适合中国人的乘用车座椅结构分析和设计【字数：14729】
汽车已经成为了大家生活中不可缺少的东西，汽车座椅作为重要部件之一，也受到了广泛关注。国内外很多厂商都以设计制造出舒适、安全和高效能的汽车为目标，但汽车整车的安全性与舒适性不仅仅与车身底盘有关，汽车座椅作为汽车中的不可或缺的重要组成部分,它的结构设计至关重要。本文通过对乘用车座椅结构进行分析与设计，得出最佳参数，为驾驶员提供安全舒适的驾驶环境。本论文通过结合人体工程学研究乘用车座椅的组成结构，安全性方面研究座椅的尺寸要求，计算靠背强度、头枕强度以及安全带的强度。首先结构进行受力分析，然后计算出最大力矩、弯矩、应力等，最后分析公式数据得出结论。静态舒适性方面以安全性为基础，结合人体坐姿生理特性，分析了座椅的轮廓尺寸，扶手、头枕应处的位置以及坐垫所使用的泡沫的硬度，然后结合实际情况设计出合理的座椅模型。本文在乘用车座椅的安全性方面根据国家规定的座椅强度设计，对乘用车座椅进行了公式并分析出了座椅靠背，头枕和坐垫的强度参数。在静态舒适性方面归纳总结了坐垫离去点、坐垫长度、坐垫宽度、场景宽度、坐垫角、坐垫厚度、头枕最高位置的高度、靠背高度、扶手宽度、坐垫泡沫压陷硬度、靠背泡沫压陷硬度、扶手泡沫压陷硬度等参数。本文的研究结果希望可以为中国汽车座椅行业提供理论依据，让他们可以设计出更安全、更舒适的汽车座椅。
目录
摘要 II
1.绪论 1
1.1汽车座椅概述 1
1.2乘用汽车座椅发展趋势 2
1.3汽车座椅结构分析和设计的国内外研究现状 4
1.3.1国内研究现状 4
1.3.2国外研究现状 5
1.4本论文的研究方向和内容 7
2 人体工程学在乘用车座椅中的应用 8
2.1人体工程学 8
2.1.1乘用车座椅的静态舒适性 8
2.1.2乘用车座椅的动态舒适性 9
2.2中西人体差异 9
2.2.1人体尺寸数据 9
2.2.2中西方人体尺寸区别 10
2.2.3中西方人体尺寸对比结果 11
3乘用车座椅的安全性分析与设计 13
3.1座椅尺寸技术要求 13
3.1.1头枕尺寸 13
3.1.2坐 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
垫尺寸 13
3.2座椅强度设计 14
3.2.1靠背强度分析计算 14
3.2.2头枕强度设计 16
3.2.3安全带强度设计 18
3.3本章小结 20
4乘用车座椅的静态舒适性尺寸设计 21
4.1人体坐姿生理特性 21
4.2座椅轮廓及尺寸 22
4.2.1座椅坐垫 22
4.2.2座椅靠背 23
4.2.3腰部支撑轮廓 24
4.3座椅扶手的位置 25
4.4头枕的位置 25
4.4.1人体头部与头枕高度 26
4.4.2头部安全与头枕 27
4.5泡沫硬度与舒适性 28
4.6本章小结 29
5.总结 30
参考文献 31
致 谢 32
1.绪论
1.1汽车座椅概述
汽车座椅的主要使命是为驾驶者提供驾驶环境，让驾驶员享受开车的过程。当汽车发生事故时,汽车座椅能最大限度的保护驾驶员以及乘员的生命安全，并且汽车座椅对防止事故发生有一定的作用。为了确保驾驶员安全驾驶汽车，需要座椅确保驾驶员的视野，即H点符合车辆布局设计的要求。因此，在设计汽车座椅的过程中，座椅的上下调节行程需要适应人体不同百分之一的视野。由于汽车受到来自外部环境的干扰，例如转向，制动，加速等，驾驶员和乘员的身体将不可避免地来回移动，左右移动。这需要座椅将人限制在安全驾驶区域以最大程度地控制汽车。造成交通事故的罪魁祸首往往是驾驶员本身的原因，这些是可以避免的[1]，我们可以通过改善座椅的结构来为驾驶员提供舒适的驾驶环境，以便降低驾驶疲劳，确保驾驶安全性。
/
图11 汽车座椅
Figure 11 car seats
汽车座椅系统由多种设计组件，部件和零件组合而成。目前大多数汽车座椅都是由头枕组件，靠背组件，坐垫组件以及塑料装饰盖组成的。
/
图12 座椅结构
Figure 12 seat structure
