【正文】 對于座椅頭枕后移量，F(xiàn)MVSS202 中規(guī)定 :頭枕在承受相對于座椅參考點 R 點，大小為 的力矩時，頭枕的最大后移量不應(yīng)超過 102mm。ECER25 中規(guī)定:對座椅頭枕施加相對于座椅參考點 R 點，大小為 的力矩的同時，座椅的靠背也應(yīng)同時承受相對于座椅參考點 R 點，大小為 的力矩，此時座椅頭枕的后移量不應(yīng)超過 102 mm o 我國 GB 115501995 中規(guī)定:用假背對座椅加載，使得繞 H 點的后翻力矩為 ，在此基礎(chǔ)上，頭枕在承受相對于座椅參考點R 點，大小為 的力矩時，頭枕的最大后移量不應(yīng)超過 102mm。對頭枕靜強度，F(xiàn)MVS 5202 中規(guī)定:座椅頭枕應(yīng)能承受 890N 的載荷，允許座椅或座椅靠背損壞。我國 GB 115501995 中規(guī)定：座椅頭枕應(yīng)能承受 890N 的載荷，允許座椅或座椅靠背損壞。 座椅的沖擊強度座椅的沖擊強度是隨著安全性研究的開展而逐漸受到人們重視的，它的主要內(nèi)容是通過實驗和仿真分析相結(jié)合的方法，研究座椅在沖擊載荷作用下的強度特性，使其在碰撞事故中為乘員提供良好的保護(hù)作用。汽車座椅安全性研究始于上世紀(jì)五十年代，美國南加州大學(xué)最早使用志愿者進(jìn)行了低速追尾碰撞試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時的低靠背座椅在碰撞事故中不能提供良好的支持，容易導(dǎo)致乘員的頸部損傷。研究人員還發(fā)現(xiàn)，座椅靠背向后的屈服變形有助于保持頭、頸和軀干的對齊，可以降低乘員受傷害的程度。在中等或者高強度的追尾碰撞事故中，柔性靠背不足以為乘員提供有效的保護(hù)，可能會導(dǎo)致靠背破壞，駕駛員與后排乘客之間發(fā)生碰撞，因此需要提高座椅靠背的強度。在過去的二十年里，汽車座椅的安全性研究主要集中在汽車尾部碰撞的乘員保護(hù)上，并逐漸形成了座椅設(shè)計中的柔性設(shè)計和剛性設(shè)計兩種概念。按照上述兩種方法設(shè)訓(xùn)一的各種座椅結(jié)構(gòu)形式，在可控的試驗條件下都得到了肯定性的結(jié)論。但是，這兩種強度設(shè)計概念是針對不同強度的碰撞條件形成的，如何做到各種在條件下保護(hù)作用都能夠重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 汽車中排座椅設(shè)計21兼顧仍然是座椅強度設(shè)計中的重要課題。 座椅的疲勞強度座椅的疲勞強度分為座墊的疲勞壽命和骨架的疲勞強度兩個部分。對于軟墊的疲勞壽命問題，一般采用大變形、非線性有限元方法進(jìn)行研究，PatrickGlance 于 1986 年提出了座椅軟墊的簡化模型，把座墊分成許多個高度與座墊等厚的柱體單元，柱體在承受壓力是不產(chǎn)生橫向變形，柱體之間靠剪應(yīng)力相互作用。這個模型不但可以用于座墊的強度分析，還可以應(yīng)用于體壓力分布計算。此外，在工程實踐中，人們也嘗試著通過疲勞試驗的方法研究座墊材料的性能，骨架的疲勞強度問題則涉及到可靠性設(shè)計、金屬材料的累積損傷理論等方面的內(nèi)容，一般采取以試驗為主的方法進(jìn)行研究。對于一個由許多零件構(gòu)成的機械產(chǎn)品(如飛機、坦克、汽車等)，單憑理論分析所進(jìn)行的設(shè)計難以防止它在服役中的失效。雖然失效的形式很多，但多數(shù)是疲勞失效。有的資料報導(dǎo)，在整個機械零、部件的失效總數(shù)中，疲勞失效占 50%一 90%。第 4 章 CATIA 制圖軟件的介紹CATIA 是一款主流的 CAD/CAM/CAE/PDM 應(yīng)用軟件，CATIA 具有一個獨特的裝配草圖生成工具，支持欠約束的裝配草圖繪制以及裝配圖中各零件之間的連接定義，可以進(jìn)行快速的概念設(shè)計。它支持參數(shù)化造型和布爾操作等造型手段，支持繪圖與數(shù)控加工的雙向數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。