【文章內(nèi)容簡介】 的座椅安全性研究急需大量技術和資金的投入，才能縮小與先進水平的差距，開發(fā)出適合我國生產(chǎn)現(xiàn)狀的安全、輕量、低成本的座椅。圖 23 整體約束式汽車座椅目前汽車座椅在國際上的發(fā)展趨勢電動座椅—電動座椅實際上是將座椅的各種調(diào)節(jié)機構由手動操縱改變?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，使座椅相應的部位產(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，應用日益廣泛。懸掛座椅—懸掛座椅是在座椅與地板之間增設一懸掛裝置，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。緩沖元件有鋼板彈簧及螺旋彈簧等。記憶座椅—電動座椅與微機相結合，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。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構的堅固性。座椅表面采用開式網(wǎng)狀材料，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。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。而安全座椅則可以在撞車時設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。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)不斷地加大重慶理工大學畢業(yè)論文 汽車中排座椅設計11對座椅的研發(fā)力度，在座椅的新結構、新工藝、新材料的研發(fā)及應用上狠下工夫，研制出了各類懸架座椅、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)保織物作為座椅面料，也將成為一種新趨勢。第 3 章 汽車座椅的理論研究與設計 汽車座椅設計的基本原則及依據(jù)汽車座椅設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，它涉及機械、化工、紡織、噴涂、熱處理、美學、力學、人機工程學等多門學科，設計時應依據(jù)人機工程學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。 汽車座椅設計的基本原則 （1）安全性座椅設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。（2）操縱方便 設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。（3）乘坐舒適設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。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；座椅的靠背結構和尺寸應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骨附近區(qū)域；座椅前緣處，大腿與椅子之間壓力應盡量減少；座椅應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。汽車座椅部件主要包括座墊、靠背、頭枕、骨架、蒙皮、減振機構、調(diào)整機構等。設計原則的依據(jù)是：座墊、靠背的造形和曲線應與人體放松狀態(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；骨架及各機構應能滿足強度(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)。 汽車座椅設計的基本依據(jù) （1）靠背重慶理工大學畢業(yè)論文 汽車中排座椅設計12靠背的設計主要指強度設計和造型設計，設計時應使靠背的高度、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，還要有足夠的側背支撐，從而避免高速轉彎時的橫向滑動。設計時，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致不同的椎間盤壓力及背部肌肉負荷。當靠背傾角超過 110176。時，椎間盤壓力顯著減小，所以設計時應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，靠背傾角應為可調(diào)式，并且調(diào)整范圍盡可能大。一般載重汽車為 100176?！?15176。，大客車為95176。～135176。，轎車為 80176。～170176。此外，腰部支撐和扶手也可以減少椎間盤的壓力。設計時，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 ～ 厚的聚氨酯板經(jīng)高頻焊接而成具有工藝簡單、成本低、耐磨性好、耐老化、使用壽命長等特點，目前已得到廣泛推廣。腰支撐氣囊控制閥除可以控制氣囊的進排氣外，還能起溢流保護的作用，即當氣囊內(nèi)壓力超過氣囊的額定壓力時，氣囊控制閥溢流卸壓，保證氣囊的安全使用。目前我國新開發(fā)出一種新型空氣腰支撐裝置，該裝置可以按一定的順序和頻率有規(guī)律地對頸部、肩部、腰部等氣囊進行充氣、放氣，利用氣囊有規(guī)律的癟或脹，實現(xiàn)對腰肩、頸等部位的擠壓，達到局部按摩的目的，大大提高了舒適性座椅扶手的安裝位置應符合人體坐姿時肘部的高度尺寸，一般安裝在距座墊水平面高 250 mm 處。座椅扶手有固定式、角度可調(diào)式和可翻轉式，可翻轉式又有橫向翻轉式和縱向翻轉式。（2）座墊座墊設計主要是座墊深度和坐墊傾角的確定。