【正文】 ................. 25 第 6 章 結(jié)論 ........................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 28 致 謝 ....................................................................................................................... 30 附 錄Ⅰ ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 本設(shè)計中的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要包括前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計了其結(jié)構(gòu)及工作原理。 本設(shè)計主要結(jié)合人機(jī)工程學(xué)以及有關(guān)座 椅的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 小型客車座椅的 結(jié)構(gòu)設(shè)計 和 分析。 同時汽車座椅也是保障車輛安全性能的一部分。汽車座椅系統(tǒng)應(yīng)該提供駕乘者預(yù)期的可調(diào)節(jié)性和長途駕駛的舒適感。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 汽車座椅是汽車車身的重要部件，一般由 座 墊及其骨架、靠背及其骨架、頭枕及其骨架，以及相應(yīng)的導(dǎo)向、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等基本部分組成。汽車座椅系統(tǒng)是用來在車內(nèi)給駕乘者支撐，并在保證方便進(jìn)出和駕駛操作的前提下提供駕乘者有效的約束。在車門關(guān)閉狀態(tài)、在座椅整個調(diào)節(jié)行程內(nèi)，座椅系統(tǒng)的操作應(yīng)該適于所有體形駕乘者進(jìn)行直觀的調(diào)控操作。汽車座椅設(shè)計的合理性及 其質(zhì)量直接影響到乘員的安全性和舒適性 。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)確定各 部分尺寸，完成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理分析設(shè)計，并進(jìn)行了靜力分析。 本設(shè)計為小型客車座椅生產(chǎn)與實驗提供了參考，對實際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。 1 附 錄Ⅱ ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 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。 2).操縱方便 設(shè)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可及的位置，并 符合常人的習(xí)慣且操縱力量適中。能有效隔離或衰減路面不平產(chǎn)生的振動，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（論文） 2 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 部分。本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù) 是對小型客車的座椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，運用 CATIA 繪圖軟件進(jìn)行三維實體造型設(shè)計。 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)計座椅的三維實體造型 。座椅是汽車與人接觸的界面，人們在選擇汽車時，往往首先接觸到的是它的座椅。在汽車產(chǎn)品開發(fā) CAC/CAM/CAE/PDM 環(huán)境下，傳統(tǒng)的實物模型被數(shù)字模第 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（論文） 3 型所取代。實現(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)計開發(fā)周期，獲 得了更短的產(chǎn)品上市時間。 本 文的研究設(shè)計工作對于提高汽車座椅的安全性和舒適性有重要的意義。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。 CATIA 提供了完備的設(shè)計能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計到最終產(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，從單個零件的設(shè)計到最終電子樣機(jī)的建立；同時，作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA 將機(jī)械設(shè)計，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)計生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降 低費用的目的。其中，涉及到機(jī)械設(shè)計模塊中的曲線及曲面設(shè)計、草圖設(shè)計、零件設(shè)計、工程繪圖和裝配設(shè)計等內(nèi)容，整體貫穿整個本次畢業(yè)設(shè)計。不同的靠背傾角會導(dǎo)致不同的椎間盤內(nèi)壓力及背部肌負(fù)荷，所以設(shè)計時應(yīng)考慮合理的靠背傾角。本設(shè)計靠背傾角調(diào)節(jié)范圍 為 100176。 2).座墊：座墊設(shè)計主要是座墊深度和座墊傾角的確定。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。座墊的傾角應(yīng)兼顧安全性和舒適性，一般為 2176。本設(shè)計座墊的深度取 450mm，座墊的傾角取 6176。按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB115501995《汽車座椅頭枕性能要求和試驗方法》，汽車座椅頭枕屬汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測項目之一，汽車前排座椅應(yīng)裝有頭枕。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。 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)和動態(tài)的載荷試驗，它屬于汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測項目之一，應(yīng)符合GB150831994《汽車座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求及實驗方法》的規(guī)定。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 坐姿是人體較自然的姿勢，有很多優(yōu)點。坐姿將是操作人員未來作業(yè)的主要工作姿態(tài)。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。 長期維持坐姿還會影響人的健康 , 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 , 以及對某些內(nèi)臟器官造成損害。 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。 人坐著時 , 大腿和上身的重量必須由座椅來支承。這兩塊小面積能夠支持大部分上身的重量。 (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（論文） 6 直至與座面前緣接觸的大腿下部 ,壓力為最小。休息用的座椅 , 體、腿夾角較大 ( 舒適角度約為 115176。 