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乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
摘要:随着现代经济的飞速进展,汽车成为人们生活的必需品,人们对汽车的舒适性和平安性有了更高的要求,座椅是影响汽车的舒适性和平安性主要的一部分,本文通过对乘用车座椅的结构、性能、设计要求等对座椅的乘坐舒适性进行分析—建模—数据分析—设计—评估;对平安性进行分析—建模—试验—结果分析—设计,平安带作为座椅平安的主要配置,提出在车上装配平安气囊的状况下,平安带在肯定条件下的断裂及座椅在肯定条件下的移动变形,更有助于对乘员的爱护。进而提出在综合考虑与平安气囊匹配的状况下,平安带该断就断、座椅该动就动的新的设计理念,最终介绍了CAD在座椅设计中的应用。
关键词:舒适性;平安性;人机工程学;CAD
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
TheDesignOfPassengerSeats
Abstract:Withtherapiddevelopmentofmoderneconomy,carhasbecomeanecessityforpeople'slives,People'scarcomfortandsafetyhavehigherrequirements,Affectingthecarseatcomfortandsafetyofthemainpartofthispaper,thestructureofthepassengerseat,performance,designrequirements,suchasseatingcomfortanalysis-modeling-dataanalysis-Design-Evaluation;ofsecurityanalysis-Modeling-Testing-Analysis-Design,safetyseatbeltsasthemainconfiguration,theairbagassemblyinthevehicle,theseatbeltsundercertainconditions,andtheseatofthefractureundercertainconditions,themovementanddeformation,,theseatbeltonthebrokenoff,seatsthatmoveonthedynamicnewdesignconcept,andfinallyintroducedintheseatdesignofCADapplications.
Keywords:comfort;safety;ergonomics;CAD
目录
1绪论 1
乘用车座椅的结构 1
座椅的设计要求 3
本文争辩的目的和意义 3
2乘用车座椅的乘坐舒适性 4
乘用车座椅的静态舒适性 4
舒适乘坐姿势 4
合理的体压分布 4
驾驶姿势的舒适角 5
良好的横向稳定性 5
乘用车座椅的动态舒适性 5
乘用车座椅乘坐动态舒适性评价方法 6
乘坐舒适性数评估 7
乘坐舒适性数R(用阅历公式) 8
3乘用车座椅舒适性的设计与优化 9
座椅的振动参数选择 9
座椅的振动参数 9
座椅的传递特性 10
座椅相对阻尼系数的选择 11
座椅刚度的选择 11
座椅可变刚度设计 11
座椅减振系统弹簧刚度的设计 11
两种方案车载试验曲线 13
座椅的人机工程分析 14
坐姿的生理形态 14
座椅的设计 16
靠背参数的设计 16
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
靠背曲线的优化 17
优化模型的建立 17
约束条件 19
优化前后的数据点及拟合曲线 19
优化算法及实现过程 20
4乘用车座椅的平安性 21
座椅的主动平安性 21
座椅的被动平安性 21
平安带的种类和性能要求 23
23
乘用车座椅与平安带设计的新理念 25
型车台车试验中平安带和座椅的分析 25
型车台车试验中平安带和座椅的分析 26
从能量角度分析平安带的断裂及座椅的移动 27
平安带和座椅设计的新理念分析 27
乘用车座椅平安设计的内容 29
