汽车座椅设计《汽车车身设计》课程设计

- 3 -汽车车身设计课程设计 汽车座椅设计汽车车身设计课程设计汽车座椅设计学 院： 交通运输与物流学院 班 级： 09交运一班 姓 名： 舒乐 学 号： 20090782 指导老师 ： 李恩颖老师 目 录摘 要3第1章 绪论42.1 汽车座椅的作用、性能及设计要求52.1.1 汽车座椅的作用52.1.2 汽车座椅的性能62.1.3 汽车座椅的设计要求72.2.1汽车座椅的结构72.2.2 汽车座椅的分类82.3 汽车座椅的发展趋势8第3章 汽车座椅的理论研究与设计93.1 汽车座椅设计的基本原则及依据93.1.1 汽车座椅设计的基本原则9（1）安全性 座椅设计时首先要绝对保证驾乘者的安全，这就要求座椅要有足够的强度，在发生碰撞时，座椅就能够减轻事故对乘坐者造成的伤害，并能起到一定的保护作用。93.1.2 汽车座椅设计的基本依据103.2 用户人体尺寸研究123.2.1 人体静态尺寸123.2 .2 人体测量尺寸123.3 人体坐姿功能尺寸143.4座椅的设计参数153.4.1. 决定座椅参数的基准15第4章 具体设计（基于长安福特09款福克斯车型）15第5章 车身设计座椅设计的UG实现27第6章 课程设计总结35 参考文献37摘 要 现代汽车已经不是一个单纯的运载工具，它已经是“人、汽车与环境”的组合体。座椅作为汽车使用者的直接支承装置，在车厢部件中具有非同小可的重要性。汽车座椅的主要功能是为驾驶者提供便于操纵、舒适、安全和不易疲劳的驾驶座位。 技术的发展要围绕人的需求来展开，产品和环境的设计要更好地适应和满足人类的各种需求，这种观点已逐渐在产品的设计生产者和消费者中形成共识。现代的工业设计师已经意识到产品是否能够被用户接受及被接受的程度不仅仅取决于产品的市场因素，而且越来越多地取决于产品的外观造型和人机工程学设计。 汽车是二十世纪最显著的人文标志之一，它改变了人们的生活方式以及对时空和价值的观念，为丰富人类社会的物质生活和精神文明做出了巨大贡献。本文研究了人的坐姿舒适度及生理特性，研究了人与座椅的人机关系，在这一基础上，进行了座椅设计研究的实习，结合我国汽车座椅的设计和使用现状，找出现有汽车座椅的不足，以人机工程学、人体测量学、统计学、生理学和汽车设计等学科的理论为依据，对汽车座椅进行了综合研究，重点对人机工程和座椅强度进行了研究。 个人研究的重点:1、坐姿相关的人体生理学研究；2、从满足乘员的需求出发，确定驾驶排座椅的各个参数并突出座椅尺寸设计与人体尺寸的相关性。关键词：人机工程学 座椅 长安福特09款福克斯第1章 绪论汽车座椅属于汽车的基本装置，是汽车的重要安全部件。在汽车中它将人体和车身联系在一起，直接关系到乘员的驾乘舒适性和安全性。1886年德国人戴姆勒制成了最早的汽车座椅，其座垫是以棉花等软填料作为芯子，靠背是用木板和木条围成。一百多年来，随着汽车的发展和人们要求的不断提高，汽车座椅已不再是单纯满足乘坐和美观需要的车身部件，而是关系到汽车的驾乘舒适性和安全性，集人机工程学、机械振动、控制工程等为一体的系统工程产品。随着我国汽车工业的迅猛发展，人们对汽车的乘坐舒适性及安全性等方面的要求越来越高。其中，作为影响汽车舒适性和安全性的重要内饰部件汽车座椅的设计、研发，已越来越引起汽车业界的重视。我国汽车工业产业部已将汽车座椅列为四十种优先发展的关键零部件之一。汽车座椅是用来支撑成员的质量，缓和和衰减由车身传来的冲击和振动，从而为乘员提供良好的工作条件，并为乘员创造舒适和安全的乘坐条件。因此，座椅设计的好坏，对汽车的平顺性、乘坐舒适性、安全性及操纵方便性等有很大的影响，必需要全面综合的考虑，才能设计生产出满足各方面要求的产品。本文基于人机工程学的汽车真皮座椅（驾驶座椅）设计，车型为：丰田FJ酷路泽4.0。目前市场上主要有以下汽车座椅分类：真皮座椅、绒布座椅、儿童座椅及赛车座椅。基于真皮座椅的以下优点，真皮座椅得到了广泛的应用。真皮座椅有以下优点：容易清洁。相对于绒布座椅来说，灰尘只能落在真皮座椅表面，而不会深入到座椅深层，因此用布轻轻一擦就可以完成清洁工作，对于绒布座椅来说还需要购买座垫等，否则一旦弄脏，就有可能渗入到座椅内部。更易散热。虽然真皮也会吸热，但是它的散热性能表现更好。夏日正午被阳光灼热的车辆，座椅一定很烫。但如果是真皮座椅，用手拍几下就可以散去热气，或者坐上去一段时间就不会感觉那么烫了。而绒布座椅就没有这么好的散热性。 图1.汽车真皮座椅第2章 汽车座椅的相关介绍2.1 汽车座椅的作用、性能及设计要求2.1.1 汽车座椅的作用座椅是汽车中将乘员与车身联系在一起的重要部件，其主要的作用是：1.为人体提供良好的支撑。座椅通过对人体提供合理的体压分布，在重要的人体结构点上支撑人体，可以有效的保证人体在车辆行驶过程中的平稳。