗習慣等。經(jīng)多年研究，我國成年人人體尺寸的

49、國家標準GB 10000-88已經(jīng)于1987年7月開始實施，它為我國人機工程設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該標準提供了代表從事工業(yè)生產(chǎn)的法定中國成年人(男子18~66歲，女子18~55歲的人體結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)，共七個類別47項人體尺寸數(shù)據(jù)，包括人體主要尺寸、立姿人體尺寸、坐姿人體尺寸、人體水平尺寸、人體手部和足部尺寸，并分別按性別、年齡段為數(shù)列表，其中主要人體結(jié)構(gòu)尺寸如表2.2所示。</p><p><b>　　表2

50、.2人體尺寸表</b></p><p>　　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9

51、9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

52、、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2.3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。</p><p><b>　　三維H點測量裝置</b></p><p>　　人體活動空間尺寸(動態(tài)尺寸)是相對于人體靜態(tài)尺寸而言的。人體靜態(tài)尺寸，著眼于人體自然結(jié)構(gòu)，而不考慮人的姿態(tài)與活動。人體活動空間尺寸，指人體肢體末端能夠達到的三維空間范圍，著眼于人的日常姿態(tài)

53、與活動需要。人體靜態(tài)尺寸參數(shù)雖然可以解決不少工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計中有關(guān)人體尺寸的問題，但是人在操縱設(shè)備或從事某種作業(yè)時并不是靜止不動的。因此，人們更關(guān)心的是以不同姿態(tài)工作時人體的手、腳能活動的范圍。可及度是指在空間特定位置，通過改變手臂或腿部的方向及伸展長度，手或腳是否能夠觸及空間內(nèi)某一物體的評價指標。常用活動尺度表的繪制，是檢驗可及度的主要手段，是產(chǎn)品設(shè)計不可或缺的重要依據(jù)之一。在日常生活和工作中，人的動作是十分豐富的，而且會由此產(chǎn)生許許

54、多多活動空間尺度。比如，人的手臂可以上舉、平舉、側(cè)平舉、斜舉，可以推、拉、伸、屈、拿、送，沿著不同的方向或角度轉(zhuǎn)動;可以單臂動作、雙臂動作、上臂動作、下臂動作、雙臂同時動作、上下臂協(xié)調(diào)動作等等。人的手腕也可以有不少動作方向，人的手指則更為靈活。人的腿腳動作同樣多不勝舉。如果把人的頭部、軀干與四肢協(xié)調(diào)配合起來，同時動作，其動作方向、動作幅度、動作數(shù)量，幾乎可以多到無法統(tǒng)計</p><p>　　表2.3人體各部分和身

55、高的比例(H指身高)</p><p>　　2.7人體坐姿功能尺寸</p><p>　　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。</p><p>　　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

56、面、調(diào)節(jié)配件配置是的功效學要求。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2.6表示的是人體各關(guān)節(jié)之間的關(guān)系。</p><p>　　圖2.6 舒適的坐姿關(guān)節(jié)角度</p><p>　　(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

57、把它當作初始基準。</p><p>　　(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。</p><p>　　(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。</p><p>　　(4)座具參考點: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。

58、以上三個基準點，可以通過一定的尺寸相互換算。</p><p>　　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。

59、</p><p>　　2.8座椅設(shè)計的主要參數(shù)</p><p>　　座椅設(shè)計的主要參數(shù)有：座墊深度、座墊寬度、座墊高度、座墊角度、座墊與靠背的夾角、靠背寬度、靠背高度。</p><p>　　座椅靜態(tài)參數(shù)的選取原則：正常姿勢下人體尺寸是座椅幾何尺寸確定的基準，以下是座椅主要參數(shù)的選取方法：</p><p>　　1、椅面高度：椅面高度應(yīng)使乘員員大