座椅强度的设计 29
座椅结构型式的设计 29
靠背的设计 29
座垫的设计 29
头枕的设计 30
座椅调角器的设计 30
5乘用车座椅计算机帮助设计方法 32
34
34
静态参数选择 36
乘用车强度计算 36
乘用车座椅设计图的绘制 37
计算机帮助设计(CAD)简介 37
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅计图库 38
座椅零部件及总成参数化设计 39
座椅绘图软件界面设计 40
6结论与展望 41
参考文献 42
指导老师简介 43
致谢 44
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
1绪论
乘用车座椅属于乘用车的基本装置,在乘用车中它将人体和车身联系在一起,是乘用车的重要平安部件,它直接关系到乘员的乘坐舒适性和平安性,伴随汽车的诞生而消灭。1886年德国人戴姆勒制成了最早的汽车座椅,其座垫是以棉花等软填料作为芯子,靠背是用木板和木条围成。
一百多年来,随着乘用车的进展和人们要求的不断提高,乘用车座椅已不是单纯满足乘坐和美观需要的车身部件,而是关系到乘用车的乘坐舒适性和平安性,集人机工程学、机械振动、把握工程、有限元分析、计算机硬件和软件的结合分析等为一体的系统工程产品。
乘用车座椅一般由头枕、靠背、调整装置、座垫和座椅连接件组成,如图1所示:
图1乘用车座椅结构示意图
乘用车座椅骨架是乘用车座椅的基础结构,可分为靠背骨架和座垫骨架两部分。座椅骨架常用轧制型材(钢管、角钢)制成或用钢板冲压焊接而成,并用螺钉直接固定或通过座椅调整机构固定在车身上。座椅调整装置、靠背倾斜角调整装置、限位装置等是与座椅相关的一些机械装置。其中座椅调整装置是安装在座垫骨架和地板之间,调整座椅与地板的前后和上下位置的机械装置。靠背倾斜角调整装置安装在座垫骨架和靠背骨架之间,用来调整座椅靠背角度的机械装置。
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的分类方法很多,按功用可分为:驾驶员座椅、乘员座椅、儿童平安座椅;按外形可分为:分别式、戽斗式半分别式、长凳式;按性能可分为:固定式、可拆式、调整式;按乘坐人数可分为:单人、双人、多人等。
近年来,随着汽车工业的进展,间续开发出很多具有特殊功能的座椅,如冷热可调式座椅、防下滑式座椅、带按摩功能的座椅、带电子记忆调整装置的座椅、空气悬挂式座椅等,使乘坐舒适性、平安性及便利性得到提高。虽然带有各种功能、供应各种需要的座椅种类很多,但是,从对座椅的争辩角度来看,乘用车座椅(驾驶员座椅)可分为两大类,即固定式座椅及悬挂式座椅,而悬挂式座椅又分为机械减振式及空气悬挂式座椅。
座椅通过对人体供应合理的体压分布,可以有效的保证人体在车辆行驶过程中的平衡与平稳,从而为人体供应良好的支撑。座椅的主要作用是:
⑴为驾驶员定位,保证驾驶员对乘用车系统的视野,并实现驾驶员对乘用车操纵系统的把握。
⑵在重要的人体结构点上支撑人体,使乘客在乘用车行驶中保持平稳。
⑶为乘客供应平安舒适的环境,削减路面激励对乘员的影响,缓和和衰减由车身传来的冲击和振动;座椅中各种人性化的附属设备以及豪华配置,能为乘员供应优越的乘坐环境供应保证。
⑷在乘用车受到撞击时最大限度的爱护乘员的平安。合理的配置头枕和靠背的软垫,防止驾驶员或乘员的颈部以及头部在乘用车发生碰撞时受到意外损害等。
可见,乘用车座椅对乘用车的行驶平顺性、乘坐舒适性、平安性有很大影响,乘用车座椅设计越来越受到人们的重视。
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
座椅的功用是在规定的条件下,能够为驾驶员和乘员供应舒适的位置并保证乘员的平安。可见,座椅的平安性及舒适性是其最重要的功能,也是各类座椅的设计、研发中必需作着重解决的问题,依据座椅的功用及工作特点有以下的设计要求:
⑴座椅的尺寸和外形应使人体具有合适的坐姿,感受良好,并能调整其尺寸与位置以保证乘坐舒适。
⑵座椅应有良好的动态舒适性,以缓和与衰减车身传给人体的冲击和振动,使驾驶员在各种道路条件下长期工作不感到疲惫,乘员在行驶中感到舒适。
