【正文】 加腰部支撐機構，選用透氣、透濕性能好的座椅面套材料等；減小座椅的共振頻率，降低對體最有影響的高頻區(qū)，降低共振時的振動傳遞率，與汽車的其它減振系統(tǒng)相匹配，降低乘員10Hz附近的振動傳動率；在設計驗證時，對座椅舒適性進行主觀性評價試驗，通過選取不同身高、體重人員來對汽車座椅具體項目進行評分，以驗證座椅的舒適性。由于座椅與人體直接接觸，而且在大多數情況下，座椅懸架系統(tǒng)是用來控制低頻和大振幅振動的僅有的機械裝置，所以，座椅的懸架實際上是削弱垂直振動的最簡單，最有效的選擇。汽車運行時，會產生強烈的橫向和縱向振動，目前的研究表明固有頻率低的極柔軟的座椅懸架能有效的降低橫向振動，但是這種懸架帶來的相當大的動態(tài)和靜態(tài)變形會造成人體的不舒適。因此，我們通常不考慮提高低頻振動，而只考慮垂直方向振動即座椅的懸架系統(tǒng)。 座椅舒適度設計指標根據人機工程學原理，為保證良好的舒適度，針對靜態(tài)舒適度，設計中應遵循以下原則：(1) 座椅尺寸應與人體測量尺寸d相適宜（一般d取40～60cm）；(2) 汽車內部座椅應按人體坐高坐姿不同而合理設計成可自由調節(jié)，以便不同駕乘人員根據自己的客觀條件和需求來達到滿足自身坐姿要求的舒適度，如沃爾沃公司的F7型汽車坐高可調65mm；傾斜度可調64176。；縱向位置可調130mm等；(3) 同時汽車座椅應有使駕乘人員隨時保持舒適坐姿的能力，座椅靠背設計應根據需求設計合理結構和尺寸以給腰部充分的支撐，達到使人乘坐時其腰脊能正常彎曲狀態(tài)。同時，座椅安裝位置的尺寸也很重要，它直接影響到使用者的便利性和舒適性，座椅布置需符合人體工程學的要求。 汽車座椅隔振機構設計座椅作為一個重要的、最方便并利于改進的減振環(huán)節(jié)，其振動特性參數主要有兩個：即剛度和阻尼系數，它們決定座椅的共振頻率和振動衰減特性（傳遞率）。一般來說，當其共振頻率在合適的頻率范圍內，并且最大傳遞率盡量小時，座椅的減振性能好，其動態(tài)舒適性也好。座椅的設計就是要調節(jié)剛度和阻尼，使其符合人體生理特性，降低振動傳遞率。人體是一個復雜的系統(tǒng)，人體對各段頻率的生理反應并不相同，實驗證明，人對頻率為4赫茲到8赫茲的振動感覺最敏感，頻率高于8赫茲或低于4赫茲，敏感性就逐漸減弱。對于同樣強度、同樣頻率的振動來說，振動的影響還同振動的暴露時間有關。短暫時間內可以容忍的振動，時間一長就很可能變成不能容忍的了。除此之外，人體在不同的姿態(tài)下所表現出來的振動特性也各不相同。研究結果表明：椅面垂直軸向的頻率加權函數最敏感頻率范圍按國際標準ISO ，在48Hz這個頻率范圍內，人的內臟器官產生共振；，對人的脊椎系統(tǒng)影響很大；隨著頻率的增高，敏感度下降。椅面水平軸向x軸、大約在2Hz以下水平振動比垂直振動更敏感，而且車身部分系統(tǒng)在此頻率范圍產生共振。另外振動頻率高，人體會感覺不舒適。因此，座椅應能減小人體敏感的48Hz的振動。且不與車身發(fā)生共振。 汽車座椅舒適度影響因素試驗證明，影響座椅動態(tài)特性的因素有：座墊的剛度和阻尼系數，懸掛系統(tǒng)的質量、剛度和阻尼系數以及座椅剛架結構的動態(tài)性能，其中起決定性作用的是剛度和阻尼系統(tǒng)，剛度參數決定座椅的共振頻率，而阻尼系數決定座椅的振動衰減特性。目前的研究工作實踐證明，座椅懸架系統(tǒng)的質量較大時對人體動態(tài)舒適性有利，但需考慮到與座椅剛度的配合，座椅連接間的摩擦系數越小，對人體動態(tài)舒適性越有利，適當降低座椅懸架的阻尼系數對舒適性有利。