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1、本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：客车驾驶员减振可调式座椅设计及结构分析学 院：机 械 工 程专 业：车 辆 工 程班 级： 学 号： 学生姓名： X X X 指导教师： X X 2014年6月5日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目 录摘 要IIIAbstractIV引 言1第一章 驾驶员座椅设计31.1. 驾驶员座椅几何参数的选择31.2. 座椅的造型设计712.1 座椅造型设
2、计的基本点71.2.2 座椅造型分类101.2.3 座椅造型的选择121.2.4 座椅造型的考虑要点121.3. 座椅的造型绘制12第二章 驾驶员座椅材料的选取152.1. 驾驶员座椅弹性元件的选取152.2. 蒙皮选择18第三章 驾驶员座椅骨架设计193.1. 驾驶员座椅骨架的选择形式193.2. 材料选择203.3. 骨架的强度结构设计203.4. 骨架结构形式的绘制213.5. 靠背与坐垫夹角调解机构233.5.1 旋转手柄式座椅调角器243.5.2 掀动手柄式座椅调角器243.5.3 液压锁止式座椅调角器253.6. 骨架强度校核263.6.1 Simulation简介263.6.2
3、Simulation骨架校核27第四章 驾驶员座椅悬架设计334.1. 驾驶员座椅调节结构的选择334.2. 减振系统的参数354.2.1 座椅的振动参数354.2.2 座椅的传递特性354.3. 减振系统的方案选择364.3.1 空气悬浮式减振系统364.3.2 弹簧阻尼系统374.4. 驾驶员座椅调节结构分析394.4.1 悬架水平调节机构394.4.2 悬架的减振机构404.4.3 悬架垂直调节及倾角调节404.4.4 悬架垂直调节及倾角调节414.5. 驾驶员座椅悬架建模424.6. 驾驶员座椅悬架结构分析：474.6.1 结构分析之前的准备474.6.2 悬架的静态结构分析494.6
4、.3 悬架的动态结构分析52第五章 汽车座椅的发展趋势595.1. 驾驶员与操作位置的调节595.2. 座椅的舒适多功能性595.3. 座椅的安全与轻量化设计595.4. 座椅的计算机辅助设计与模块式组合605.5. 座椅与汽车文化60总 结62致 谢63参考文献64附录1 工程图清单66附录2 座椅悬架静态分析报表67附录3 座椅座垫骨架分析表算例结果75附录4 座椅靠背骨架分析之算例78附录5 中华人民共和国汽车行业标准客车座椅 QC/T633-200980附录6 GB150831994，汽车座椅系统强度要求及试验方法84客车驾驶员减振可调式座椅设计及结构分析摘 要近年来，由于客车工业的迅
5、速发展，客车座椅的设计已经越来越重要，尤其是大、中型客车对舒适性的要求的提高、从而对座椅的各种性能要求也不断的提高。所以，客车座椅设计不但需要满足乘客的要求，而且对座椅的舒适性、安全性、美观性等方面提出了更高的要求。客车座椅设计要求有足够的强度和刚度，支承乘员的质量。具有能缓和和衰减由车身传来的冲击和振动，给驾驶员提供良好的工作条件；并能为乘客创造舒适和安全的乘坐条件。由此可见，座椅设计的好坏，将对汽车的平顺性、乘坐舒适性、安全性及操作方便性等产生很大的影响。因此，汽车座椅的特性和设计是车身设计中的重要环节之一。客车座椅的设计涉及到驾驶员座椅设计和乘客座椅设计两方面的内容。在此设计中，包含了座
6、椅的造型设计、结构设计、骨架设计、弹性元件和褥垫的选择、调节结构设计、驾驶员座椅的悬架设计以及座椅动态特性的研究等。本设计的主要特点有两个：一是运用三维CAD软件进行设计，整个设计过程均在Solidworks环境下进行，设计过程较为直观，加快了工作效率；二是运用了自上而下的设计思想，从座椅的总布置模型到最终的零部件和装配体，各文件之间层层关联，修改零部件参数后，所有相关的文件都会自动更新，使设计过程更为便捷，更易控制，降低了设计难度，提高了设计效率。客车座椅是连接人车之间的一个重要的部件，特别是大中型客车的座椅设计，更能显示其良好的综合性能。在座椅设计中，考虑到人体工程原理适应于不同体型的驾驶