CATIA 的外形設(shè)計和風(fēng)格設(shè)計為零件設(shè)計提供了集成工具，而且該軟件具有很強的曲面造型功能，集成開發(fā)環(huán)境也別具一格，同樣，CATIA 也可進(jìn)行有限元分析，特別的是，一般的三維造型軟件都是在三維空間內(nèi)觀察零件，但是CATIA 能夠進(jìn)行四維空間的觀察，也就是說該軟件能夠模擬觀察者的視野進(jìn)入到零件的內(nèi)部去觀察零件，并且它還能夠模擬真人進(jìn)行裝配，比如使用者只要輸入人的性別、身高等特征，就會出現(xiàn)一個虛擬裝配的工人。CATIA 大量用于航空航天、汽車及摩托車行業(yè)、機械、電子、家電產(chǎn)業(yè)、NC 加工等各方面。法國的幻影 2022 系列戰(zhàn)斗機就是使用 CATIA 設(shè)計的一個典范，而波音777 客機使用 CATIA 完成無圖紙設(shè)計，更 CAD 領(lǐng)域內(nèi)的一個奇跡。在國內(nèi)，幾乎半數(shù)以上的汽車廠商都在使用 CATIA。 CATIA 的內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、三維建模、分動態(tài)模擬與仿真、工程圖的生成到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，其中還有大量的電纜和管道布線、各種模具設(shè)計與分析、人機交互等實用模塊。下面簡單介紹本文中主要用到的幾個模塊 1，草圖設(shè)計：CATIA 制圖模塊是線框和標(biāo)注產(chǎn)品的一個擴圖模塊，使用戶可以方便地建立工程圖樣，添加文本、尺寸標(biāo)注、客戶以及建立用戶所需的剖視圖，局部視圖等。自由外形設(shè)計：該模塊提供給設(shè)計師一系功能來實施產(chǎn)品外形定義及復(fù)雜的曲線和曲面定義。裝配設(shè)計：裝配設(shè)計可以使設(shè)計師建立并管理機械零件的裝配。裝配件可以由多個主動或被動模型中的零件組成。零件觸自動地對連接進(jìn)行定義，方便了 CATIA 運動機構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行早期分析。CATIA 的工業(yè)應(yīng)用極為廣泛，包括航空航天、汽車制造、工業(yè)機械，以及電子工重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 汽車中排座椅設(shè)計22業(yè)、船舶制造、廠房設(shè)計和消費品。如今，CATIA 被用于設(shè)計各種產(chǎn)品，從飛機直至珠寶首飾和服裝。 CATIA 不僅強大而且功能性強，能夠覆蓋全部產(chǎn)品開發(fā)流程。CATIA 以一體化的方式支持產(chǎn)品的工程設(shè)計， 從初始規(guī)范直至產(chǎn)品的運行。它有利于縮短開發(fā)周期，提高企業(yè)對市場需求的反應(yīng)速度。 在 2022 年，美國汽車巨頭福特汽車公司在全球范圍內(nèi)將 CATIA V5 作為其新車型設(shè)計和工程的標(biāo)準(zhǔn)，更加強化了CATIA 產(chǎn)品在這一市場上穩(wěn)固的地位。第 5 章 長安 CM9 中排座椅的實際設(shè)計 汽車座椅用戶需求分析 任何一件現(xiàn)實產(chǎn)品的設(shè)計都不是設(shè)計師憑空臆造出來的，因為每一件設(shè)計都會涉及到需求、經(jīng)濟、文化、技術(shù)、材料等一系列的問題。不同的設(shè)計不僅所涉及的問題的領(lǐng)域不同，而且深入程度也各不相同。因此，怎樣科學(xué)有效地去掌握信息、收集材料是設(shè)計者必須認(rèn)真對待的問題。 本文中作者為了得到用戶對產(chǎn)品的需求和要求，采用詢問法，通過與被調(diào)查者的面談、電話詢問、書面詢問以及網(wǎng)上詢問等方式，向被調(diào)查者詢問問題已獲得所需的材料。調(diào)查對象主要集中在購買并使用微車一年以上的用戶、長期進(jìn)行駕駛工作的司機、預(yù)購車的消費者和汽車座椅的設(shè)計生產(chǎn)者。 問題多集中在對腰靠和頭枕的不舒適和不符合人體外形尺寸方面。普遍反映頭枕在駕車過程中無實際的作用，用戶因為駕駛座椅設(shè)計不合理帶來的腰酸背疼的情況很嚴(yán)重。 據(jù)報道，目前我國各種車輛累計已達(dá)上億輛，患上駕駛員腰痛職業(yè)病的人數(shù)也在 1 億以上。中國中醫(yī)研究院一位骨科專家在電話中承認(rèn)，目前大多數(shù)長時間開車的司機均有不同程度的腰背部疾病。