⑶座椅应有足够的强度和刚度,寿命长。并能在发生交通事故时尽量削减乘员的受伤程度,即具有足够的座椅平安性。
⑷制造工艺简洁,质量小,成本低。
⑸能保证视野良好,驾驶员工作时操作便利,座椅调整轻松。
⑹外形及颜色美观大方,与车身内饰及整车外观协调。
⑺座椅布置及性能应符合车辆用途及总体设计要求。
本文是通过实际生活中的一些现象进行分析,发觉人们的晕车现象和汽车在发生交通事故时人的死亡率格外高,据统计有很多交通事故人的死亡率与座椅的设计有很大关系,晕车就更不用说了,本文就这两方面的问题进行了分析,达到使人们的晕车现象削减和死亡率降低,即提高车辆的舒适性和平安性。
要解决乘用车的舒适性和平安性,座椅是我们首先考虑的,座椅的设计可以很好的解决以上两个问题。
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
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2乘用车座椅的乘坐舒适性
乘用车乘坐的舒适性是乘用车开发和争辩的重要课题之一,座椅的舒适性是乘用车乘坐舒适性重要组成部分,包括动态舒适性、静态舒适性和活动舒适性。座椅的动态舒适性(平顺性)是指其对传给人体的振动和冲击所能起到的缓冲及减振力量;静态舒适性是指座椅在静止状态下供应应人体的舒适特性,主要与座椅尺寸参数、表面质量、调整特性等有关;活动舒适性是驾驶员和乘员在车内正常活动(如操纵方向盘)的舒适程度,主要与座椅和车内其他部件的布置有关。
人体工程学是依据人体解剖学、生理学和心理学等特征,了解并把握人的活动力量和其极限,使生产器具、生活用具、工作环境等和人体功能相适应的科学。座椅静态舒适性是人体工程学在座椅设计中的具体应用,通过人体舒适坐姿、合理的体压分布、人体测量基本数据和视觉美学等使座椅的设计满足人的生理和心理要求,为乘员供应舒适、平安的驾驶和乘车条件。
座椅的静态舒适性主要指舒适乘坐姿势、合理的体压分布、驾驶姿势的舒适角、良好的横向稳定性等。
最舒适的乘坐姿势要求:
⑴腰曲外形应保持正常的生理弯曲而不受载变形,腰部的肌肉应处于松弛休息状态。
⑵腹部通向大腿的血管和神经不受压迫,保持血液循环。
人坐着时的体压分布,也是座椅设计中应当考虑的重要因素。人坐在座椅上,人体与座椅之间的接触压力分布,称为体压分布。座椅的体压分布分为座垫压力分布和靠背压力分布,它由座垫和靠背的外形及硬度分布来保证。体压分布和乘坐姿势相互影响。人体工程学争辩表明,座椅面应坚实平坦,硬度不够,过于松软的椅面,使臀部与大腿的肌肉受压面积大,不仅增加了躯干的不稳定性,而且不易转变坐姿,简洁产生疲惫,恰当的座椅设计应使人坐着时的压力分布合理。
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
乘用车座椅的设计
依据人体工程学争辩,最适宜的体压分布应保证:
⑴人体的大部分质量应以较大的支撑面积,较小的单位压力合理地分布到座垫和靠背上。
⑵压力分布从小到大平滑过渡,避开突然变化。
为了减轻驾驶时的不适与疲惫,驾驶员身体各部分之间的夹角应保持在合理的范围内。
由于乘用车的转弯、倾斜、侧滑等,造成乘用车上的乘员在座位上产生横向滑动。因此,乘用车座椅必需具备阻滞乘员横向滑移的功能,从而维持乘员的稳定,保证驾驶员的正常操纵位置,提高座椅的乘坐平安感。
来自路面的振动(或激励)通过轮胎、乘用车悬架和座椅三个减振环节传递到人体,每一部分的传递特性都影响乘员的舒适程度。与轮胎和悬架相比,转变座椅动态参数对乘用车的其他使用性能没有影响,而且制造便利易行,周期短、见效快。因此,争辩和改善座椅动态性能对于提高乘用车乘坐舒适性有着格外重要的意义。乘用车座椅的振动特性参数有两个:一个是刚度,它打算座椅的共振频率;另一个是阻尼系数,它打算座椅的振动衰减特性。乘用车座椅的动态舒适性还与人体的振动特性亲密相关。振动对人体的直接影响涉及躯干和身体局部的生物动态反映行为、生理反应、性能减退和敏感度障碍,如晕车等不良症状。在乘用车的座椅动态舒适性设计时,应尽量避开人体较为敏感的振动区域。客观的生理学因素、主观的心理学因素和评价者的差异都将影响对座椅舒适性的评价。
乘用车座椅的设计
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