7、员和乘客的需求，并且依据了大中型客车注重舒适性和经济性的特点。最后在本次设计中，Solidworks软件的运用是难点，在此设计过程中软件的运用提供了许多方便，能够灵活地运用软件中各种建模手段将会让工作事半功倍。 关键词：座椅，设计，Solidworks，关联，自上而下的设计Bus layout model of floor board and seats designAbstractIn recent years, the rapid development of passenger car industry, passenger seat design has become increasi
8、ngly important, especially in large and medium-sized passenger cars to improve the comfort requirements, and thus the seat of various performance requirements are constantly improving. So, passenger seat design not only need to meet the requirements of passengers, but also for seat comfort, safety,
9、aesthetics and other aspects of higher demand. Passenger seat design requires a sufficient strength and rigidity to support the quality of the occupant. With ease and can be attenuated by the body came shock and vibration to the driver to provide good working conditions; and to create a comfortable
10、and safe ride for the passengers condition. Thus, the seat design is good or bad, will the car ride, comfort, safety and ease of operation, etc. have a huge impact. Therefore, the car seat features and design is an important part of the body design.The design involves the passenger seat driver seat
11、and passenger seat design two aspects. In this design, including the seat design, structural design, frame design, the elastic element and the selection of cushion adjusting of designing the drivers seat and a seat frame design of the dynamic vibration characteristics and the like, etc.The main feat
12、ures of this design are twofold: First, the use of three-dimensional CAD software to design the entire design process are under Solidworks environment, more intuitive design process and accelerate the work efficiency; Second, the use of top-down design ideas, General layout of the model from the sea