60、腿接近水平、小腿自然放置，即保證不因椅面過高而使大腿肌肉受壓，又保證不因椅面過低而增加背部肌肉負荷，根據(jù)經(jīng)驗取高度為350mm。</p><p>　　2、座寬：座寬指的是通過R點且與座椅中心平面垂直的垂面上坐墊的最大寬度。座寬必須能容納身材粗壯的人。參考尺寸為臀寬，以女性群體尺寸上限為設(shè)計依據(jù);為使乘員能調(diào)整坐姿，座寬取適當大于臀寬。座寬亦不能太大，否則肘部必須向兩側(cè)伸展以尋取支承，這樣會引起肩部疲勞。一般轎車的

61、駕駛員及前排座椅寬度取480-520mm，由于CM9微車中排座椅為雙人座，根據(jù)競爭車型和以往開發(fā)經(jīng)驗并根據(jù)車內(nèi)空間尺寸取座寬為860mm。 </p><p>　　3、座深：指在座椅中心平面上，坐墊前緣的垂直切線至坐墊最后端線的距離。該尺寸不能太大。正確的座深應(yīng)使靠背方便地支持腰椎部位。如座深大于身材矮小者的大腿長(臀部至膝窩距)，座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣若要得到靠背的支持，則必須改變腰部正常曲線

62、;否則坐者必須向前緣處移動以避免壓迫膝窩，卻得不到靠背的支持，這兩種坐姿都是不舒適的。為適應(yīng)絕大多數(shù)駕駛員，座深應(yīng)當按照較小百分位的群體設(shè)計，這樣身材矮小者坐著舒適，身材高大的人只要小腿能得到穩(wěn)定的支持，也不會在大腿部位引起壓力疲勞一般轎車駕駛員及前排座椅深度取400-420mm，對于微車，只需滿足一般正常的需求并考慮到成本取300mm即可。</p><p>　　4、座面傾角：指座面與水平面所夾角度。座面后傾的作

63、用有兩點:一是由于重力，驅(qū)干后移，使背部抵靠靠背，獲得支持，可以降低背肌靜壓;二是防止乘坐者從坐緣滑出座面，這對于經(jīng)常處于震動顛簸環(huán)境中的駕駛員座椅非常重要。但是如果座面過分后傾，進行駕駛操作時，脊椎因身體前屈而會被拉直，破壞正常的腰椎曲線，形成一種費力的姿勢，同時還會壓迫腹部，長期駕駛會造成生理上的傷害。因此傾角不能太大，一般為5°~15°，綜合以往經(jīng)驗取傾角為10°。</p><p&

64、gt;　　5、坐墊：坐墊設(shè)計首選需確定坐墊深度和坐墊傾角。坐墊深度的設(shè)計原則是充分在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。人體在坐姿狀態(tài)下，坐骨與小腿足部構(gòu)成穩(wěn)定的支撐。坐墊深度過大時，造成人體軀干相對前移，腰部得不到良好的支撐，引起疲勞；坐墊深度過小時，會因大腿得不到良好的支撐而感到不舒適：因此，坐墊的深度應(yīng)按臀部至大腿表面全長的3/4設(shè)計，一般取400—480mm。坐墊的傾角應(yīng)兼顧安全性和舒適性，一般為2—10°，此

65、處取5°。</p><p>　　6、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</p><p>　　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。但此課題為微車且是雙排座椅，易取高度為490m

66、m，寬度為790 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°。根據(jù)經(jīng)驗和標桿車數(shù)據(jù)確定傾角為80°

67、~110°。 </p><p>　　7、頭枕：頭枕主要對乘員的頸椎起依托作用，緩解乘員的疲勞，同時，在緊急制動時，其吸能性對乘員起保護作用，防止緊急制動造成乘員受傷。設(shè)計時，根據(jù)人機布置確定頭枕的設(shè)計高度及調(diào)節(jié)范圍。頭枕型面應(yīng)符合舒適性要求。</p><p>　　頭枕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≤20cm。垂直方向拔出力≥250N，頭枕桿解鎖力≤20N，