座墊深度的設計原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理支撐。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，座墊的深度應按臀部至大腿表面全長的 3/4 設計，一般取 400～480mm。座墊的傾角應兼顧安全性和舒適性，一般為 2176?！?0176。（3）頭枕頭枕是為提高汽車乘坐舒適性和安全性而設置的一種輔助裝置。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。頭枕應該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 31)，由一個安全頭枕和一個設計合理可有效而均勻地承受乘員身體運動的椅背支撐結構，以及位于椅背和坐墊連接處的內(nèi)置式能量吸收機構組成，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。（4）座椅蒙皮重慶理工大學畢業(yè)論文 汽車中排座椅設計13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)設計者的設計意圖。座椅蒙皮必須阻燃，其燃燒特性必須符合 GB 84101994《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性 》要求。圖 31 WHIPS 頸椎保護系統(tǒng)（5） 泡沫軟墊目前座墊、靠背緩沖用軟墊基本上是由軟質聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡而成，在汽車上應用較多的是高回彈軟質聚氨酯泡沫塑料?？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 32)，在澆注軟墊時，在模具中相應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)。 圖 32 嵌件法座墊橫截面 （6）座椅骨架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，應符合 GB150831994《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，應以能滿足人體生理特征、給駕駛人員提供安全和有效支撐為目的進行設計(圖 23) 。例如：為了避免因靠背型芯偏軟而造成的側背支撐在急轉彎時減小或失效，在靠背骨架兩側加焊凸起的側支撐板或支撐筋，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，設計師把靠背設計成上下 2 部分，并且角度可分別調(diào)整等。座椅骨架一般由鋼質材料焊接而成，但在輕量化成為現(xiàn)代化汽車設計的新趨勢下，汽車座椅薄型化顯得非常重要。其中骨架是座椅薄型化的關鍵，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用。(7) 減振機構重慶理工大學畢業(yè)論文 汽車中排座椅設計14座椅減振機構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)生使座椅恢復到初始位置的回復力。減振元件一般是指減振器，它設計有固有的阻尼值，阻尼值越大，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到初始位置，阻尼力使振動衰減或消亡。在座椅設計時，必須對座椅的剛度阻尼進行優(yōu)化設計。在設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)整彈簧的預緊力來調(diào)整座椅的剛度，而空氣懸架座椅則設計有高度控制閥，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)，以適應不同的路況。(8)調(diào)節(jié)機構調(diào)節(jié)機構主要包括座椅高度調(diào)整機構、前后位移調(diào)整機構(即座椅滑道)、靠背仰角調(diào)整機構( 即調(diào)角器) 及座墊前傾角調(diào)整機構等。高度調(diào)整機構是調(diào)整座椅在車廂內(nèi)垂直位置上下移動的機構，有機械調(diào)整機構、可控空氣彈簧調(diào)整機構、氣動調(diào)整機構和電動調(diào)整機構等。高度調(diào)整的范圍應根據(jù)人機工程學原理，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，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，選用雙鎖止滑道或加強雙鎖止滑道?；牢灰频某叽缂醋吻昂笳{(diào)整的距離需根據(jù)相應人體尺寸和人機工程學原理確定，一般前后調(diào)整距離為0～177。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。鎖止強度必須能滿足 GB 150831994《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位結構，最大能夠實現(xiàn) 180176。范圍有級調(diào)節(jié)及折疊，適用于各類汽車駕駛員座椅。機械桿式調(diào)角器由可控氣彈簧和連接件組成，適用于大客車乘客座椅。雙聯(lián)動調(diào)角器是指左右兩套調(diào)整鎖止機構在一套調(diào)整機構控制下同時動作，同時鎖止，具有鎖止強度高等優(yōu)點，適用于各類載重汽車駕駛員座椅。電動調(diào)角器一般采用齒差行星齒輪傳動原理或齒差雙聯(lián)擺線針輪行星齒輪傳動原理，具有傳動平穩(wěn)、強度高、調(diào)解范圍大等優(yōu)點，適用于高檔汽車駕駛員座椅。座墊前