13、t to the final assembly of components and between the layers of the documents associated parameters modified parts, all related files are automatically updated to make the design process more convenient and easier to control and reduce the difficult to design and improve design efficiency.Connection
14、s between people - car seats is one of the important components, especially large and medium-sized passenger car seat design, more show its good comprehensive performance. In the seat design, considering the human body engineering principle adapted to different size of driver and passenger demand, a
15、nd based on the characteristics of the large and medium-sized passenger car pays attention to comfort and economy.Finally, in this design, the use of Solidworks software is the difficulty in the design process using this software provides a lot of convenience, the flexibility to use a variety of sof
16、tware modeling tools will make the work more effective.Keywords: Chair, design, Solidworks, association, top-down design引 言新的商机必然带来新的挑战，自从我国加入WTO以后，已经成为国民经济三大支柱产业之一的汽车工业得到了跨越式的发展。客车工业作为汽车工业的重要组成部分也得到了迅猛的发展，作为客车重要内饰件的座椅设计，也同样被提出了更高的要求。由于汽车是高速运动体，乘员是处在前冲、后仰、左摇右摆、上下颠簸的环境中，长途乘坐达几个小时而无法自由活动，因此座椅及大地影响着乘员的
17、乘坐舒适性、疲劳程度和安全性，同时，座椅在室内站的面积很大，又是重要的装饰件。其设计应满足以下要求1：1）具有良好的静态特性，座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿，良好的体压分布，触感良好，并能调整尺寸与位置，以保证乘坐稳定、舒适、操作方便、视野良好。2）具有良好的动态特性，以缓和与衰减由车身传来的冲击和震动，保证驾驶员能较长时间工作而不感到疲劳， 乘客能感到舒适愉快。3）有足够的结构强度、刚度和寿命，并能在发生交通事故时尽量减少乘员的受伤程度，即具有足够的安全性。4）机构紧凑，外形与色彩应美观大方，车身内饰相协调，并尽可能减轻质量，降低成本，有良好的结构工艺性。作为人和汽车之间连接部件的座
