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1、河 北 工 业 大 学 毕业设计说明书 作 者： 盖梦林 学 号： 100258 学 院： 机械学院 系(专业)： 车辆工程 题 目： 轿车座椅的结构设计 指导者： 刘璇 讲师 评阅者： 2014年5 月 25日毕业设计（论文）中文摘要轿车座椅的结构设计摘要：本次设计是对轿车的座椅结构进行设计优化，随着人们生活水平的提高，目前市场上的座椅虽然能满足驾驶乘坐的需求，但在乘坐舒适性、外观、安全性能上已经达不到人们的要求。此次设计的目的就是结合人机工程学原理，对当前市场座椅进行优化设计，设计出一款安全、舒适、时尚的汽车座椅。 汽车座椅的设计是在现在已有的设计方法基础上，结合人机工程学原理，将人体生理
2、特性、心理、环境等方面因素纳入设计的参考范围。从驾乘人员的安全、舒适等出发，应用座椅设计尺寸和人体尺寸的关联，确定驾驶座椅的各项参数，设计出符合现代人的座椅。关键词： 汽车座椅 人机工程 舒适性 安全性毕业设计（论文）外文摘要Title Structure design of car seat AbstractThis design focus on the optimization of car seat structure. With the improvement of peoples living standards, the current car seats on the mark
3、et fail to meet the requirements of the riding comfort, appearance, safety performance although they are able to meet the needs of driving and riding.The aim of the design is，with Ergonomic principles adopted, to optimize the car seat of the current market, and finally making it become a safe, comfo
4、rtable, and fashionable one.Based on the existing design methods, and combined with ergonomic principles, this design adopted some new factors in to the reference range such as human physiological and psychological characteristics, environmental elements. From the point of safety and comfort of the
5、driver and passenger, this design refer to the association of seat size and body size to determine the parameters of the drivers seat in order to design a car seat that could meet the demand of people living in modern times. Keywords： Ergonomics Car seat Comfort Safety 目 录 1 绪论 11.1 引言 11.2 国外发展现状 3