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 。 但是，不論什么座面，保持一種固定的坐姿時間過長，臀部細(xì)血管內(nèi)參加循環(huán)的血液量就會減少，控制身體下部生理機(jī)能的功能將會下降，這種持續(xù)的復(fù)合作用在肌肉上會引起擠壓疲勞。因此，任何一種座椅在設(shè)計時都應(yīng)考慮變換坐姿的可能性。腰靠支承是使背疼和疲勞減到最輕的主要措施。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。 座椅的設(shè)計必須有可能讓人經(jīng)常地改變自己的姿勢和位置，以便減輕壓力和活動伸展各部分肌肉。 靠背與座墊之間的夾角應(yīng)當(dāng)為 95176。以避免因骨盆向前歪斜而彎腰，造成肌肉緊張和受束縛。 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。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?！处?1〈 20176?！处?2〈 35176?！处?3〈 90176?！处?4〈 115176?！处?5〈 120176?！处?6〈 95176。座位空間及座椅的尺寸設(shè)計應(yīng)保證適應(yīng)人體舒適坐姿的生理特征 , 提供實現(xiàn)舒適坐態(tài)的支承條件。 b. 人體上身應(yīng)保持穩(wěn)定。 d. 座面的高度應(yīng)確保大腿的肌肉和血管不受壓迫。 f. 座椅的位置和尺寸應(yīng)與工作臺、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。 。工作座椅座面高度的調(diào)節(jié)方式可以是無級的或間隔 20 mm 為一檔的有級調(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改變或松動。 、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。在座椅固定不動的情況下 , 腰靠承受 250 N 的水平方向作用力時 , 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)活動的安全性。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。 表 21 工作座椅的 主要參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 測量要點 座高 mm 360480 在座面上壓以 60kg，直徑 350mm的半球狀重物時測量 座寬 mm 370420 在座椅轉(zhuǎn)動軸與座面的交點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的力時測量 腰靠高 mm 165210 腰靠圓弧半徑 mm 400700 座面傾角（176。） 95115 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 綜上所述，設(shè)計出尺寸控制圖（如圖 ） 圖 小型客車座椅尺寸控制圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 3章 小型客車 座椅的 骨架 結(jié)構(gòu)設(shè)計 座椅骨架不但要承受人體質(zhì)量，同時還要經(jīng)受汽車啟動、停止等重復(fù)動作和沖撞事故的沖擊， 屬于汽車整車強(qiáng)制認(rèn)證檢測項目之一 。管材焊接骨架成本最低，但很難增加更多的 功能。合金鑄造骨架主要用在高級豪華車上，主要特點是質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，但模具費用和零件單價較高。 座椅的骨架設(shè)計 1).靠背骨架 ： 靠背骨架是一個關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)件，在載荷傳遞路線中它把載荷傳遞給調(diào)角器，并最終傳至地板，它直接關(guān)系到座椅的總體穩(wěn)定性。 其主要尺寸和結(jié)構(gòu)形式如圖 所示 圖 靠背骨架主要尺寸及結(jié)構(gòu)形式 2).底座 骨架 ： 底座 骨架通過調(diào)角器與靠背連接，靠背 受到的載荷通過調(diào)角器傳至底座再傳到地板。 中間板主要作用為增加橫向穩(wěn)定性 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 和剛度。 圖 底座側(cè)板結(jié)構(gòu) a b 圖 主要尺寸 骨架的結(jié)構(gòu)，主要可分為鋼質(zhì)沖壓骨架、管式骨架和合金鑄造骨架三種，本設(shè)計座椅骨架采用鋼質(zhì)沖壓骨架。 圖 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 2)． 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍的計算 如圖 所示， 在與鎖止機(jī)構(gòu)相連接的外導(dǎo)軌下端，開有 10 個 40mm 等距分布的小孔，用于與鎖緊機(jī)構(gòu)相扣合。 因此， 前后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍為 0360mm，即 0177。 圖 導(dǎo)軌等距孔 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理及相關(guān)計算 1).高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理 高度調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)（ 如 圖 所示 ）主要由一套連 接桿件和調(diào)整螺桿組成，當(dāng) 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)下端和 上端分別固定在底座側(cè)板與軌道上時，鉸接的桿件便與底座側(cè)板、軌道和 調(diào)整螺桿組成了上下兩個等腰梯形，具有穩(wěn)定的整體性，防止其自由變形。 連接桿 1 與調(diào)整螺桿連接 部分為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，與調(diào)整螺桿的外螺紋相連接，當(dāng)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)動時， 連接桿 1 會沿調(diào)整螺桿軸向移動，改變連接桿 上下桿與調(diào)整螺桿的角度，從而使底座得到垂直方向的的位移改變。 2)． 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍的計算 在本畢業(yè)設(shè)計中，連 接桿件 1 在調(diào)整螺桿軸向位移范圍為 50mm，如圖 ，當(dāng)連 接桿件 1 被調(diào)整到如圖所示位置 時， 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 1 0 62 8 0 98 1 0 02 5 0 0539050)3790(905039。 ????hh mm 則 ，座椅在垂直方向上工共調(diào)節(jié) 2 56=112mm，因此， 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍為 0112mm。 其工作原理為，當(dāng)角度調(diào)節(jié)操縱桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，連動桿同時隨著轉(zhuǎn)動，連接在連動桿上的板簧會逐漸卷縮，而帶動鎖止機(jī)構(gòu)下移，從而解除內(nèi)板和外側(cè)上板間的鎖止，此時當(dāng)操作者對靠背施以向后的力或者依靠板 簧的恢復(fù)力，就可以對靠背的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)整到合適角度位置時，松開角度調(diào)節(jié)操縱桿，在板簧的恢復(fù)力作用下，角度調(diào)節(jié)操縱桿會回到初始位置，而所以機(jī)構(gòu)也會重新彈回外側(cè)上板的齒牙內(nèi)，對內(nèi)