18、椅，对其性能的要求越来越高，从50年代的固定式座椅发展至今的多功能调节座椅，到80年代又出现了气垫座椅、电热座椅、立体音箱座椅、恢复精神座椅等特种功能的座椅，发展到后来的电子调节座椅。现在的座椅要有多种调节功能以满足不同性别、身高的人乘坐。汽车座椅按结构性、形式可分为整体式、分开式、肩斗式、长凳式、可调式等数种；按乘员数可分为单人式、双人式等；按功能可分为驾驶员座椅、乘客座椅、乘务员座椅及附加座椅等。对于不同类型的汽车，其座椅的设计要求各有不同的侧重。例如：高级客车的座椅当然要保证各项设计性能良好，而城市客车则要求座椅的质量轻、机构紧凑、结实耐用、价格低廉。对于驾驶员用的工作座椅，主要应保证视
19、野良好、操纵方便、调节灵活、长时间工作并不感到疲劳；而乘客座椅则以保证乘员的舒适和安全为主2。座椅由座垫、靠背、侧背支承、头枕等组成，它们具有一定的表面形状，座面和靠背的外形曲线应与人体放松状态下的背部曲线相吻合，乘员入座后座椅的表面形状与体压分布能使乘员的肌肉处于最放松的状态，能支承到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳。通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，可以使大部分人处于舒适状态3。力求精致、考究、装备齐全，内饰设计从强调“舒适”到重视驾乘的“愉快”“享受”是近年来车身内部设计的特点。大量采用柔性内饰设计1。内饰装备和覆盖物的
20、造型都比较圆滑，恰好与外形发展趋势相呼应。面料和座椅软垫一体化成型的座椅，整体模塑成型的仪表板和复合材料饰板给人以精致、明快的感觉，而内饰面料触感柔软则给人以和谐、舒坦的视觉效果。总之，软化的内饰不仅是舒适的需要，而且也是安全的需要。汽车中的座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施, 而驾驶员的座椅就更为重要。舒适而操作方便的驾驶座椅, 可以减少驾驶员疲劳程度, 降低故障的发生率，汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量4。本设计的主要侧重点时课程驾驶员减振可调式座椅设计与结构分析，以上是目前客车座椅设计中一些应遵循的一些基本要求。第一章 驾驶员座椅设计1.1. 驾驶员座椅几何参数的选择驾驶
21、员座椅不仅要满足合适的乘坐姿势，更重要的是应为驾驶操作提供轻便、安全的工作条件，亦即要保证驾驶员视野良好，操作方便、调节轻便可靠、长时间工作不感到疲劳以及具有足够的安全性。对驾驶员座椅椅的设计要求，主要在于除了应能满足乘坐时的舒适性与安全性。还应考虑驾驶员操作的方便性高度，要保证双脚能自如地踩在地板上，双腿要能自如地前伸后屈；座椅深度不宜过大，并应与座椅高度成反比；座垫弹性元件不宜过软，要使大部分人体质量支承在坐骨部分；座垫与水平面之间应有一定倾角，前沿应带有圆弧，靠背与座垫之间要有合适的角度，保证肩部和腰部有稳定的凭靠；空载轮廓应符合两点的支承要求。座椅几何参数主要包括座椅高度、座垫倾角、座
22、椅深度、座椅宽度、靠背高度、靠背与座垫的夹角等。这些参数的确定是以人体静态最合适的坐姿5为参考。如图11所示：图1.1.1 人体基本尺寸以我国的人体尺寸为依据，利用人体工程学提供的人体尺寸百分位值等，将人体尺寸95百分位的值的上限和下限的5去掉，使之适合90的人体乘坐，并结合豪华客车的特点，最后对确定的几何参数进行修正3。驾驶员座椅的设计要求原则上与乘客座椅设计要求基本一致，但其几何参数也有所不同。保持尺寸满足JB2667-80要求条件下，转向器安装角a与座椅高度H，座椅倾斜角靠背倾斜角，a之间的相互位置。几何参数的常用数据列于表1。它们既与乘坐舒适程度，也与作操轻便性、视觉效应等相关，相互之
23、间既有矛盾又有制约。按照舒适性要求，r应稍小，a角较大而H略低，以使驾驶员在操作时处于比较舒适的姿势。但按转动方向盘的轻便性要求，r角又应增大。r越大，所施于方向盘的力越大，因为此时驾驶员可利用从手臂到臂膀的肌肉同时转动方向盘；当r角小时，只能靠手臂部分的肌肉施加力量。可见，为提高方向盘的操纵轻便性，就得适当地降低乘坐舒适性。按照踩踏板轻便性的要求,a和r愈小，H愈大，驾驶员所能施加于踏板的力越大。这表明，为了提高操纵踏板的轻便性，同样乘坐舒适性也会有所降低。从视觉效应方面看，驾驶员总希望自己的视线垂直于被观察的目标，本能地要求头部处于直立位置。如果a角太大，就不提不使颈部弯曲，从而引起疲劳。