汽车座椅具有高技术要求，难以制造，并且占整个车辆的高成本。汽车座椅是乘坐者并且与车辆集成或分离的乘坐。调节装置包括高度调节，滑道，躺椅和缓冲前倾调节等，它控制着安全与舒适。除了内饰的外观和感觉外，它还在大型机的整体安全技术中发挥着重要作用。因此，汽车座椅的技术要求较高，尤其是核心部件制造难度很大，而且必须实现高制造精度和高强度。根据2016年中国工业信息网的计算，一般汽车座椅的平均价格约为8501050美元，中档汽车的平均价格约为14001600美元。高端甚至超过2000美元，许多手动汽车座椅的成本占车辆总成本的5％。除了发动机和变速箱之外，它还是最昂贵的汽车零部件之一。
1.2乘用汽车座椅发展趋势
中国汽车座椅行业未来有巨大的发展空间，越来越多的人将汽车作为出行工具，接下来一段时期汽车行业会稳步发展，从而促使座椅需求量增大。在我国，很多汽车制造商的工作重心和发展目标都放在乘用车座椅市场，究其原因就是私人的乘用车的数量远远大于商务车 [2]。
/
图123 2018年19月中国乘用车产量和增长趋势
Figure 13 the yearonyear growth trend of passenger car production in China from January to September in 2018
/
图13 20112018年我国汽车座椅市场的规模发展
Figure 13 from 2011 to 2018, Chinas auto seat market size trend
汽车座椅的安全性是重中之重也是一切发展的基础。以安全性为基础汽车座椅未来会向舒适化、智能化、轻量化方面发展。很快我们将迎来智能驾驶的时代，但是据了解智能驾驶的测试项目和测试标准目前还没有落实，希望政府能早日做好准备。
汽车轻量化是汽车发展的方向之一，从21世纪开始，减轻汽车的整备质量已经受到了社会的关注，经过制造商的努力大部分车辆的重量已经是原来的85%了。据估计整车还可以继续减轻重量，于是各路汽车座椅厂商各显神通，从汽车座椅下手。要想减轻座椅的重量要从设计方法，制造手艺和材料下手。然而目前设计和制造方面没有很大的进展，但是使用新型轻质材料方面取得了重大收获，其中做出重大贡献的要数江森，佛吉亚，李尔三家公司。江森自主研究开发的江森自控CAMISMA项目使传统座椅成功减重40%，并保证了汽车座椅的安全性；佛吉亚与罗地亚通力合作使常规座椅减重超过30%。
目前有新型材料，它们应用于各个行业。但就现在而言，拥有良好的材料性的轻金属材料会更容易受到制造商的青睐。但是随着工艺水平的不断进步，相信很多企业肯定更喜爱高强度钢等新型材料，因为当工艺成熟后，这些新型材料更容易获取，不但能够有助于减轻汽车的重量，而且可以使座椅的厚度减薄，给乘员带来更舒适体验。炭纤维是一种及其昂贵的材料，即使拥有良好的性能，但目前也只会应用于某些超级跑车上，但是碳纤维的未来不可限量，一旦有了低成本的可靠获取方式，那么它会给汽车座椅轻量化带来巨大的惊喜。
目录
摘要 II
1.绪论 1
1.1汽车座椅概述 1
1.2乘用汽车座椅发展趋势 2
1.3汽车座椅结构分析和设计的国内外研究现状 4
1.3.1国内研究现状 4
1.3.2国外研究现状 5
1.4本论文的研究方向和内容 7
2 人体工程学在乘用车座椅中的应用 8
2.1人体工程学 8
2.1.1乘用车座椅的静态舒适性 8
2.1.2乘用车座椅的动态舒适性 9
2.2中西人体差异 9
2.2.1人体尺寸数据 9
2.2.2中西方人体尺寸区别 10
2.2.3中西方人体尺寸对比结果 11
3乘用车座椅的安全性分析与设计 13
3.1座椅尺寸技术要求 13
3.1.1头枕尺寸 13
3.1.2坐 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
垫尺寸 13
3.2座椅强度设计 14
3.2.1靠背强度分析计算 14
3.2.2头枕强度设计 16
3.2.3安全带强度设计 18
3.3本章小结 20
4乘用车座椅的静态舒适性尺寸设计 21
4.1人体坐姿生理特性 21
4.2座椅轮廓及尺寸 22
4.2.1座椅坐垫 22
4.2.2座椅靠背 23
4.2.3腰部支撑轮廓 24
4.3座椅扶手的位置 25
4.4头枕的位置 25
4.4.1人体头部与头枕高度 26
4.4.2头部安全与头枕 27
4.5泡沫硬度与舒适性 28
4.6本章小结 29
5.总结 30
参考文献 31
致 谢 32
1.绪论