本次調(diào)查主要針對長安 CM9 的中排座椅。 用戶人體尺寸研究 各種設(shè)備和工具等設(shè)計對象在適合于人的使用方面，首先涉及的問題是適合人的形態(tài)和功能范圍的限度。例如，一切操縱設(shè)備都應(yīng)設(shè)在人的肢體活動所能及的范圍之內(nèi)，其高低位置必須與人體相應(yīng)部位的高低位置相適應(yīng)，而且豈不知應(yīng)盡可能設(shè)在人操作方面、反應(yīng)最靈活的范圍之內(nèi)。所以研究人體尺寸模型—用人體模型描述人體尺度是非常有必要的。人機工程學(xué)范圍內(nèi)的人體形態(tài)測量數(shù)據(jù)主要有兩類，即人體構(gòu)造重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 汽車中排座椅設(shè)計23尺寸和功能尺寸，也就是人體靜態(tài)尺寸和人體動態(tài)尺寸。而針對于座椅設(shè)計的人體尺寸相關(guān)的主要有人體立姿尺寸和人體水平尺寸。 人體靜態(tài)尺寸 人體靜態(tài)尺寸，著眼于人體天然結(jié)構(gòu)，比如身高、體重、腿臂長度等，是建立人體尺寸模型的基礎(chǔ)。國家標(biāo)準(zhǔn) GB 1000088《中國成年人人體尺寸》按照人機工程學(xué)的要求提供了我國成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中共給出了 7 類 47 項人體尺寸基本數(shù)據(jù)。人體的主要尺寸包括身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長等 6 項。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國人體基本尺寸見表 51。一般人體尺寸都是在立正或正坐的姿勢狀態(tài)下測量的，因為在人體自然狀態(tài)下測量很容易出現(xiàn)差別。在設(shè)計時，通常也要按立正或正坐時的人體尺寸來考慮。 表 我國人體基本尺寸 單位：mm尺寸數(shù)值 尺寸數(shù)值尺寸名稱 男 女尺寸名稱男 女身長 1688 1586 肩窄寬 426 392眼高 1585 1480 臀寬 334 395肩高 1421 1320 下肢前伸長 1016 977坐姿身高 897 849 大腿長 422 409坐姿眼高 794 743 小腿長 401 369肘到坐平距 離245 239 足高 71 66上肢前伸長731 689 膝臀間距 551 525大臂長 269 261 大腿平長 433 432小臂長 247 226 膝上到足底距 離515 480手長 193 179 膝彎到足底距 離406 383前伸長 731 689 人體測量尺寸人體是一個復(fù)雜的生理體系，影響人體尺寸特征的因素很多，如國家、地區(qū)、民族、生活環(huán)境和風(fēng)俗習(xí)慣等。經(jīng)多年研究，我國成年人人體尺寸的國家標(biāo)準(zhǔn) GB 1000088 已經(jīng)于 1987 年 7 月開始實施，它為我國人機工程設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)提供了代表從事工業(yè)生產(chǎn)的法定中國成年人(男子 18~66 歲，女子 18~55 歲的人體結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)，共七個類別 47 項人體尺寸數(shù)據(jù)，包括人體主要尺寸、立姿人體尺寸、坐姿人體重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 汽車中排座椅設(shè)計24尺寸、人體水平尺寸、人體手部和足部尺寸，并分別按性別、年齡段為數(shù)列表，其中主要人體結(jié)構(gòu)尺寸如表 所示。 