24、因此，只有适当降低乘坐合适性而减小a角，才能使上体接近于直立位置，保持胸部挺起，两肩微垂的合理姿势。对于客车，r角应在6080之间，a角取92，r角取7。H为450500mm之间，方向盘直径取400530mm 之间。座垫宽度应大于乘客座椅，一般不小于480mm，因为此时需满足驾驶员操作时两腿展开的宽度以及长途操作后为解除疲劳而稍有移动或改变乘坐姿势所需要的附加宽度。座垫深度应略小于乘客座椅，一般选取400420mm，靠背高度可稍低于乘客座椅，这是因为司机在行车时，手握方向盘，身体上部离开靠背，只有背部下半部分靠在靠背上，为使司机更好地工作，可在腰曲处增加腰垫，腰垫以上部位只有在长时间行车后需要
25、间歇性休息时才起作用，一般选取450500mm；靠背的宽度应大于乘客座椅6。表1.1.1 座椅尺寸规格5项目代码单位驾驶员座椅乘客座椅城市客车公路客车团体客车旅游客车座椅高Hmm380460400450座椅深Lmm400460350400430座垫宽Wmm450400/800420/860440/900座垫角3737靠背高Amm450450700靠背宽Wmm440480/肘靠高Hmm/170230肘靠宽Wmm/35靠背与座垫夹角90105939795105靠背角调整范围20对于靠背角可调座椅20座椅上下调整范围Hmm60/座椅前后调整范围Lmm100/座椅左右调整范围Wmm/80允许将客车地板
26、上座椅连接件（或轮罩）的高度计入座椅高尺寸。400800表示单人座椅400，双人座椅800，其余类推综上所述，结合表1的要求，驾驶员座椅的几何参数确定如下表1.1.2：表1.1.2 驾驶员座椅的相关尺寸的确定参数驾驶员座椅进深(mm)440座垫宽(mm)450座垫角(度)6座垫前端厚度(mm)100靠背高(mm)850靠背宽(mm)450靠背厚度(mm)90靠背与座垫的倾角(度)100座椅总高度(mm)1178根据以上的设计，有些参数具有一定的不确定性，所以，进行参数具体校核和分析时，需作相关的改动，可参见图1.1.2:a） 人体样板B） 用人体样板做车内布置图1.1.2 人体样板5根据上述尺
27、寸建立驾驶员座椅布置的简化模型，如图1.1.3 ：图1.1.3 驾驶员座椅布置的简化模型1.2. 座椅的造型设计汽车驾驶员座椅主要由以下零部件组成：座垫，座垫骨架、靠背骨架、头枕、靠背泡沫、面套、调角器、滑轨、调节机构，塑料装饰件等组成，如下图1.2.1所示：图1.2.1 座椅的一般结构 12.1 座椅造型设计的基本点按人体工程原理设计座椅的舒适性和为适应不同体型驾驶这范围的可调性是汽车座椅的特。座椅的造型应当最大限度地表现汽车座椅的特征。按人体工程原理影响驾驶舒适性的因素为4：（1）适应腰部曲弧线，舒适的坐姿人的脊椎弯曲有四个活动部分（如下图1.2.2所示），即颈曲、胸曲、腰曲和骼尾曲，其中
28、腰椎承受的负荷最大，腰曲最易变形。所以，座椅靠背造型必须使腰曲的弧线处于正常的曲线状态，并且按不同习惯坐姿达到最佳舒适状态。另外，不良的坐姿还会造成腹部的疲劳，由此可见，最舒适的坐姿要求：首先，腰曲弧形应保持正常的生理弯曲而不受承载变形，腰部的肌肉已处于松弛休息状态；其次，腹部通向大腿的血管和神经不受压迫，保持血液循环通畅。研究结果表明，衡量最舒适乘坐姿势的直观指标是：第一，体腿夹角为115；第二，小腿自然前伸，两脚着地，小腿与大腿的夹角为110115之间，如下图1.2.3所示的姿势。图1.2.2 脊柱的四个弯曲图1.2.3 最舒适的坐姿（2）靠背造型必须具有正确的支承点从而保证腰曲弧线由于汽
29、车的转弯、倾斜、侧滑等，造成汽车中的乘员在座位上产生横向滑动。因此，汽车座椅必须具备阻止乘员横向移动的功能，从而维持乘员的稳定，保证驾驶员的正常操纵位置，提高座椅的乘坐安全性。所谓正确的支承点即：第一个支承第56胸椎之间，形成肩靠第二点支承腰曲部位，形成腰垫。肩靠可减少颈曲变形，腰垫可以维持腰部曲线。具体图形可参考图1.2.4。a) 良好的座椅示意图b)不好的座椅示意图图1.2.4 正确的支承点总而言之，座椅的外形直接关系乘坐舒适性，是评价座椅优劣的重要指标。而座椅的外形设计与其他产品的外形设计不尽相同。随着近年来人体工程学进入设计领域。座椅的外形设计已不再只凭感觉和经验，而主要是从人体工程学
