【正文】 者支撐，通過主要的支撐點(diǎn)支撐整個(gè)人體，使駕乘者在車輛行駛過程中能夠保證穩(wěn)定性；2)．在車輛發(fā)生碰撞時(shí)能夠保證駕駛員的安全，汽車座椅的強(qiáng)度直接影響到駕駛員的生命安全。汽車座椅強(qiáng)度符合國家標(biāo)準(zhǔn)可以有效的保護(hù)駕駛員的安全；3)．給駕駛員提供舒適的駕駛環(huán)境，特別是在長途駕駛過程中，減少駕駛員的疲勞感；4)．通過調(diào)節(jié)座椅得到合適的座椅位置可以使駕駛員更方便的駕駛車輛，使視野更加廣闊。 小型客車座椅的設(shè)計(jì)要求 小型客車座椅作為客車重要的部件之一，其設(shè)計(jì)要求主要應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)： 1).安全設(shè)計(jì)時(shí)首先要絕對(duì)保證駕乘者的安全，這就要求座椅要有足夠的強(qiáng)度，在發(fā)生碰撞時(shí)，座椅不會(huì)或可以減輕對(duì)乘坐者造成傷害，并能起到一定的保護(hù)作用。2).操縱方便設(shè)計(jì)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可及的位置，并符合常人的習(xí)慣且操縱力量適中。3).乘坐舒適設(shè)計(jì)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，上體通向大腿的血管不受壓迫，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不平產(chǎn)生的振動(dòng)，滿足大多數(shù)駕乘者坐姿舒適性的要求。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24).生產(chǎn)成本設(shè)計(jì)的座椅必須在滿足強(qiáng)度的要求前提下盡量選用經(jīng)濟(jì)型材料。 小型客車座椅結(jié)構(gòu)小型客車座椅（如圖 所示）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、座墊骨架和調(diào)節(jié)裝置三個(gè)部分。 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 的研究內(nèi)容和意義 研究內(nèi)容汽車座椅作為汽車重要的組成部分之一，對(duì)其性能的要求越來越高，研究的領(lǐng)域也越來越廣。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)小型客車的座椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用 CATIA 繪圖軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。通過收集分析相關(guān)資料包括座椅的國家標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及各個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。了解并掌握了駕駛員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(jī)工程學(xué)原理，結(jié)合駕駛員的操縱穩(wěn)定性、安全性與舒適性，確定了汽車座椅的結(jié)構(gòu)尺寸；學(xué)習(xí)三維制圖軟件，并繪制所設(shè)計(jì)座椅的三維實(shí)體造型。 意義現(xiàn)代人越來越多地的時(shí)間在汽車中度過，座椅的安全與舒適直接影響到人們的健康與安全。座椅是汽車與人接觸的界面，人們?cè)谶x擇汽車時(shí)，往往首先接觸第 1 章 TC圖 小型客車駕駛員座椅簡圖結(jié)構(gòu)簡圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3到的是它的座椅。汽車制造業(yè)正在迅速地向全面數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造和測試這種新方式轉(zhuǎn)化。在汽車產(chǎn)品開發(fā) CAC/CAM/CAE/PDM 環(huán)境下，傳統(tǒng)的實(shí)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(jì)階段進(jìn)入生產(chǎn)階段。實(shí)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(jì)開發(fā)周期，獲得了更短的產(chǎn)品上市時(shí)間。在汽車座椅零部件上應(yīng)用新型材料，在保證強(qiáng)度要求的前提下，提高經(jīng)濟(jì)性能。本文的研究設(shè)計(jì)工作對(duì)于提高汽車座椅的安全性和舒適性有重要的意義。 CATIA 軟件 CATIA 軟件簡介CATIA 是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。CATIA 系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的 3D 設(shè)計(jì)和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。CATIA 提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案提供了完整的 2D、3D、參數(shù)化混合建模及數(shù)據(jù)管理手段，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到最終電子樣機(jī)的建立；同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA 將機(jī)械設(shè)計(jì)，工程分析及仿真，數(shù)控加工和 CATweb 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境，特別是 CATIA 中的針對(duì)汽車、摩托車業(yè)的專用模塊,使 CATIA 擁有了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費(fèi)用的目的。 CATIA 在本設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用基于上文中對(duì) CATIA 軟件的介紹，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中該軟件得到大量的應(yīng)用。