【正文】 加腰部支撐機(jī)構(gòu)，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(shè)計驗證時，對座椅舒適性進(jìn)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(jìn)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(shù)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(jī)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(yùn)行時，會產(chǎn)生強(qiáng)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(dāng)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(shè)計指標(biāo)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，為保證良好的舒適度，針對靜態(tài)舒適度，設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：(1) 座椅尺寸應(yīng)與人體測量尺寸d相適宜（一般d取40～60cm）；(2) 汽車內(nèi)部座椅應(yīng)按人體坐高坐姿不同而合理設(shè)計成可自由調(diào)節(jié)，以便不同駕乘人員根據(jù)自己的客觀條件和需求來達(dá)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(diào)65mm；傾斜度可調(diào)64176。；縱向位置可調(diào)130mm等；(3) 同時汽車座椅應(yīng)有使駕乘人員隨時保持舒適坐姿的能力，座椅靠背設(shè)計應(yīng)根據(jù)需求設(shè)計合理結(jié)構(gòu)和尺寸以給腰部充分的支撐，達(dá)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(xué)的要求。 汽車座椅隔振機(jī)構(gòu)設(shè)計座椅作為一個重要的、最方便并利于改進(jìn)的減振環(huán)節(jié)，其振動特性參數(shù)主要有兩個：即剛度和阻尼系數(shù)，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(dāng)其共振頻率在合適的頻率范圍內(nèi)，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(shè)計就是要調(diào)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(fù)雜的系統(tǒng)，人體對各段頻率的生理反應(yīng)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(qiáng)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(guān)。短暫時間內(nèi)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(xiàn)出來的振動特性也各不相同。研究結(jié)果表明：椅面垂直軸向的頻率加權(quán)函數(shù)最敏感頻率范圍按國際標(biāo)準(zhǔn)ISO ，在48Hz這個頻率范圍內(nèi)，人的內(nèi)臟器官產(chǎn)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(chǎn)生共振。另外振動頻率高，人體會感覺不舒適。因此，座椅應(yīng)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(shù)，懸掛系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度和阻尼系數(shù)以及座椅剛架結(jié)構(gòu)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(shù)決定座椅的共振頻率，而阻尼系數(shù)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(zhì)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(shù)越小，對人體動態(tài)舒適性越有利，適當(dāng)降低座椅懸架的阻尼系數(shù)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(xiàn)這并非唯一最主要的影響因素。許多文獻(xiàn)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(jī)工程學(xué)的角度來講，腰部是體現(xiàn)座椅功能的關(guān)鍵部位。因此，座椅的腰托是影響舒適性的關(guān)鍵因素。腰托的安裝位置在座椅靠背結(jié)構(gòu)設(shè)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(guān)的車內(nèi)尺寸的基準(zhǔn)。此外，座椅的調(diào)節(jié)特性對座椅的舒適度影響很大，已成為座椅舒適度設(shè)計中重點考慮的因素。壓力分布是導(dǎo)致不舒適的最主要的生物力學(xué)因素，通過界面壓力對座椅舒適度進(jìn)行評價是一種重要客觀、有效的方法。 汽車座椅舒適性設(shè)計的重要性關(guān)于人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計中的應(yīng)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(shè)計階段及檢驗校核階段等多階段進(jìn)行設(shè)計。概念化階段是整體設(shè)計的理念和宗旨，是保證今后具體設(shè)計得以順利進(jìn)行的前提條件。對椅子設(shè)計概念化進(jìn)行設(shè)定的過程，涉及椅子相關(guān)的功能性、構(gòu)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(shè)定的設(shè)計方案，解決座椅的構(gòu)造、功能和美觀問題并創(chuàng)造出其基本形狀；座椅周詳設(shè)計的關(guān)鍵是將重點放在符合整體的外觀和核心架構(gòu)的設(shè)計上。產(chǎn)品的外觀、座椅的造型以及穩(wěn)定的構(gòu)造應(yīng)該既反映其精湛設(shè)計，又能實現(xiàn)人們對舒適的要求，這就是汽車座椅設(shè)計的重點。 座椅舒適度的研究方法從汽車座椅設(shè)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(yù)測座椅的不舒適性。國內(nèi)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。目前，國內(nèi)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(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)一步研究。 預(yù)壓彈簧設(shè)計本文中，我們自行設(shè)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(jī)構(gòu)的研制做了準(zhǔn)備。首先確定工作條件，根據(jù)建模與仿真結(jié)果可知，最小工作載荷P1，設(shè)計剛度K，工作行程h ，根據(jù)工作條件查閱機(jī)械手冊，確定彈簧載荷類型，端面形式，支撐圈數(shù)。本文彈簧為Ⅱ類載荷。根據(jù)經(jīng)驗初選彈簧的簧絲直徑d，彈簧指數(shù)C。然后計算彈簧尺寸。由以上參數(shù)可計算出彈簧的各項參數(shù)。外徑D，有效圈數(shù)n，總?cè)?shù)n1，節(jié)距t，展開長度L等。再進(jìn)行彈簧的校核。，符合穩(wěn)定性要求。校核疲勞安全系數(shù)S。疲勞安全系數(shù)大于許用安全系數(shù)Sp（Sp=～）時，彈簧符合耐用性要求。如果所得結(jié)果與設(shè)計條件不符合，以上過程要重復(fù)進(jìn)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(jù)設(shè)計要求確定工作條件如下：最小工作載荷P1=4500N設(shè)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(shè)計步驟設(shè)計計算如下： 初定Cc= d=10mm 中徑 曲度系數(shù) 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(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值 n=4 總?cè)?shù) 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(yīng)力 最大剪切應(yīng)力 疲勞安全系數(shù)=經(jīng)校核，該彈簧設(shè)計可以滿足穩(wěn)定性和安全性的要求。