6、1.3 国内发展现状 41.4 未来发展趋势 41.5 研究该课题的目的与意义 52 汽车座椅的基本设计 52.1汽车座椅的功用 52.2座椅的设计要求 62.3人机工程学在座椅设计中的应用 62.3.1我国成年人的人体构造尺寸 62.3.2坐姿人体尺寸与生理特性 72.3.3人体水平尺寸 112.3.4座椅各结构的作用与设计要求 122.3.5人体H点的确定 152.4汽车座椅的主要设计参数 173汽车座椅各组成部分的结构设计 204 汽车座椅的强度要求与部分位置的强度校核294.1强度要求294.2部分部位的强度校核315汽车座椅外观设计 33结论 34参考文献 35致谢371 绪论1.1
7、 引言 自上个世纪诞生以来，汽车行业已经走过了风风雨雨的一百多年，这一百多年的汽车发展速度确实十分惊人，从卡尔本次制造的第一辆汽车到现在，汽车已经发生了翻天覆地的变化，应从一种实验性的发明转为关联产业最广，工业技术波及效果最大的综合型工业。随着近些年我国的快速发展，人民生活水平随着水涨船高，现在汽车保有量持续上涨，据某汽车资讯网站报，中国2012年末全国民用汽车保有量达12089万辆（包括三轮汽车和低速货车1145万辆），比上年末增长14.3%。私人汽车保有量增长依然显著，去年中国私人汽车保有量达到9309万辆，增长18.3。民用轿车保有量5989万辆，增长20.7，其中私人轿车保有量5308
8、万辆，增长22.8。随着生活节奏的大大提高，人们在汽车中的时间也越来越长，汽车的安全舒适大大影响驾乘人员的安全，而同时，汽车交通事故与伤亡人数也直线上升，据统计，仅2012年全年，全国接报涉及人员伤亡的路口交通事故4.6万起，造成1.1万人死亡、5万人受伤，分别上升17.7%、16.5%和12.3%。在这种现状下，我们必须采取相应的措施减少伤亡，随着时代的进步，人们对汽车以及其的各个部件也会变得越来越挑剔，人们在选择汽车的同时，首先接触的也是座椅。座椅与驾乘人员直接接触，是减少驾驶人员与乘客伤亡的主要部件，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
9、劣与否直接关系到驾驶质量。座椅的安全性可以在事故发生时保护驾乘人员的安全，保护驾乘人员的安全是汽车座椅最为基本和最为重要的环节；同时。舒适的座椅可以使驾驶人员全身心的投入驾驶操作中而不会因为座椅结构不合理引起的疲劳，不适而分心，也可以降低事故发生的概率。随着生活水平的提高，人们开始更加注重生活质量，因此保证汽车座椅的舒适性也就显得日益重要。舒适性包括震动舒适性、操作舒适性和坐姿舒适性，然而舒适性没有明确的规定与指标，无法保证绝对的舒适，也无法描述舒适度，但可以通过优化座椅结构，增加某种装置来减轻不舒适感，例如设计座椅时，为避免在路况差的路面上行驶时的颠簸，可以通过减小座椅共振频率避开人体敏感振
10、动频率的方式，降低共振可能行，提高驾驶乘坐的舒适度。表1.1 人体各个主要部位的共振频率 HZ身体部位全身头部眼胸部肩部手臂脊柱胃共振频率5-620-3020-254-62-610-203-54-5汽车座椅作为影响驾车安全的主要部件，直接影响驾驶，乘坐的安全，舒适和方便性。在汽车中，座椅的主要作用是：（1）就汽车系统控制盒驾驶视野等条件为驾驶员定位；（2）在重要的人体架构点上支撑人体使乘客保持各工况下的身体平稳；（3）为乘客提供安全舒适的环境，减少路面影响；（4）在汽车冲击式保护驾乘人员。为此汽车座椅的设计制造需满足以下条件（1）合理的结构设计，使乘员有良好的坐姿和体压分布，乘坐舒适。（2）有
11、足够的强度和刚度，例如：作为固定安全带的基座，能承受人体各种动作，包括碰撞时人体冲击时的作用力；（3）良好的震动特性，适应人体的震动特性；（4）结构制造简单，有良好的经济性；（5）座椅在整车的布置上应使转向盘等操作机构与驾驶员之间的距离，视野，头部间隙，腿部间隙等适应各种不同身材的驾驶员和乘客，且其布置能在汽车碰撞时保证驾乘人员的安全。轿车座椅一般由头枕、靠背、调节装置、坐垫和座椅连接件组成，座椅骨架是轿车座椅的基础结构，主要分为靠背骨架，坐垫骨架和调节装置（图1.1）。图1.1 轿车座椅的结构简图1.2国外发展现状了解国外汽车的发展现状与发展趋势对于了解我国自身发展存在的问题有很大帮助，并且