68、頭枕桿滑動力≤35N，頭枕桿插入力≤70N,且升降調(diào)節(jié)靈活，鎖止可靠，應(yīng)符合GB 11550-1995《汽車座椅頭枕性能要求和試驗方法》中的規(guī)定。</p><p>　　8、座椅骨架：座椅骨架主要包括靠背骨架和坐墊骨架兩部分，通常采用直徑為20-25mm，壁厚為1-2mm的電焊鋼管或無縫鋼管彎曲成型方法制造；也可采用1-3mm厚的鋼板沖壓或滾扎成型的方法制造。出于成本的考慮，本課題采用直徑22mm，壁厚為1mm的鋼

69、管焊接而成。</p><p>　　9、調(diào)角器：調(diào)角器安裝在坐墊骨架和靠背骨架之間，不僅起靠背翻轉(zhuǎn)作用，而且還是靠背與坐墊的連接件，所以它也是影響乘車安全的功能件。常見的形式為調(diào)角器采用向心齒板調(diào)節(jié)機構(gòu)限位，用平面渦卷彈簧自動回位式。根據(jù)前面的要求和GB 15083-1994的強度要求，確定靠背設(shè)計角為20°，齒距為2，前調(diào)角度為30°，后調(diào)角度為90°，操作形式為手柄式。</p

70、><p>　　外觀造型從抽象到具體的思路展開：</p><p>　　第一階段：滿足座椅的基本要求的座椅設(shè)計方案；</p><p>　　第二階段：滿足人體外形尺寸的座椅設(shè)計方案；</p><p>　　第三階段：滿足人體生理特性和生理曲線，滿足不同人體的尺寸變化的可調(diào)座椅設(shè)計方案。</p><p><b>　　座椅的

71、完整模型</b></p><p>　　汽車駕駛員座椅外觀尺寸與設(shè)計依據(jù)</p><p><b>　　汽車座椅的UG圖</b></p><p><b>　　第4章 結(jié)論</b></p><p>　　無論汽車的檔次、價格高低，我們相信安全、舒適、美觀的汽車座椅對于每一位消費者來說都是必不可

72、少的。汽車座椅的設(shè)計也應(yīng)面向消費者，從消費者的需求出發(fā)，最重要的是要保證汽車座椅的安全性。從人機工程學的角度出發(fā)，進行汽車駕駛座椅的設(shè)計，使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動舒適性、操縱舒適性和安全性的必要手段。未來的人性化設(shè)計具有更加全面立體的內(nèi)涵，它將超越人們過去所局限的人與物的關(guān)系的認識，向時間、空間、生理感官和心理方向發(fā)展，同時，通過現(xiàn)代高科技技術(shù)如虛擬現(xiàn)實、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等多種數(shù)字化的形式而擴延?？偨Y(jié)國內(nèi)汽車座椅行業(yè)應(yīng)該致力于簡化座椅

73、的設(shè)計開發(fā)過程，大幅度縮短開發(fā)周期，減少開發(fā)費用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，獲得最優(yōu)化的創(chuàng)新設(shè)計產(chǎn)品，這樣才能更好地促進我國座椅行業(yè)的設(shè)計國際化、現(xiàn)代化。我們希望這種汽車座椅的設(shè)計可以更好地保護人們的腰部和頸部。同時，要想設(shè)法使駕駛員駕車時有更舒適、更安全的駕駛環(huán)境，對于當前的汽車座椅設(shè)計，高度的運用人機工程學知識，更大的提高人體舒適度，是極為必要，也是勢在必行！</p><p><b>　　參考文獻&

74、lt;/b></p><p>　　[1] 黃天澤.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計 [M].機械工業(yè)出版社. 1997.</p><p>　　[2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造 [M]. 機械工業(yè)出版社.2009.</p><p>　　[3] 王望予.汽車設(shè)計[M]. 機械工業(yè)出版社.2010.</p><p>　　[4] 濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計[M].高等