表 人體尺寸表測量項目分類 主要測量項目人體主要尺寸 身高、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長、體重立姿人體尺寸 眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高坐姿人體尺寸坐高、坐姿頸椎點高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢長人體水平尺寸 胸寬、胸厚、肩寬、最大肩寬、臀寬、胸圍、腰圍、臀圍、系寬、坐姿臀寬、坐姿兩肘間寬經(jīng)過對于我國人體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析表明，人體尺寸服從正態(tài)分布，其所列人體尺寸數(shù)據(jù)的年齡段劃分跨度大，而且沒有 18 歲以下未成年男女的人體統(tǒng)計結(jié)構(gòu)尺寸。但是由于男女在成年人后人體的主要結(jié)構(gòu)尺寸變化較少，且在工業(yè)產(chǎn)品的人機設(shè)計過程中，絕大部分情況下僅需要成年人的結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)。另外，我國不同地區(qū)人體尺寸有一定的差異，不同國家間人體尺寸的差異也頗為明顯，可根據(jù)我國不同地區(qū)、我國與其它國家的人體結(jié)構(gòu)尺寸的比例差異推算出來。 人體尺寸數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)律 H 點的確定：根據(jù)法規(guī)規(guī)定，首先利用 GB1155989 所規(guī)定的三維 H 點測量裝置(如圖 51 所示 )按 GB1156389 中規(guī)定的 H 點確定程序確定座椅 H 點，并利用調(diào)角器調(diào)節(jié)靠背傾角，與豎直方向近似 25 度，同時，調(diào)節(jié)座墊傾角為 50 度記錄此時座椅 H 點位置。根據(jù)前面 GB 1000088 的人體結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)表可知，身高數(shù)據(jù)是不連續(xù)的。例如:18~66 歲的男子在百分?jǐn)?shù)為 99 時身高為 1814mm，在百分?jǐn)?shù)為 50 時身高為1678mm。若想為身高 1700mm 的人進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，就必須對大量身高為 1700mm 的被測量者身體各部分的尺寸進(jìn)行測量統(tǒng)計平均。人體結(jié)構(gòu)尺寸相當(dāng)多，單獨為某種身體尺寸的人進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計顯然是非常有限的。如果可以找到測量的人體尺寸的計算公式，當(dāng)輸入身高時，就可以直接計算出所需的其它尺寸數(shù)值。統(tǒng)計資料表明:這種公式是存在的，也就是說人體測量尺寸符合統(tǒng)計規(guī)律。這種規(guī)律就是:人體的結(jié)構(gòu)測量數(shù)據(jù)與身高、體重存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系可以用經(jīng)驗公式表達(dá)。表 列出了以身高為基本參數(shù)的主要的人體尺寸經(jīng)驗公式。 圖 51 三維 H 點測量裝置重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 汽車中排座椅設(shè)計25人體活動空間尺寸(動態(tài)尺寸)是相對于人體靜態(tài)尺寸而言的。人體靜態(tài)尺寸，著眼于人體自然結(jié)構(gòu)，而不考慮人的姿態(tài)與活動。人體活動空間尺寸，指人體肢體末端能夠達(dá)到的三維空間范圍，著眼于人的日常姿態(tài)與活動需要。人體靜態(tài)尺寸參數(shù)雖然可以解決不少工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計中有關(guān)人體尺寸的問題，但是人在操縱設(shè)備或從事某種作業(yè)時并不是靜止不動的。因此，人們更關(guān)心的是以不同姿態(tài)工作時人體的手、腳能活動的范圍?？杉岸仁侵冈诳臻g特定位置，通過改變手臂或腿部的方向及伸展長度，手或腳是否能夠觸及空間內(nèi)某一物體的評價指標(biāo)。常用活動尺度表的繪制，是檢驗可及度的主要手段，是產(chǎn)品設(shè)計不可或缺的重要依據(jù)之一。在日常生活和工作中，人的動作是十