12、还可以学习外国的先进技术，了解国外的趋势帮助预测我国未来的座椅的发展方向。到目前为止，国外的汽车座椅设计已经领先我国很多，国外的座椅设计发展很早，伴随着汽车的诞生发展而一直在不断地进步，至今已有几百年的历程，迅速发展至今已经相当成熟，并且与之相关的各项安全标准和国家法规也已相当健全：美国联邦机动车法规：欧洲汽车法规：日本道路车辆安全标准等。在进行设计师综合考虑人体身高，驾驶姿势，人体不同年龄段的身体特点等，对座椅的相关尺寸有据可依，不能随意选取。在现代汽车上，随着人们对质量要求的提高，追求视觉享受，座椅已经成为一种装饰品。对汽车座椅研究取得的成果都是人们不断创新，不断努力换来的，而且以后的座椅
13、会越来越人性化。此外，涉及座椅时通过考虑各种因素来提高座椅的性能，例如不同身高的驾驶员踩油门踏板需要的行进空间不同，较高者需要的座椅与仪表盘之间的空间较大，则座椅需靠后。由此设计座椅必须对人机工程学研究仔细。国外还从疲劳驾驶危害入手进行分析研究，疲劳时注意力不集中反应迟钝，因此从降低驾驶员疲劳的角度入手可以有效地减低危害的发生。在设计从成本方面，我国与外国也有不小的差距。以上是国外座椅发展的部分现状，我们应对比与我国的差距，向其学习，提高自身设计研发水平。1.3 国内发展现状我们国家的座椅发展时间较短，可以说在国外蓬勃发展的术后才刚刚起步，在结构设计和制造工艺上均远落后于世界当先水平。目前我国
14、的座椅制造商在多而没有精，数量上虽然不少，但大部分都是与外国合资企业，不掌握核心技术，主要还是在靠先进国家的技术支持。虽然在某些方面有一定的进展，但在大环境的掩盖下仍显无力，而且只追逐生产利益而没有认识到核心技术的重要性。造成目前我国现状的原因有多方，其中一方面是由于我国对国外先进技术的依赖，购买技术赚取制造利益而不去开发自己的核心技术，另一方面就是我国仍然较为落后的生产能力与落后的思想模式，一味遵循以前的设计生产模式，而忽略成产成本与效率，这就犹如一种高投入低回报的模式。而且我国的设计模式周期长，效率较低。例如，为达到某一部位的强度，国内的一般做法是增加钢板的厚度，柱体的直径等，如此确实能达
15、到目的，但这样却大大增加设计成本，造成浪费，在强度提高的同时降低了韧性，质量，这样又成为各种事故的诱因，给乘客的生命财产等造成危害。而在同样问题上国外却是通过优化结构，实用新型材料等方式。在相关的标准与法律法规方面，座椅的安全标准也有所规定，但是却是模仿外国的法规制定切内容少而不健全，对于驾驶座椅的安全舒适等重视不够，零件，工艺的要求也较低，以至于生产的产品在质量上不能满足追求质量人群的要求，在汽车行业中竞争力小。1.4 未来发展趋势随着人们对汽车的要求日益高端，座椅作为汽车重要的部分，各汽车制造商对汽车座椅的重视程度越来越高。安全性作为座椅其他特性的基础，重要性永远是第一位的，我国座椅的未来
16、在于要局部缩小与国外的差距，这要从座椅的安全性与舒适性入手，优化座椅结构，采用新型材料，降低成本，提高生产率等。国外的座椅发展趋势在于各种高性能、高技术含量的座椅。如电动座椅，操作机构用电力提供动力，免除了以往手动操作的弊端，提高操作的便捷性；悬挂座椅是基于汽车悬架系统的构思，在座椅下部加设悬挂机构，作用是缓冲吸能，增加汽车座椅的柔韧性，提高舒适度，记忆座椅能记住某些驾驶信息，如座椅前后位置，靠背角度等，该种座椅的设计理论是控制理论，再次驾驶时通过计算机反馈控制调节座椅位置，还有轻量型座椅等等。从座椅的各方面合理入手，降低不必要的能源浪费与损失，座椅未来的发展目标是提高各方面性能，同时改进基础