座椅的幾何尺寸是影響座椅舒適度的因素，但研究發(fā)現這并非唯一最主要的影響因素。許多文獻都提及腰部支撐的重要作用。腰托的形狀和位置，對于是否能使人保持良好坐姿，減少人體疲勞具有重要作用。從人機工程學的角度來講，腰部是體現座椅功能的關鍵部位。因此，座椅的腰托是影響舒適性的關鍵因素。腰托的安裝位置在座椅靠背結構設計中十分重要。乘員正常入座時，人體身軀與大腿的連接點——胯點（hip point）簡稱H點，H點的位置是決定駕駛員操作方便、乘坐舒適性相關的車內尺寸的基準。此外，座椅的調節(jié)特性對座椅的舒適度影響很大，已成為座椅舒適度設計中重點考慮的因素。壓力分布是導致不舒適的最主要的生物力學因素，通過界面壓力對座椅舒適度進行評價是一種重要客觀、有效的方法。 汽車座椅舒適性設計的重要性關于人機工程學在汽車座椅設計中的應用的提出，其可行性可以分為概念化階段、具體化階段、周詳設計階段及檢驗校核階段等多階段進行設計。概念化階段是整體設計的理念和宗旨，是保證今后具體設計得以順利進行的前提條件。對椅子設計概念化進行設定的過程，涉及椅子相關的功能性、構造和材料以及形狀等問題。具體化階段是按照在概念化階段設定的設計方案，解決座椅的構造、功能和美觀問題并創(chuàng)造出其基本形狀；座椅周詳設計的關鍵是將重點放在符合整體的外觀和核心架構的設計上。產品的外觀、座椅的造型以及穩(wěn)定的構造應該既反映其精湛設計，又能實現人們對舒適的要求，這就是汽車座椅設計的重點。 座椅舒適度的研究方法從汽車座椅設計及改善的角度出發(fā)，消除座椅不舒適性最理想的方法是能建立定量模型，預測座椅的不舒適性。國內外研究中，建立的模型主要有如下3種：利用模糊理論建立的模型、線性模型和神經網絡模型。目前，國內在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷：沒有針對中國人體特征尺寸的座椅舒適性研究；對于座椅靜態(tài)舒適性評價還沒有形成一套客觀系統(tǒng)的體系；在應用神經網絡建模方法評價舒適性中，對輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進一步研究。 預壓彈簧設計本文中，我們自行設計并定做了剛度為150N/mm的彈簧S2。使彈簧高度盡量小以滿足座椅的空間要求。為下一步機構的研制做了準備。首先確定工作條件，根據建模與仿真結果可知，最小工作載荷P1，設計剛度K，工作行程h ，根據工作條件查閱機械手冊，確定彈簧載荷類型，端面形式，支撐圈數。本文彈簧為Ⅱ類載荷。根據經驗初選彈簧的簧絲直徑d，彈簧指數C。然后計算彈簧尺寸。由以上參數可計算出彈簧的各項參數。外徑D，有效圈數n，總圈數n1，節(jié)距t，展開長度L等。再進行彈簧的校核。，符合穩(wěn)定性要求。校核疲勞安全系數S。疲勞安全系數大于許用安全系數Sp（Sp=～）時，彈簧符合耐用性要求。如果所得結果與設計條件不符合，以上過程要重復進行。直到求得滿足所有約束條件的解即為本問題的一個可行方案。實際問題中，可行方案是不唯一的。根據設計要求確定工作條件如下：最小工作載荷P1=4500N設計剛度 工作行程 h =1mmⅡ類載荷 兩端壓緊磨平 支撐圈為1圈最大工作載荷 按照彈簧設計步驟設計計算如下： 初定Cc= d=10mm 中徑 曲度系數 最小載荷變形量 最大載荷變形量 c 壓并時變形量 有效圈數 取標準值 n=4 總圈數 壓并高度 自由高度 節(jié)距 螺旋角 展開長度 校核： 穩(wěn)定性計算 高徑比 ∴穩(wěn)定 脈動疲勞極限 最小剪切應力 最大剪切應力 疲勞安全系數=經校核，該彈簧設計可以滿足穩(wěn)定性和安全性的要求。