30、的角度进行考虑。（3）正确的体压分布人坐在座椅上，人体与座椅之间的接触压力分布，称体压分布。座椅的体压分布分座垫压力分布和靠背压力分布。体压分布和乘坐姿势互相影响。显然，这里所讲的合理的体压分布是指最舒适乘坐姿势状态下的体压分布。根据人体臀部的组织结构特点可以看出，臀部不同部位在产生不适感之前所承受的压力不同，构成骨盆的粗壮坐骨所承受的压力比周围大腿的肌肉承受的压力大，是人体重量的主要支承部位，另外，分布于大腿下面肌肉中的血管和神经极容易受压而使两腿发麻造成腿部疲劳。因此，合理的座椅体压分布并不是一种平均分配的分布，而是按照臀部的不同部位的在产生不适感之前所能承受的压力大小的合理分布，即从坐骨
31、的最大压力部位逐渐向外扩展减弱，大腿下面的压力最小。人体坐在座垫上的表面压力分布应适应人体臀部结构特点：粗壮的坐骨可承受比起周围肌肉更大的压力，大腿底面的肌肉能包含很多血管及神经系统，所能承受的压力较少。座垫的形状和硬度的差别应当根据这个特点设计。根据统计坐骨的最大压力值为0.20.8pa。对于靠背，为保持人体脊柱的自然生理弯曲，乘坐时，人体靠背的主要受力点就是胸曲部分的、由肩脾骨提供凭靠的支承和腰曲部位的支承。这就是我们通常所说的肩靠和腰垫的两点支承。这两点是乘坐舒适的凭靠点，而且其承受的压力最大，并沿这两点向外逐渐减小。合理的体压分布，可用下图1.2.4和图1.2.5来表示：图1.2.5
32、靠背合理体压分布图1.2.6 座垫合理体压分布（4）保持人体躯干与大腿之间的舒适角度及合适的倚靠尺寸按人体工程学统计人的躯干与大腿之间夹角可参考下图1.2.2所示：图1.2.7 舒适的坐姿关节角度并且驾驶员以及人体的倚靠的尺寸可参考下图1.2.3和1.2.4所示：图1.2.8 驾驶姿势时夹角的合理范围图1.2.9 人体倚靠尺寸上述涉及人体工程原理的各点为座椅造型提供了。座椅造型由于涉及座椅内部结构及铺垫材料疏密软硬，故造型工作不可能和结构设计截然分开。1.2.2 座椅造型分类从形状特征可概括为2：（1）整体式靠背和座椅由一块或两块预制成型的曲面体构成。这种造型的座椅结构必须使用按人体曲面预制成
33、型的垫料和面料。适用于经进行车和小型车，其造型效果最为简练，容易形成和汽车外形相呼应的动感效果，有不同的特色。如图1.2.5所示：（2）简单分块式靠背和座椅分别由两块以上的预制成形的表面上看起来明显的分割成几块的垫料组成，但其骨架式垫料也可能不可分割，适用于大量生产普及型轿车或中型车，这种造型对表现座椅面料的质感十分有利。如图1.2.6所示：图1.2.10 整体式座椅图1.2.11 分块式座椅（3）条格式图1.2.12 条格式座椅靠背和座垫均为预成形整体，但在形体上压印成条格，面料也形成缝制的条格，这种座椅造型仍应按人体曲面设计本体，只不过在表面上分割成条格形式，所以仍能满足人体的舒适感，并显
34、得较为华丽精致，一般高级轿车的座椅均采用这种造型，很容易组成一个华贵高雅的环境。如图1.2.7所示：近年来有些样车造型模拟太空舱型式，其内部造型也相应与之配合。座椅型式趋向飞机驾驶舱座椅的造型。故其造型分类就不局限于以上的划分而独具一格，但目前生产的车型还没有采用这种造型。1.2.3 座椅造型的选择图1.2.13 座椅造型本设计中采用整体式座垫和靠背，座椅的外形由于在座椅的总布置模型中已经选取了一定的座垫倾角和靠背倾角，此处应在 Solidworks 中插入总布置模型为参考实体并使其与绘制的草图之间产生适当的几何关系（主要为穿透和重合），即可用总布置模型控制座椅的基体。若在后续的设计中需要改变