17、部件，例如在座椅上加装预热装置。按摩装置等。座椅的布料选择上要既舒适、环保有降低成本。1.5 研究该课题的意义与目的汽车座椅作为汽车中的不可或缺的重要组成部分，它的结构设计至关重要。座椅直接与驾驶员和乘客接触，支撑驾乘人员的身体，在发生碰撞是保护驾乘人员，不合理的结构轻则使乘客长时间坐后身体不适，重则在危险时不能有效保护乘客甚至对乘客造成二次伤害。就社会方面而言，我国汽车保有率日渐上升，汽车在人们生活中共、占据了一定地位，人们对汽车的要求也水涨船高，座椅是人们驾车乘车时首要接触的。就经济技术的方面，汽车制造业正在向数字化转变，传统的实物模型被数字模型所代替，座椅的发展也要跟上潮流，慢慢脱离旧式
18、的设计方式。对汽车驾驶座椅的设计涉及的相关理论知识较多，掌握汽车座椅的发展方向、设计方法，掌握座椅的结构以及各个结构的功能作用、特点等等，同时此次设计需CAD绘制二维效果图，掌握该软件的基本操作，设计座椅结构时不仅要考虑驾乘人员的身体感觉，还要考虑心里感受。此次设计的目的是设计一款能使司机人员在舒适、安全且轻松的环境下工作，并且给乘客安全舒适的乘车环境，同时使使用者有视觉享受。2 汽车座椅的基础设计2.1 汽车座椅的功用汽车座椅是驾乘人员与汽车直接接触的部件，它支撑着驾乘人员的身体，是主要承载体，它还要保证驾乘人员在座位上有足够的空间，不会影响驾驶操作，也不致于使乘客感觉狭窄。此外，还要满足驾
19、驶员的视野要求，即驾驶员驾车时，前后左右的视野能达到法定要求。座椅最大的作用也是最基本的作用即保护驾乘人员在发生交通事故时的人身安全，其次还要保证长时间乘车时，座椅能最大限度的降低驾驶员和乘客的疲劳等不舒适感。总而言之，汽车座椅对于驾乘人员的人生安全至关重要，我们必须认真负责的做好这一部分的设计工作，座椅的安全舒适度也是人们购车是的重要参考。2.2 座椅的设计要求在了解汽车座椅基本功用的基础之上，深入了解座椅的基本结构，了解每一部分的功用特点，结合人机工程学，综合考虑驾乘人员的安全性、舒适性和降低疲劳方面，对座椅的结构和外观进行设计，在现有结构上进行优化，设计出更加合理、更加安全、舒适的座椅结
20、构方案。并且对座椅的关键部位进行受力分析和强度校核，以保证各项安全性能；绘制座椅的结构总图和关键零件图，了解并熟练掌握绘图软件，最后总结设计时的困难和设计过程的收获，完成毕业设计说明书。2.3 人机工程学在座椅结构中的应用一切机械设备的座椅设计都是依据人体尺寸参数作为设计参考数据，因为只有以人体尺寸设计的机械设备才有可操作性，才能被操作员所使用，适合人的使用性能才能实现其价值。人体尺寸包括静止时的尺寸、活动范围、生物力学、生理学四类，这是按照人体测量尺寸划分的。人体参数测量尺寸分为人体构造尺寸和人体功能尺寸两种，再设计汽车的座椅结构以及座椅的布置时应保证所有被操作的部分均在人体肢体的活动范围内
21、，汽车座椅的尺寸只有与人体测量尺寸相适应才能保证驾乘人员的安全舒适。2.3.1 我国成年人的人体构造尺寸我国成年人的人体结构尺寸，是以GB10000-88为标准，在人的自然状态下测量的，同时还要结合人机工程学设计要求，这样才能保证座椅设计的高精度，高要求标准。中国成人人体尺寸定义了成年人人体尺寸的基础数据。制造人体尺寸模型还要参考相关的尺寸。人体模型是一种测量模拟工具，是一种很好的实验工具，它不仅能模仿人体进行相关实验，而且不会造成现实中的人员伤亡，数字人体模型的功用有对汽车驾驶员进行视野定位，是驾驶员的视野能达到法定要求，不影响操作；为乘客座椅的布置提供依据；对于舒适的坐姿进行预测评价；对汽
22、车内饰空间布置提供参考；对驾乘人员进出车的方便性进行预测评价，这样可以合理利用资源，大大提高是设计的效率。主要用到的人体尺寸有身高体重、前（上）臂长、小（大）腿长等。我国人体基本尺寸见下表2.1。表2.1我国人体基本尺寸 单位mm尺寸名称尺寸数据尺寸名称尺寸数据男女男女身长16881586肩宽426392眼高15851480臀宽334395肩高14211320下肢前身长1016977坐姿身高897849大腿长422409坐姿眼高794743小腿长401369肘到坐平距离245239足高7166膝臀间距551525前伸长731689大臂长269261大腿平长433432上述尺寸实在被测者裸体或少