1.1汽车座椅概述
汽车座椅的主要使命是为驾驶者提供驾驶环境，让驾驶员享受开车的过程。当汽车发生事故时,汽车座椅能最大限度的保护驾驶员以及乘员的生命安全，并且汽车座椅对防止事故发生有一定的作用。为了确保驾驶员安全驾驶汽车，需要座椅确保驾驶员的视野，即H点符合车辆布局设计的要求。因此，在设计汽车座椅的过程中，座椅的上下调节行程需要适应人体不同百分之一的视野。由于汽车受到来自外部环境的干扰，例如转向，制动，加速等，驾驶员和乘员的身体将不可避免地来回移动，左右移动。这需要座椅将人限制在安全驾驶区域以最大程度地控制汽车。造成交通事故的罪魁祸首往往是驾驶员本身的原因，这些是可以避免的[1]，我们可以通过改善座椅的结构来为驾驶员提供舒适的驾驶环境，以便降低驾驶疲劳，确保驾驶安全性。
/
图11 汽车座椅
Figure 11 car seats
汽车座椅系统由多种设计组件，部件和零件组合而成。目前大多数汽车座椅都是由头枕组件，靠背组件，坐垫组件以及塑料装饰盖组成的。
/
图12 座椅结构
Figure 12 seat structure
汽车座椅具有高技术要求，难以制造，并且占整个车辆的高成本。汽车座椅是乘坐者并且与车辆集成或分离的乘坐。调节装置包括高度调节，滑道，躺椅和缓冲前倾调节等，它控制着安全与舒适。除了内饰的外观和感觉外，它还在大型机的整体安全技术中发挥着重要作用。因此，汽车座椅的技术要求较高，尤其是核心部件制造难度很大，而且必须实现高制造精度和高强度。根据2016年中国工业信息网的计算，一般汽车座椅的平均价格约为8501050美元，中档汽车的平均价格约为14001600美元。高端甚至超过2000美元，许多手动汽车座椅的成本占车辆总成本的5％。除了发动机和变速箱之外，它还是最昂贵的汽车零部件之一。
1.2乘用汽车座椅发展趋势
中国汽车座椅行业未来有巨大的发展空间，越来越多的人将汽车作为出行工具，接下来一段时期汽车行业会稳步发展，从而促使座椅需求量增大。在我国，很多汽车制造商的工作重心和发展目标都放在乘用车座椅市场，究其原因就是私人的乘用车的数量远远大于商务车 [2]。
/
图123 2018年19月中国乘用车产量和增长趋势
Figure 13 the yearonyear growth trend of passenger car production in China from January to September in 2018
/
图13 20112018年我国汽车座椅市场的规模发展
Figure 13 from 2011 to 2018, Chinas auto seat market size trend
汽车座椅的安全性是重中之重也是一切发展的基础。以安全性为基础汽车座椅未来会向舒适化、智能化、轻量化方面发展。很快我们将迎来智能驾驶的时代，但是据了解智能驾驶的测试项目和测试标准目前还没有落实，希望政府能早日做好准备。
汽车轻量化是汽车发展的方向之一，从21世纪开始，减轻汽车的整备质量已经受到了社会的关注，经过制造商的努力大部分车辆的重量已经是原来的85%了。据估计整车还可以继续减轻重量，于是各路汽车座椅厂商各显神通，从汽车座椅下手。要想减轻座椅的重量要从设计方法，制造手艺和材料下手。然而目前设计和制造方面没有很大的进展，但是使用新型轻质材料方面取得了重大收获，其中做出重大贡献的要数江森，佛吉亚，李尔三家公司。江森自主研究开发的江森自控CAMISMA项目使传统座椅成功减重40%，并保证了汽车座椅的安全性；佛吉亚与罗地亚通力合作使常规座椅减重超过30%。
目前有新型材料，它们应用于各个行业。但就现在而言，拥有良好的材料性的轻金属材料会更容易受到制造商的青睐。但是随着工艺水平的不断进步，相信很多企业肯定更喜爱高强度钢等新型材料，因为当工艺成熟后，这些新型材料更容易获取，不但能够有助于减轻汽车的重量，而且可以使座椅的厚度减薄，给乘员带来更舒适体验。炭纤维是一种及其昂贵的材料，即使拥有良好的性能，但目前也只会应用于某些超级跑车上，但是碳纤维的未来不可限量，一旦有了低成本的可靠获取方式，那么它会给汽车座椅轻量化带来巨大的惊喜。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/453.html