其中，涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)模塊中的曲線及曲面設(shè)計(jì)、草圖設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、工程繪圖和裝配設(shè)計(jì)等內(nèi)容，整體貫穿整個(gè)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4第 2 章 座椅的方案設(shè)計(jì) 座椅的功能設(shè)計(jì)和尺寸控制 座椅的功能設(shè)計(jì)座椅的功能設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：1). 靠背：靠背設(shè)計(jì)時(shí)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，使駕駛員保持穩(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(shí)的橫向滑動(dòng)。不同的靠背傾角會(huì)導(dǎo)致不同的椎間盤內(nèi)壓力及背部肌負(fù)荷，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合理的靠背傾角。為了提高舒適性和適合不同的駕駛員，靠背傾角應(yīng)為可調(diào)式。本設(shè)計(jì)靠背傾角調(diào)節(jié)范圍為 100176。115176。2).座墊：座墊設(shè)計(jì)主要是座墊深度和座墊傾角的確定。座墊深度的設(shè)計(jì)原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理支撐。座墊深度過大時(shí)，造成人體軀干相對(duì)前移，腰部得不到良好的支撐，引起疲勞；座墊深度過小時(shí)，會(huì)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(jì)，一般取 400～480mm。座墊的傾角應(yīng)兼顧安全性和舒適性，一般為2176。～10176。本設(shè)計(jì)座墊的深度取 450mm，座墊的傾角取 6176。3).頭枕：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，其主要作用是保障安全，頭枕的承托，可以減少頭部自由移動(dòng)的空間，降低對(duì)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(biāo)準(zhǔn) GB115501995《汽車座椅頭枕性能要求和試驗(yàn)方法》 ，汽車座椅頭枕屬汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測項(xiàng)目之一，汽車前排座椅應(yīng)裝有頭枕。頭枕有整體式和可調(diào)式，可調(diào)式頭枕在結(jié)構(gòu)上可分為二位可調(diào)和四位可調(diào)。頭枕正確的安裝位置十分重要，應(yīng)安裝在至少與耳朵上緣平齊的地方，后腦與頭枕間的距離最好不要超過 10cm。本設(shè)計(jì)采用二位可調(diào)式。4).座椅骨架：座椅骨架是座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件，必須有足夠的強(qiáng)度并通過各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的載荷試驗(yàn)，它屬于汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測項(xiàng)目之一，應(yīng)符合GB150831994《汽車座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求及實(shí)驗(yàn)方法》的規(guī)定。 座椅的尺寸控制根據(jù)人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)小型客車座椅的尺寸控制。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5坐姿是人體較自然的姿勢，有很多優(yōu)點(diǎn)。隨著自動(dòng)化程度的提高，越來越多的作業(yè)采用坐姿完成。坐姿將是操作人員未來作業(yè)的主要工作姿態(tài)。坐姿比立姿更有利于血液循環(huán)。坐姿將以腳支撐全身的狀況轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝尾恐稳?，有利于發(fā)揮腳的作用。 坐姿也存在一些缺點(diǎn)，主要是限制了人體的活動(dòng)范圍，尤其是需要上肢出力的場合，往往需要站立作業(yè)，而頻繁的起坐交替也會(huì)導(dǎo)致疲勞。長期維持坐姿還會(huì)影響人的健康, 引起腹肌松弛,下肢腫脹，靜脈壓力增大，大腿局部受到壓力，增加血液回流阻力, 脊柱非正常彎曲, 以及對(duì)某些內(nèi)臟器官造成損害。 理想的座椅應(yīng)當(dāng)使人坐著時(shí), 體重合理分布, 大腿平放, 雙足著地,上臂不負(fù)擔(dān)身體的重量, 肌肉放松,血液循環(huán)通暢, 姿態(tài)舒適。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 135176。的夾角, 并且座椅的設(shè)計(jì)應(yīng)使坐者的腰部有適當(dāng)?shù)闹? 以使腰曲弧形自然彎曲, 腰背肌肉處于放松狀態(tài)。人坐著時(shí), 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)。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(dòng)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(dāng)人坐著的時(shí)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。 (如圖 所示) 圖 使股骨處于正常位置的平坦座面座面上的臀部壓力分布應(yīng)是：在坐骨結(jié)節(jié)處最大, 由此向外,壓力逐漸減小,本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6直至與座面前緣接觸的大腿下部,壓力為最小。不同用途的座椅, 兩點(diǎn)支承的作用不一樣。休息用的座椅, 體、腿夾角較大 ( 舒適角度約為 115176。), 坐著時(shí)身體向后傾斜, 只要肩胛部分支承穩(wěn)靠, 沒有腰靠也能得到舒適的坐姿, 因此是以肩靠起主要作用。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(shí)，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。