23、穿衣服的情况下测出来的，但在不同季节人们是在穿衣不同，薄厚不同的情况下工作，因此应适当调整。并且女性穿高跟鞋时脚步的尺寸会有较大变化，故设计时应考虑在内，这样才能设计出安全舒适且有普遍适应性的座椅。表2.2列出各个尺寸项目的修正值表2.2 由服装导致的尺寸修正 单位mm尺寸修改项夏装冬装原因身高25-3425-40鞋高坐姿高310鞋厚眼高3636鞋高坐姿眼高310裤厚最大肩宽1350-75衣厚臀宽1350-75衣厚设计时应同时考虑人体尺寸与修正值。2.3.2 坐姿人体尺寸与生理特性1）坐姿人体尺寸设计汽车座椅时，人机工程学对于确定相关尺寸至关重要，人体尺寸是主要的审计参考，坐姿尺寸是最基础的尺
24、寸依据，包括坐高、坐姿颈椎点高，眼高，肩高，肘高、大腿厚、膝高、小腿加足高、座深、臀膝深、坐姿下肢长等十一项。坐姿时人体尺寸如下。表2.3坐姿人体尺寸 单位mm测量项目男女百分数位510909599510909599坐高858870947958979809819891901920坐姿颈椎点高615624691701719579587648657675坐姿眼高749761863847868695704773783803坐姿肩高557566631641659518526585594609坐姿肘高228235291298312215223277284299坐姿大腿高11211614615116011
25、3117146151160坐姿膝深456464523532549424431485493507小腿加足高383389439448463342350399405417座深421429486494510401408461469485臀膝距515524585595613495502561570587在汽车的设计优化中，人体模型为设计工作带来很大便利，座椅方面更是如此，这种模型，高精度的模仿人体各方面，我们在设计时可以让其代替人的位置，以他为对象进行汽车的设计，实验等，这样既能得到所需的实验数据，在实验失败的情况下即使发生危险也不会造成人员伤亡，现代汽车常用的实验对象已经渐渐都实用人体模型。作为汽车座
26、椅的实验对象，人体模型是在人机工程学、人体数据库的基础上根据不同需要建立起来的，以人体数据作为设计的参考，这样可以建立更多的实验工具。坐姿人体尺寸库是一切设计的前提，利用该数据库可以便捷的了解人体坐姿尺寸，然后对于座椅中的驾乘人员位置有一个初步了解，在此基础上进行相关设计能达到更好的设计效果，提高设计效率，设计更安全舒适的座椅。坐姿尺寸数据库界面，下表图2.1 坐姿人体尺寸数据库用户界面2）坐姿时的生理特性与压力分布 人坐着是，座椅支撑着大腿和上身的重量，人体骨骼结构在盆骨下有两块圆骨，成为坐骨结节。这两块小面积却在支撑着上半身大部分的重量。这样在座面上臀部压力的分布情况是在坐骨结节处达到最大
27、，由此向外压力逐渐减少，直到座面周边与臀部接触的边缘，压力达到最小，因此，舒适的坐垫柔软度要适当，坐骨部分的坐垫应该有支撑性，它要承受座椅上承受重量的60%，其余部分应适当柔软，以便把重量分布在更大面积上，坐垫上的压力分布如下图2.2 坐垫上的接触分布座椅靠背上的压力分布应当是肩脚骨和腰椎骨两个部位最高，这就是靠背设计中的“两点支撑”准则。靠背的两点支撑中，上支撑点为肩脚骨提供依靠，成为肩靠，其高度相当于坐姿时第五到六节胸椎之间的高度，下支撑点为腰曲部分提供凭靠，称之为”腰靠“，其位置相当于第四节腰椎的豪赌，两点支撑的作用岁用途不同而不同，休息时，上身和腿的夹角较大，身体向后倾斜，这个之后主要
