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）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 国外发展现状 (3)1.3国内发展现状 (4)1.4未来发展趋势 (4)1.5研究该课题的目的与意义 (5)2汽车座椅的基本设计 (5)2.1汽车座椅的功用 (5)2.2座椅的设计要求 (6)2.3人机工程学在座椅设计中的应用 (6)2.3.1我国成年人的人体构造尺寸 (6)2.3.2坐姿人体尺寸与生理特性 (7)2.3.3人体水平尺寸 (11)2.3.4座椅各结构的作用与设计要求 (12)2.3.5人体H点的确定 (15)2.4汽车座椅的主要设计参数 (17)3汽车座椅各组成部分的结构设计 (20)4 汽车座椅的强度要求与部分位置的强度校核 (29)4.1强度要求 (29)4.2部分部位的强度校核 (31)5汽车座椅外观设计 (33)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)1 绪论1.1 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。