彈簧設計參數見表52；彈簧尺寸示意圖見圖54表52彈簧設計參數工作條件P1( N)P′ (N/mm)h （mm）端面死圈數45001621兩端壓緊磨平1圈參數初選Cd （mm）10參數計算D（mm）t（mm）L（mm）nn155104446彈簧校核bS806圖54 彈簧尺寸示意圖 座椅安全性設計座椅安全性設計的內容主要包括以下幾個方面：座椅強度的設計、座椅結構型式的設計、靠背的設計、坐墊的設計、頭枕的設計。(1) 座椅強度的設計座椅強度的設計是安全性設計的首要內容。汽車行駛中，座椅要承受復雜的載荷。汽車座椅必須有足夠的強度，以確保座椅上的人所受的傷害最?。蛔蔚膲勖鼞銐蜷L，不致過早變形或損壞；受沖擊載荷作用時，座椅不應發(fā)生斷裂、嚴重變形等損壞現象。所以設計座椅時必須對汽車座椅的強度進行計算，盡量以最少的材料、最小的質量滿足強度要求。(2) 座椅結構型式的設計座椅整體結構的安全性設計應考慮的是其對其他約束系統(tǒng)效能的影響及與其他約束系統(tǒng)之間的連接方式等。(3) 靠背的設計靠背的安全性設計應考慮靠背的強度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹姸仍O計不但應該在“追尾”等后部碰撞時給乘員提供良好的保護，而且也要考慮側碰時對乘員的保護。而靠背傾角、基本尺寸及其形狀對尾部碰撞的嚴重程度有很大影響。(4) 坐墊的設計坐墊一般不會造成對乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結構可以影響到乘員運動過程、約束力加到乘員身體上的方式及外部載荷（加速度、力等）的絕對值大小。坐墊深度設計的原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。坐墊深度不應該超過人的大腿長度。(5) 頭枕的設計頭枕是一種用以限制乘員頭部相對于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時，減輕乘員頸椎可能受到的損傷。尤其是在汽車受到追尾碰撞時，可抑制乘員頭部后傾，防止或減輕頸部損傷?，F多采用模擬計算和試驗驗證下結合的研究方法，該方法重復性好、存儲信息量大、開發(fā)周期短且開發(fā)費用低。第五章 經濟技術分析 汽車座椅行業(yè)調研，2008年汽車產銷量將突破900萬。2010年汽車銷售規(guī)模已達到1263萬輛。在汽車行業(yè)市場規(guī)模高速增長的情況下，作為汽車工業(yè)的重要配套行業(yè)，中國汽車座椅行業(yè)面臨著重要的機遇。盡管2008年出現了自然災害、原材料漲價和宏觀經濟調控漸緊等一系列負面因素，但中國汽車一季度產銷量已然雙雙躍上了250萬輛臺階，并且3月份單月產銷量也都突破100萬輛，創(chuàng)造了新的歷史紀錄。隨著經濟全球化、新技術革命和產業(yè)結構的調整，汽車生產國際化趨勢已經越來越明顯。到“十一五”末，我國自主品牌乘用車的市場占有率將提高到60%以上。在國內汽車市場的各種力量對比中，自主品牌將成為主導。%，全年利潤額為300億左右；未來汽車座椅需求量將以11%的速度增長，2010年達4416萬只左右。座椅作為汽車使用者的直接支承裝置，在車廂部件中具有非同小可的重要性；國內汽車座椅市場,合資品牌占有主導地位，美國江森在中國建立了10家生產汽車座椅和車內產品的合資企業(yè)；我國汽車座椅進出口雖然在增長,但產品技術含量還和國外企業(yè)有較大的差距。如今，汽車的功能已不單純是代步，而是集工作、休閑、個性展示、身份象征于一體。汽車座椅也不再是簡單的一個座椅。