28、是腰椎起作用，不需要设置肩靠，而腰靠支撑是减轻背痛和疲劳的主要措施，如果只依靠肌肉来维持腰曲，必然会引起腰部肌肉的损伤疲劳，对于不同人的身体尺寸，对应的某些座椅的腰靠位置应当可以调节。再考虑到人体构造，大腿的主动脉位于大腿的下表面和膝盖后方，这个部位持续的压迫会给人带来不适的感觉，如肿胀，脚发麻等，要减少这种不适，可以通过适当减少座深、把坐垫前修远和采取较软的坐垫材料等措施来达到要求，还可以降低座面高度，以使脚能够到地面，让人的腿部动脉处不感到任何压力。图2.3 人体在靠背和坐垫上最适宜的体压分布2.3.3 人体水平尺寸设计汽车座椅时还需要人体水平尺寸，其中包括肩宽、臀宽、坐姿臀宽等，座椅方面
29、主要涉及到的尺寸有肩宽、坐姿臀宽、最大肩宽等尺寸。设计时需要的尺寸来自于人体数据库相关尺寸，这样设计的可靠度较高，可以满足汽车座椅的安全舒适性有要求，常用的人体尺寸如下表2.4表2.4 人体水平尺寸 单位mm2.3.4 座椅各结构的作用与设计要求（1） 头枕头枕（图1.2）是为提高汽车乘坐安全性和舒适性而设置的一种辅助装置。首先，头枕主要作用是保障安全。日常生活中，轿车经常发生追尾碰撞，颈椎承受到很大的加速度，头枕可以减少头部自由移动，避免或减轻乘员颈部受伤。头枕的设计应当以低速碰撞保护为主，虽然与前部碰撞相比，后部碰撞的碰撞能量通常是最下的，但碰撞发生在后部时，引起的头部和胸部的速度之差对脊
30、柱和神经系统的影响是不容忽视的。根据头枕作用，设计制造是应考虑以下：冲击来自前方及上方使，应具有防止回弹的功能；头枕连接部件必须牢固而坚持，不能因为震动而松动甚至脱离，产生造成等；头枕应装置调节装置，位置可调，使头枕处与适当位置。（2） 靠背靠背骨架是一个关键的结构件，在前撞、侧撞尤其是后撞情况下，靠背骨架在撞击能量处理方面起关键的保护作用。靠背的设计主要指强度设计和造型设计，靠背造型设计时应使靠背的高度、形状符合人体曲线，给背部、肩部有效可靠的支撑和足够的侧背支撑，使驾驶员保持稳定的坐姿，避免横向滑动。 （3）坐垫骨架轿车座垫设计主要是座垫深度和座垫倾角。座垫深度过大时，躯干相对前移，腰部得
31、不到良好支撑；过小时，大腿得不到良好支撑。因此，深度应按臀部至大腿表面全长的3/4设计，一般取400480mm。座垫的倾角应兼顾安全性和舒适性，一般为210。座垫骨架通过调角器与靠背连接，靠背受到的载荷通过调角器传至座垫再到地板。此外，座垫骨架还承受乘客的静载荷、乘客下潜载荷(轿车高速制动时乘客向前的载荷)、乘客在座垫上运动产生的疲劳载荷。 根据调节方向分，轿车座垫骨架大致有2向(前、后)、4向(前、后、上、下)和6向(前、后、上、下、前后倾斜或前、后、前部上下、后部上下)等形式，座垫骨架上装有座盆，有整体式和局部式两种。局部式座盆需安装弹簧钢丝以支撑发泡，整体式则不需要。 为保证轿车日常使用
32、需求及产经济性，本设计采用4向调节、整体式座盆的座垫骨架。（4） 调节机构座椅调节方向主要有高度调整(图2.4-a) ,前后调整(图2.4-b),靠背仰角调 整(图2.4-c)。图2.4 座椅调节方向高度调整机构,用来调整座椅的高度，有机械调整,可控空气弹簧调整和电动调整急症不同的调整方式，.结合人机工程学原理,为满足大部分人使用要求综合考虑调整范围。 为了保证生产成本,根据驾乘人员对轿车的使用需求,取用机械调整机构,高度调整范围为0100mm。滑道是纵向水平位置的调整机构,根据锁止方式分为单锁止滑道和双锁止滑道，一般根据锁止强度确定。安全带固定点不在座椅上时，一般选用单锁止滑道；安全带固定点
33、在座椅上时，选用双锁止滑道。滑道位移尺寸根据相应人体尺寸和人机工程学原理确定。由轿车实际使用空间，结合轿车实用强度，常工作路况等信息以及轿车常用的安全带安装形式 , 选用双锁止滑道,前后调整距离为 0100 mm。 调角器主要有常啮合式和棘轮棘爪式两种类型,用于对靠背角度进行调整和锁止,必须满足 GB15083-1994汽车座椅系统强度要求及实验方法规定。 常啮合式调角器始终保持啮合状态,有手动和电动两种。手动常啮合调角器 要连续转动旋钮座椅靠背才能调整到理想位置。电动常啮合调角器通过电机驱动 齿轮进行调节,有传动平稳,强度高,调解范围大等优点,适于高档汽车座椅。 棘轮棘爪式通过操作手柄进行解