彈簧設(shè)計參數(shù)見表52；彈簧尺寸示意圖見圖54表52彈簧設(shè)計參數(shù)工作條件P1( N)P′ (N/mm)h （mm）端面死圈數(shù)45001621兩端壓緊磨平1圈參數(shù)初選Cd （mm）10參數(shù)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(shè)計座椅安全性設(shè)計的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：座椅強(qiáng)度的設(shè)計、座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計、靠背的設(shè)計、坐墊的設(shè)計、頭枕的設(shè)計。(1) 座椅強(qiáng)度的設(shè)計座椅強(qiáng)度的設(shè)計是安全性設(shè)計的首要內(nèi)容。汽車行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷。汽車座椅必須有足夠的強(qiáng)度，以確保座椅上的人所受的傷害最??；座椅的壽命應(yīng)足夠長，不致過早變形或損壞；受沖擊載荷作用時，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。所以設(shè)計座椅時必須對汽車座椅的強(qiáng)度進(jìn)行計算，盡量以最少的材料、最小的質(zhì)量滿足強(qiáng)度要求。(2) 座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計座椅整體結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計應(yīng)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(shè)計靠背的安全性設(shè)計應(yīng)考慮靠背的強(qiáng)度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹?qiáng)度設(shè)計不但應(yīng)該在“追尾”等后部碰撞時給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考慮側(cè)碰時對乘員的保護(hù)。而靠背傾角、基本尺寸及其形狀對尾部碰撞的嚴(yán)重程度有很大影響。(4) 坐墊的設(shè)計坐墊一般不會造成對乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運(yùn)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(shè)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(yīng)該超過人的大腿長度。(5) 頭枕的設(shè)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(xiàn)多采用模擬計算和試驗驗證下結(jié)合的研究方法，該方法重復(fù)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(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 汽車座椅行業(yè)調(diào)研，2008年汽車產(chǎn)銷量將突破900萬。2010年汽車銷售規(guī)模已達(dá)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(jī)遇。盡管2008年出現(xiàn)了自然災(zāi)害、原材料漲價和宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控漸緊等一系列負(fù)面因素，但中國汽車一季度產(chǎn)銷量已然雙雙躍上了250萬輛臺階，并且3月份單月產(chǎn)銷量也都突破100萬輛，創(chuàng)造了新的歷史紀(jì)錄。隨著經(jīng)濟(jì)全球化、新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，汽車生產(chǎn)國際化趨勢已經(jīng)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(nèi)汽車市場的各種力量對比中，自主品牌將成為主導(dǎo)。%，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(dá)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(nèi)汽車座椅市場,合資品牌占有主導(dǎo)地位，美國江森在中國建立了10家生產(chǎn)汽車座椅和車內(nèi)產(chǎn)品的合資企業(yè)；我國汽車座椅進(jìn)出口雖然在增長,但產(chǎn)品技術(shù)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(yīng)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(zhì)量在汽車座椅設(shè)計上的體現(xiàn)。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(shè)計能力，在用料的考究上，織紋與材質(zhì)色彩的協(xié)調(diào)上，力求表現(xiàn)產(chǎn)品的經(jīng)典、尊貴等特點，突出多樣化、個性化，以應(yīng)對眾多消費群體挑剔的選擇。因此，未來汽車座椅面料應(yīng)綜合體現(xiàn)它的美學(xué)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(nèi)容。汽車座椅主要由座墊、靠背、頭枕和調(diào)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(diào)查數(shù)據(jù)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(shè)計提供了改進(jìn)方向。結(jié)合現(xiàn)階段的宏觀經(jīng)濟(jì)和政策環(huán)境重點分析中國汽車座椅行業(yè)和市場的現(xiàn)狀及趨勢。其產(chǎn)業(yè)研究作為一個重點內(nèi)容，包括了對上游產(chǎn)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(jī)會，以及當(dāng)前面臨問題的解決方案，有助于企業(yè)準(zhǔn)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(jīng)營決策提供重要的參考依據(jù)。 數(shù)據(jù)獲取本研究始于座椅舒適性調(diào)查問卷設(shè)計，該問卷主要包括用戶信息、車型信息、駕乘習(xí)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(diào)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(diào)查者具備一年以上駕駛經(jīng)驗，調(diào)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(shù)值1表示，非常不舒適用數(shù)值5表示，中間的感覺用數(shù)值3表示。則舒適性的五個評價等級可轉(zhuǎn)化為具體數(shù)值進(jìn)行量化的統(tǒng)計分析。 舒適性影響因素分析在調(diào)查中，要求受調(diào)查者對舒適性影響因素排序，確認(rèn)對汽車座椅舒適性影響較大的因素，作為舒適性改進(jìn)的重點方向。同時找出消費者認(rèn)為不太重要的因素，減少不必要的配置，降低座椅生產(chǎn)成本。圖51 影響因素第一選擇分布調(diào)查結(jié)果顯示(如圖51)：%的受訪者認(rèn)為座椅可調(diào)節(jié)性是最重要的舒適性影響因素，24%的受訪者認(rèn)為腰托是最重要的因素。此外，分別有10％％的用戶將電動調(diào)節(jié)和頭枕作為最重要的影響因素。將受調(diào)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(quán)總分。如圖52所示，影響舒適性最重要的因素是座椅的可調(diào)節(jié)性和腰托支撐，而按摩功能和預(yù)熱功能對舒適性影響重要性較小。因此，汽車座椅舒適性設(shè)計應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注調(diào)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(diào)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(dá)、福特、中華、現(xiàn)代、日產(chǎn)、標(biāo)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(biāo)為三種車型，縱坐標(biāo)為座椅舒適性評價，方差分析(ANOVA)的結(jié)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%