而是應市場需求，被廠家賦予了更多的功能。比如溫度濕度的控制功能、自動按摩功能等等，都是人們追求更高生活質量在汽車座椅設計上的體現。除了汽車座椅整體的變化外，汽車座椅面料也在發(fā)生著變化?？傮w看來，汽車座椅面料的發(fā)展方向是：通過大力創(chuàng)新，提升自主開發(fā)設計能力，在用料的考究上，織紋與材質色彩的協調上，力求表現產品的經典、尊貴等特點，突出多樣化、個性化，以應對眾多消費群體挑剔的選擇。因此，未來汽車座椅面料應綜合體現它的美學要求、性能要求、安全要求、衛(wèi)生要求及環(huán)保要求等方面的內容。汽車座椅主要由座墊、靠背、頭枕和調節(jié)裝置等組成，座椅整體舒適性取決于對這些組成部分的局部舒適感覺以及座椅整體的散熱排濕、減振性能等。針對這些因素，通過對調查數據的統(tǒng)計分析，獲取了一些新的舒適性評價規(guī)則，為汽車座椅的舒適性設計提供了改進方向。結合現階段的宏觀經濟和政策環(huán)境重點分析中國汽車座椅行業(yè)和市場的現狀及趨勢。其產業(yè)研究作為一個重點內容，包括了對上游產業(yè)的分析；對配套客戶的需求分析；對重點企業(yè)的動態(tài)分析以及對新加入者對行業(yè)、市場的影響分析。目的在于從中揭示汽車座椅行業(yè)新的發(fā)展機會，以及當前面臨問題的解決方案，有助于企業(yè)準確了解目前中國汽車座椅市場發(fā)展動態(tài)，把握汽車座椅行業(yè)發(fā)展方向，為企業(yè)經營決策提供重要的參考依據。 數據獲取本研究始于座椅舒適性調查問卷設計，該問卷主要包括用戶信息、車型信息、駕乘習慣、局部舒適性和整體舒適性評價等方面，共包含25個問題受調查人員年齡分布在20～55歲，身高在中國人體尺寸5%～95%之間，呈正態(tài)分布，所有受調查者具備一年以上駕駛經驗，調查的座椅來自高檔車、中檔車和低檔車三種車型。借鑒五階Likert量表的形式，將舒適性感覺的五個選項分別賦值，非常舒適用數值1表示，非常不舒適用數值5表示，中間的感覺用數值3表示。則舒適性的五個評價等級可轉化為具體數值進行量化的統(tǒng)計分析。 舒適性影響因素分析在調查中，要求受調查者對舒適性影響因素排序，確認對汽車座椅舒適性影響較大的因素，作為舒適性改進的重點方向。同時找出消費者認為不太重要的因素，減少不必要的配置，降低座椅生產成本。圖51 影響因素第一選擇分布調查結果顯示(如圖51)：%的受訪者認為座椅可調節(jié)性是最重要的舒適性影響因素，24%的受訪者認為腰托是最重要的因素。此外，分別有10％％的用戶將電動調節(jié)和頭枕作為最重要的影響因素。將受調查者做出的第一選擇賦值5分，第二選擇賦值3分，第三選擇賦值1分，圖51中給出各影響因素得分的加權總分。如圖52所示，影響舒適性最重要的因素是座椅的可調節(jié)性和腰托支撐，而按摩功能和預熱功能對舒適性影響重要性較小。因此，汽車座椅舒適性設計應當重點關注調節(jié)性能和腰托支撐性能。圖52 舒適性影響因素排序 其它因素對舒適性評價的影響分析本次調查涉及具體車型包括奧迪、豐田、奔馳、三菱、別克、本田、大眾、馬自達、福特、中華、現代、日產、標志等共20款主要轎車車型，其中A級低檔車8款，B級中檔車7款，C級高檔車5款。　　 圖53 不同檔次車型的總體舒適性評價如圖53所示，橫坐標為三種車型，縱坐標為座椅舒適性評價，方差分析(ANOVA)的結果表明不同級別車型的座椅舒適性存在顯著差異(p＝)，車型檔次越高，舒適性越高。圖54 男女總體舒適性評價差異圖54所示男女舒適性感覺差異，女性的整體舒適性滿意度更高(p＝)，均值差的95%