34、锁,没有电动形式。采用棘轮棘爪工作原理 及板簧式复位结构,容易调整到理想位置,最大能够实现 180范围有级调节,适 于各类汽车座椅。为了满足轿车驾驶员日常操作的操作便利性的要求,同时控制 产品成本,选用棘轮棘爪式调角器,调节范围为 80170。2.3.5 人体H点的确定H点指人体身躯躯干线与大腿轴线的交点，即人体身躯与大腿的铰接点，也成胯点。H点是汽车座椅结构尺寸的设计参考点，我国制定的相关标准，常将H点三维人体模型应用在座椅设计中，来确定实际的H点，H点对于保证汽车座椅的各个方面的性能具有关键性的意义。H点的重要意义在于，他决定了驾乘人员在汽车座椅中所处的位置，例如：视野域的大小，驾乘人员的
35、各个关节与座椅的相对位置，人体手臂长度到仪表盘的距离是否合适等，这些都是乘坐汽车的安全性舒适性的重要标准。除此之外，如果驾驶员与座椅之上，没有一个舒适，有利的乘坐位置，这就可能会导致驾驶疲劳，从操作的角度提高了事故发生率。所以设计时若要满足驾驶的相关性能要求，就必须结合H点的概念与设计要素。安全性是汽车座椅的重要性能指标，这关系到汽车操纵稳定性；另一指标则是舒适性，从人体的生理心理两方面入手，综合考虑驾驶人员与乘客的状态设计相关参数。结合人机工程学原理设计出适合人体驾驶的合适关节角度，如下图2.5 舒适坐姿的关节角度只有座椅的角度与人体的驾驶角度相适应，才能保证驾驶舒适性的实现。H点的控制与设
36、计关系到汽车座椅的设计，他是汽车座椅结构尺寸的设计出发点，H点的设计与控制原理如下。首先根据相关法规，利用GB11559-1989汽车室内尺寸测量用三维H点装置规定的三维H点人体模型，再按照GB11563-1995汽车H点确定程序来确定三维模型中H点的位置。图2.6 H点控制H点三维人体模型由背板、底座、大腿杆及头部空间探测杆等构件组成，用背板来代替人体的背部，座板代替人体的臀部及大腿，H点三维模型的各个构件尺寸，及质心位置等均是以人体测量数据为依据做成的，可以代替人的位置。H在三维人体模板上的位置是在人体胯关节处通过转动副铰接的位置。图2.7 三维H点测量装置2.4 汽车座椅的主要设计参数汽
37、车座椅的主要设计参数有座椅上下、前后调节的距离；坐垫的宽度、深度、高度；靠背的宽度、高度；坐垫与靠背之间的角度和靠背的高度等。座椅的结构如下（图2.8）。A. 座椅面高度B.座椅面宽度C.座椅面深度 D.靠背高度Q.靠背倾角与座椅面倾角图2.8 座椅的主要设计尺寸选取座椅的设计尺寸时应结合人机工程学原理，综合考虑安全性与舒适性各个方面选择：（1） 座椅面高度：椅面高度的标准是是驾乘人员的小腿处于自然放置状态，大腿水平或微弯，从人体构造来说，大腿下部分分布着很多神经，如果座椅的高度过大会使腿的重量压在大腿上，从而压迫神经，产生疲劳等不适现象，设计时椅面的高度应该按照小腿的从长度加上足高，同时考虑
38、女性平均身高较男性矮，因此应该选择女性尺寸作为依据，这样可以满足大多数人的身体要求，另外要考虑工作状态是的驾驶员乘客的穿着，考虑到鞋高尤其是女性高跟鞋的影响，调整所得数据，参考表3、4中的数据，进行校正后得出最终的设计尺寸。（2） 座椅面宽度：座椅的宽度应该适用于不同身材的驾驶员和乘客，尤其身材偏丰满的人，座椅宽度设计时应依据坐姿臀宽，宽度尺寸略大于臀宽以便能够很好的支撑驾乘人员的身体，且留有一定的间隙，这样不容易引起疲劳，同时考虑到制造成本与材料的节约，座椅宽不宜过大。一般女性的平均臀宽略大于男性，故应按照女性设计，还要按照衣服的厚度进行适当的调整，最后的到座椅的宽度尺寸。（3） 座椅面深度