但是，不論什么座面，保持一種固定的坐姿時(shí)間過長，臀部細(xì)血管內(nèi)參加循環(huán)的血液量就會(huì)減少，控制身體下部生理機(jī)能的功能將會(huì)下降，這種持續(xù)的復(fù)合作用在肌肉上會(huì)引起擠壓疲勞。只有不斷地活動(dòng)身體才能使身體的各個(gè)部分延遲疲勞的到來，對(duì)于腰肌也是這樣，盡管不同的坐姿對(duì)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(shí)間采取一種坐姿總會(huì)產(chǎn)生靜力疲勞。因此，任何一種座椅在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)考慮變換坐姿的可能性。一般操作用座椅, 由于操作的要求, 身體需要略向前傾,肩胛骨部分幾乎接觸不到靠背, 因此,只有腰靠起支承作用, 一般無需設(shè)置肩靠。腰靠支承是使背疼和疲勞減到最輕的主要措施。腿的主動(dòng)脈緊靠著大腿下表面和膝蓋的后面, 在這個(gè)部位上，任何持續(xù)的壓力都會(huì)給人造成極端的不舒適和腫脹感覺。借助于適當(dāng)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可防止發(fā)生這種情況。正確的坐姿應(yīng)當(dāng)是支持脊柱使之逼近這一自然彎曲弧形。座椅的設(shè)計(jì)必須有可能讓人經(jīng)常地改變自己的姿勢和位置，以便減輕壓力和活動(dòng)伸展各部分肌肉。座墊表面的各個(gè)邊緣應(yīng)當(dāng)稍稍向上傾斜，以便阻止臀部向邊緣滑動(dòng)而使操作者能夠坐穩(wěn)?？勘撑c座墊之間的夾角應(yīng)當(dāng)為 95176。左右，至少是 90176。，以避免因骨盆向前歪斜而彎腰，造成肌肉緊張和受束縛。概括起來，舒適的坐態(tài)生理，應(yīng)保證腰曲弧形處于正常自然狀態(tài)，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血管不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。因此，最舒適的坐姿，是臀部稍離靠背向前移，使上體略向后傾斜，保持體腿夾角在 90176?！?15176。 之間，小腿向前伸，大腿與小腿、小腿與腳面之間也有合適的夾角。 （如圖 所示）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7 圖 舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度 10176?！处?1〈20176。；15176。〈θ 2〈35176。；80176?！处?3〈90176。；90176?！处?4〈115176。；100176?！处?5〈120176。；85176?！处?6〈95176。工作座椅是供坐姿工作人員使用的一種由支架、腰靠、座面等構(gòu)件組成的坐具。座位空間及座椅的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)保證適應(yīng)人體舒適坐姿的生理特征, 提供實(shí)現(xiàn)舒適坐態(tài)的支承條件。工作座椅設(shè)計(jì)的主要準(zhǔn)則: a. 人體軀干的重量應(yīng)由坐骨、臀部及脊椎按適當(dāng)比例分別支承,其主要部分應(yīng)由坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)。 b. 人體上身應(yīng)保持穩(wěn)定。 c. 人體腰椎下部(第 4 ～ 5 節(jié)腰椎之間)應(yīng)有適當(dāng)?shù)难恐С小?d. 座面的高度應(yīng)確保大腿的肌肉和血管不受壓迫。 e. 坐者應(yīng)能方便、自如地變換姿勢而不致滑脫。 f. 座椅的位置和尺寸應(yīng)與工作臺(tái)、顯示裝置、操縱裝置相配合，以提高操作者的操作舒適性和方便性。對(duì)工作座椅設(shè)計(jì)的基本要求: , 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8應(yīng)能使操作者在工作過程中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和操作。 。座高調(diào)節(jié)范圍在 GB 1000088 中 “小腿加足高” , 女性(18 ～ 55 歲) 第 5 百分位到男性 (18 ～ 60歲) 第 95 百分位數(shù), 即 360 ～ 480 mm 之間。工作座椅座面高度的調(diào)節(jié)方式可以是無級(jí)的或間隔 20 mm 為一檔的有級(jí)調(diào)節(jié)。工作座椅腰靠高度的調(diào)節(jié)方式為 165 ～ 210 mm 間的無級(jí)調(diào)節(jié)。 , 必須易于調(diào)節(jié), 保證調(diào)節(jié)好的位置在座椅使用過程中不會(huì)改變或松動(dòng)。 , 各部結(jié)構(gòu)不得存在可能造成擠壓、剪鉗傷人的部分。 、中部還是往后靠, 工作座椅座面和腰靠結(jié)構(gòu)均應(yīng)使坐者感到安全、舒適。 。在座椅固定不動(dòng)的情況下, 腰靠承受 250 N 的水平方向作用力時(shí), 腰靠傾角 β 不得超過 115176。 。, 需設(shè)扶手的座椅必須保證 操作人員作業(yè)活動(dòng)的安全性。 、阻燃、無毒。座墊、腰靠、扶手的覆蓋層應(yīng)使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗的不導(dǎo)電材料制造。工作座椅的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，工作座椅的主要參數(shù)的取值范圍列于表 21，表中所列參數(shù), 已經(jīng)考慮了操作者穿鞋和著冬裝的因素。表 21 工作座椅的主要參數(shù)參數(shù) 數(shù)值 測量要點(diǎn)座高 mm 360480 在座面上壓以 60kg，直徑 350mm 的半球狀重物時(shí)測量座寬 mm 370420 在座椅轉(zhuǎn)動(dòng)軸與座面的交點(diǎn)處或座面深度方向二分之一處測量座深 mm 360390 在腰靠 g=210mm 處測量，測量時(shí)為非受力狀態(tài)腰靠長 mm 320340腰靠寬 mm 200300腰靠厚 mm 3050 腰靠上通過直徑 400mm 的半球狀物施以 250N 的力時(shí)測量腰靠高 mm 165210腰靠圓弧半徑 mm 400700座面傾角（176。） 05腰靠傾角（176。） 95115本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9綜上所述，設(shè)計(jì)出尺寸控制圖（如圖 所示）圖 小型客車座椅尺寸控制圖本