35、座椅的总布置模型，则座椅造型的基体会自动更新，此处的关联十分关键，也是体现“自上而下”设计思想的地方。在进行了对国内外的各种客车座椅的深入观察研究，并参照了宇通、万达、金龙客车的座椅后，通过分析比较而得到此方案。具体造型如下图1.2.8所示：1.2.4 座椅造型的考虑要点（1）座椅造型必须从整个内部造型的构思出发，所追求的造型效果是车厢内部整体感。座椅的造型不论艺术格调和材质色泽都应合车厢的整个环境协调，成为整体的一环，显示出座椅与门护板和仪表板形体的连续性。为形成一个整体的内部造型效果，就应从形体处理手法、材料质感和色彩基调三个方面去寻求连续、呼应和统一。（2）座椅的造型必须以人体工程要求为
36、依据，曲面、支承点的考虑是座椅成型的出发点。座椅的造型要表现出座椅对人体坐姿的呼应，使人感到坐上去是一种享受，而不是从座椅的结构出发而形成的形式。1.3. 座椅的造型绘制座椅的靠背与座垫的成型在本设计中较为繁琐，费时较多的环节，该环节建模过程相对复杂，需要用到Solidworks的多种特征和建模技巧7。考虑到节省材料和提高座椅的强度和刚度，参考现有主流豪华旅游客车座椅，靠背和座椅均采用聚氨酯泡沫塑料，既可以提供良好的舒适性，又可以减轻质量。在Solidworks环境下，在总布置座椅的基础上采用自上而下的设计方法，并结合人机工程学确定最终的外廓尺寸。靠背和走点的造型用到了拉伸、放样、合并、删除实
37、体、镜像、缩放比例和圆角等特征。主要的建模过程如表1.3.1与表1.3.2表1.3.1 靠背的成型过程（仅外观造型）靠背的成型过程相关建模操作应用总布置驾驶员座椅，进行自上而下设计，图示为结合人机工程学拉伸凸台实体，以及通过新建基准面，实体转换、曲面成形、比例缩放达到的效果。（注：拉伸时切勿勾选合并实体）两个面之间的放样（注：放样时切勿勾选合并结果），已形成单独实体，通过镜像的功能初步完成整个靠背轮廓的造型删除引用的驾驶员座椅总布置的实体，组合镜像、放样、拉伸几个特征的实体，通过拉伸切除特征切除顶部部分材料，并倒圆角。 表1.3.2 座垫的成型过程（仅外观造型）座垫的成型过程相关建模操作应用驾
38、驶员总布置座椅，进行自上而下的设计，图示为结合人机工程学拉伸的凸台实体。（注：拉伸时切勿勾选合并结果）图为通过新建基准面、新建坐标系、曲面成形、比例缩放、达到的效果。通过形成的的面与拉伸特征所形成的面放样得到一半（注：放样切勿勾选合并结果），最后镜像实体得到。删除引用实体，以及放样所应用的曲面实体，合并拉伸、放样、镜像三个实体，倒圆角。经过如上的建模，座椅的靠背和座垫的模型就绘制完成了。第二章 驾驶员座椅材料的选取2.1. 驾驶员座椅弹性元件的选取座垫和靠背内部的主要组成为弹性元件。弹性元件是体现座椅静态特性和动态特性的主要元件，为乘员提供舒适的乘坐环境，缓解来自本身的冲击和振动，通常用直径为
39、1.24mm 的弹簧钢丝加工而成，也有的单独或部分地用泡沫塑料。常见的座椅弹簧参数如下表所示：表2.1.1 座椅用弹簧参数2弹簧参数位置排数主要螺圈的直径或弹簧宽度mm每个弹簧的圈数平均节距mm钢丝直径mm每个弹簧的钢丝长度mm螺旋弹簧座垫454605815304510001600靠背4544520352.88001000编织弹簧座垫91052725351.6-靠背7865530401.6-蛇形弹簧座垫-54-58603.53.75-靠背-54-58603.53.75-水平弹簧-1215多2.5322.5-金属弹性元件主要有：编织弹簧，蛇形弹簧，圆柱压缩螺旋弹簧和圆柱拉升弹簧等，如下图2.1.
40、1所示。决定弹簧的主要参数有螺距，中经，线径，工作圈数，自由长度等，其中本设计用到的是蛇形弹簧，其外形如图2.1.2所示。使用这些弹性元件的座椅往往因为钢丝材质不佳，成形或热处理不当，容易断裂或永久变形，失去弹性，使座椅失去使用价值。图2.1.1 几种常见的弹性元件图2.1.1 蛇形弹簧结构随着汽车工业的发展，汽车逐渐向轻量化发展，各种新型材料不断涌现，性能不断提高，而聚氨酯泡沫塑料成为其中一个亮点在座椅中得到了广泛应用。聚氨酯泡沫塑料具有耐磨、耐高温、耐油、比重轻、减振性能好和便于制造所需外形轮廓等优点。基本取代了海绵、橡胶、弹簧等传统的材料。据资料统计8，国内一些主要车型用聚氨酯泡沫材料的