39、，座椅面深度是指座椅面的前端到靠背表面的距离，座面深度应该适中，不能太大或太小，如果深度太大会使腰椎部分得不到良好的支撑，还会导致小腿内侧的神经受到压迫，产生一系列的不适症状，还有可能大于身材较小的者的臀部至膝窝之间的距离，严重可导致脊柱变形；反之如果深度太小的话，则不能很好地支撑人体，起不到应有的作用，没有足够的空间，反而影响驾驶员操作，综合考虑，应该按照身材娇小的人体尺寸作为设计参考尺寸，在考虑衣服的影响适当进行调整，这样无论是身材较大者或者身材较小者都适应，不会引起不适应。（4） 靠背高度：靠背高度的设计主要依据人体坐姿肩高，并且为了保证靠背能支撑整个背部应略大于坐姿肩高，然后同椅面深度
40、等尺寸一样，在考虑衣服的厚度，进行调整，最终的出设计的靠背高度。（5） 靠背宽度：人体最大肩宽是设计靠背宽度的重要依据，设计时应保证靠背可以包围整个肩宽，这样可以均匀分布背部压力，提高舒适度。最后在将衣服考虑进去，得到设计靠背宽度。（6） 靠背倾角：靠背倾角是指地面垂直平面到靠背平面之间的夹角，也是躯干线与铅直方向的夹角，为了提高驾乘人员的操作与乘坐的舒适性，该倾角一般取10-20。（7） 椅面倾角：座椅面在水平方向有一定的倾斜，这个角度叫做椅面倾角，椅面在布置时不能水平布置，这主要是为了提高座椅的安全性而设计的，在倾角存在的情况下，人体会在重力作用下向后倾斜，以使得背部能够靠到靠背上来获得支
41、撑，降低北部的静压。另外就是可以防止汽车在恶略颠簸的路面上行驶时，驾驶员由于震荡而画出座椅的危险。但是，该角度不宜过大，过大则使得驾驶员靠在靠背是腰椎变形大，似地腹部受较大压力，长时间如此会给人体健康带来危害，一般该角度在15-50，座椅面的形状则是按照人体臀部的外部形态相应设计出来的，提高乘坐是的舒适度。（8） 头枕高度：头枕是对人体头部起保护作用的部件，所以人体坐姿颈椎的高度就是其主要的是设计参考。（9） 尺寸调节范围：1汽车座椅的前后左右能改能够自由调节，这样是为了是驾驶员画的最佳视野，乘客能调节对自己是最合适的坐姿；驾驶员的手和脚能够方便的够到转向盘、变速杆、离合器和油门等操作机构；还
42、能够保证人体头部和汽车顶棚之间合适距离，防止在路况差的路面行驶时头的碰伤，和其他不必要的伤害；尺寸可调的座椅还可以适合不同身高的人群，提高汽车的适用范围。总之就是这样能够保证汽车驾驶是时的安全性和乘坐的舒适性。2汽车的各项调节的调节尺寸一般为双限值设计，一般为95、5百分位，前后，高度均是这样的，只是参考设计尺寸不同。此设计为一型产品尺寸设计。特点是同时以两个人体尺寸为参考，所以在进行相关设计时，必须结合该方法的特点、设计思路、步骤等进行，最后通过实验来验证设计结果，保证设计过程的正确与产品的可靠性能，这样可以提高设计效率。图2.9 轿车座椅的外观尺寸3 汽车座椅各组成部件的结构设计在是设计汽
43、车座椅之前，我们有必要了解汽车座椅的基本构成，这样在设计时可以做到有条不紊，不会盲目没有头绪。掌握基本理论知识后再综合考虑各个方面的影响以及设计的依据，来确定其每一结构的尺寸。汽车座椅主要构成有头枕、靠背、坐垫、调节机构等。（1） 头枕是一中辅助安全装置，主要起安全作用，他可以保护颈椎，有利于提高汽车的舒适性与安全性。当发生事故时，颈椎由于惯性作用受到很大的惯性冲击力，切具有很大的加速度，这样极易造成颈椎的伤害。此时，头枕可以起到保护人身安全的作用，头枕的作用原理是阻挡头部向后运动，是头部的活动范围减小，保护颈椎。现在的汽车安全检测项目中，头枕已成为强制性检测项目。为了最大程度的保护驾乘人员安全，在驾驶座椅和前排副驾驶座椅上必须安装头枕，另一方面，头枕只有安装在恰当的位置才能起到最佳保护作用，例如后脑与头镇之间的距离不超过10cm，头枕中还应该加装安全带的固定装置与空气弹簧装置。其次，正常行驶下，当脊椎与垂直面夹角超过30时，使用头枕可以避免头颈疲劳。现在汽车上的座椅大部分为长方形，既不美观，又会影响到驾乘人员的乘坐舒适性。现在人们不仅追求乘坐的舒适性，也越来越多的关注外在美观，基于上述考虑，新型专利中出现一种贴合人体曲线的汽