41、质量如下：CA1092 载货车为10kg，CA1046 轻型货车为8.5 kg，CA7220 轿车为9.7kg,捷达轿车为7.4kg，EQ1092 载货车为8.4kg，JN1491载货车为32kg。1993年国内生产汽车耗用聚氨酯泡沫材料为1.24万吨，1996 年耗用聚氨酯泡沫材料为1.8 万吨，预计到2000 年汽车工业每年将耗用聚氨醋泡沫材料为2.8万吨以上(含摩托车)。而国内各行业耗用聚氨酷的总量1989年为10万吨，1996年为44万吨，预计2000年将达到70万吨。全世界聚氨酯制品总产量1992年为560万吨，1993年为600万吨，1994年为626万吨，预计到2000年可达到8
42、50万吨，其中泡沫塑料占70%，用于汽车工业的量占总产量的25%。90 年代以来，国外汽车工业发达国家每辆轿车上聚氨酯材料的用量平均已达到22kg，而我国每辆轿车平均用量尚不到10kg，与国外相比还有较大差距。除了制造泡沫塑料外，聚氨酯材料还用来生产各种弹性体、胶粘剂、涂料和纤维等，在各行各业中都得到了广泛的应用。生产聚氨酯泡沫塑料的基本原料有异氰酸醋(TDI , MDI, PAPI)、多元醇(聚醚多元醇和聚酷多元醇)、催化剂(胺类、有机锡类)、扩链剂(二元醇、三元醇)、泡沫稳定剂(硅氧烷类)、发泡剂和阻燃剂等，且主要的生产工艺为成型加工，其加工工艺基本上采用直接浇注成型技术。图3.1.2 聚
43、氨酯泡沫座椅汽车用聚氨酷泡沫塑料主要分为软质、半硬质和硬质三种。此外，还有自结皮型、反应注塑型和增强反应注塑型等品种。通过合理的调配原料组成和配比，选择不同的加工成型技术，就可以得到不同种类和性能的聚氨酯泡沫制品。软质聚氨酯旨泡沫塑料1） 软质聚氨酯泡沫塑料根密度的不同分为三类：低密度:密度范围在15kg/m325kg/m3；中密度:密度范围在25kg/m335kg/m3；高密度:密度范围在35kg/m350kg/m3。2) 软质泡沫塑料有如下特点：A 制品尺寸和重复模塑性好；B 外观与手感好；C 模具可用铸铝、钢和环氧树脂制造；D 选择范围大；E 成型工艺简单、效率高。软质聚氨酯泡沫塑料主要
44、用于汽车上的座垫、靠背、顶棚、后围及门板衬里的减振吸声层等。一般这种材料是开孔性的，具有良好的回弹性。用这种材料制造的泡沫座垫为乘客提供了足够的缓冲振动、冲击的作用。选择泡沫要考虑支撑作用能力及回弹性，一般采用中、高密度的开孔泡沫。先进的生产工艺是用高压浇注机直接将原料浇注到座垫模具中进行发泡成型，制得所需的形状21。也有采用先将聚氨酯原料发成大块后，再切割成所需形状的方法制造座垫的。国内汽车上用的聚氨酯泡沫座垫均为单密度的，据有关资料，上海延锋汽车内饰件厂已开发出加工双密度汽车座垫的技术。国外高级汽车座垫大多采用双密度的，这种双密度座垫两侧的密度比中间部位高，能有效地减轻汽车行驶中乘员的左右
45、摇动引起的疲劳，具有良好的减振性和舒适性。为了增加舒适性，还可选用多层复合衬垫，或在上面加一层柔软的泡沫层或羊毛状纤维毡。综上所述，本设计中采用软质聚氨酯泡沫塑料作为座椅材质，一般采用高密度开孔泡沫，密度在35kg/m350kg/m3，因其具有缓冲振动冲击的作用。2.2. 蒙皮选择蒙皮在驾驶员座椅上的应用也是非常重要的，蒙皮是包在座垫和靠背总成为外表面的一层材料，可用它来修饰座垫的表面，对褥垫等材料起保护膜的作用，并能在座椅表面形成独特的外观和触感，其色彩应符合车身内饰的统一要求。蒙皮应包得很结实，以加强褥垫的作用，使载荷能均布在弹簧上。蒙皮材料常用棉布，毛织品，皮革，人造革，塑料和粘胶织品等
46、。由于蒙皮直接与人体接触，其品质特性将直接影响到乘坐者的感觉，因而要求蒙皮面料有足够的强度和耐磨性。其表面应有桔纹、鸡皮等花纹以增加摩擦系数。还应具有良好的透气性，去湿性，尺寸稳定性和阻燃性要求。在-5070范围内保持一定弹性，不脆裂，不发粘。当车速为 40km/h 时，蒙皮的传热系数 h 应在 2.33.5W/(mk)范围内。乘坐3 小时后，舒适的蒙皮表面温度为1822度，湿度为 50%60%。现在人们使用的是人造合成革，人造革价格较低，但其通气性不如皮革，而皮革又太贵，所以，从经济观点来看，选用棕丝及麻类或藤条编织的座垫和靠背更适合，还可选用布绒类面料，其透气性都要好于人造革和皮革。此外，特殊的缝制方