2.为驾驶员提供良好的定位。通过座椅对驾驶员的定位，可以使驾驶员获得良好的视野，并实现了驾驶员对汽车方便的操纵。3.为乘员提供舒适的驾乘环境。座椅中各种人性化的附属设备以及豪华配置，减少了路面对乘员的影响，缓和和衰减由车身传来的冲击和振动，能为乘员提供优越的驾乘环境。4.在汽车受到撞击时最大限度的保护乘员的安全。合理的配置头枕和靠背的软垫，能有效的防止乘员的头颈部在汽车发生碰撞时受到伤害。简而言之，汽车座椅的功能为：在规定的条件下，能够为乘员提供舒适的环境并保证乘员的安全。可见，座椅的安全性及舒适性是其最重要的功能，也是汽车座椅在设计、研发过程中必须着重解决的问题。2.1.2 汽车座椅的性能1.汽车座椅的舒适性汽车乘坐的舒适性是汽车研发的重要课题之一，座椅的舒适性是汽车乘坐舒适性的重要组成部分，包括静态舒适性，动态舒适性以及操作舒适性三方面内容：座椅的静态舒适性是指座椅在静止状下提供给人体的舒适特性，主要与座椅尺寸参数、表面质量、调节特性等关；动态舒适性是指汽车在运动状态下通过座椅骨架以及软垫将振动传递给人体的舒适特性；操作舒适性是乘员在车内正常活动（如操纵向盘）的舒适程度，主要与座椅和车内其他部件的布置有关。（1）汽车座椅的静态舒适性人机工程学是根据人体解剖学、生理学、心理学等特征，了解并掌握其活动能力及其极限，使生产器具、生活用具、工作环境等和人体功能相适应的科学。座椅静态舒适性是人机工程学在座椅设计中的具体应用，它通过人体舒适坐姿、合理的体压分布、人体测量的基本数据和视觉美学等方面使设计的座椅满足人的生理和心理要求，为乘员提供舒适、安全的驾驶和乘车环境。（2）汽车座椅的动态舒适性一般认为，人体对振动的反应可分为两个过程：一个是振动传递到人后引起的人体各部位的振动响应；另一个是由于人体的振动响应而引起的生理反应。汽车座椅的动态舒适性与座椅以及人体的振动特性密切相关。（3）汽车座椅的操作舒适性从座椅的操作舒适性角度考虑，座椅设计应该更趋于人性化，尽量为驾驶员和乘员在整个过程中提供最舒适的工作和乘坐环境。一方面，就座椅的各种调节装置而言，应该是使操作更容易实现，并且更容易达到；另一方面，在保证静态舒适性的前提下，为驾驶员提供更为广阔的操作空间也将成为座椅操作舒适性研究的主要方向。2.汽车座椅的安全性汽车座椅的安全性是指座椅能有效的预防事故的发生，并在事故发生时有效的减轻乘员所受伤害的能力。根据座椅在碰撞事故发生时和发生后对减轻乘员伤害程度的不同作用，可以将座椅的安全性分为主动安全性和被动安全性两个方面。（1）汽车座椅的主动安全性座椅的主动安全性是指座椅能够有效地防止事故发生的能力。座椅系统的设计与驾驶员视野、驾驶员定位以及其它汽车控制系统功能的发挥息息相关，这些系统之间配合的好坏也不同程度的影响座椅的主动安全性。应当指出的是，座椅的舒适性与主动安全性有关，舒适的座椅可以为驾驶员提供一个良好的工作环境，使其心情愉快、精力集中，从而有效地防交通事故的发生，提高汽车的主动安全性。（2）汽车座椅的被动安全性座椅的被动安全性是指汽车发生了不可避免的交通事故后，能够对车内员进行保护，避免其发生伤害或使伤害降到至最低程度的性能。一个好的汽车座椅要能够减轻驾驶员及乘员的疲劳来满足主动安全性要求，更要有足够高的结构强度和刚度，以便与安全带和安全气囊一起对乘员定位的同时缓和碰撞的强度，使乘员的损伤达到最小。在加强座椅结构本身吸能性的同时，人们开始研究把安全气囊安装在座椅靠背侧面（如图21所示），为乘员提供安全保护。这种带有安全气囊的座椅已经开始应用在各种高档轿车中。 图2-1 带侧碰气囊的座椅2.1.3 汽车座椅的设计要求根据汽车座椅的功用及性能，有如下的设计要求：1、座椅的尺寸和形状应使人体具有合适的坐姿并符合国家标准，并能调整其尺寸与位置来保证驾乘的舒适性。2、座椅应有良好的动态舒适性，以缓和与衰减车身传给人体的冲击和振动，使驾驶员在各种道路条件下长期工作不感到疲劳或减轻疲劳，使乘员在行驶中感到舒适。3、座椅应有足够的强度和刚度，寿命长。并能在发生事故时尽量减少乘员的受伤程度，即具有足够的座椅安全性。4、制造工艺简单，质量小，成本低。5、能保证视野良好，驾驶员工作时操作方便，座椅调节轻便。6、外形及色彩美观大方，与车身内饰及整车外观协调。7、座椅布置及性能应符合车辆用途及总体设计要求。2.2.1汽车座椅的结构汽车座椅伴随着汽车的诞生而出现，一百多年来，随着汽车的发展和人们要求的不断提高，汽车座椅已不是单纯满足乘坐和美观需要的车身部件，而是关系到汽车的乘坐舒适性和安全性，集人机工程学、机械振动、控制工程等为一体的系统工程产品。汽车座椅一般由头枕、靠背、调节装置、座垫和座椅连接件等组成，汽车座椅骨架是汽车座椅的基础结构，可分为靠背骨架和座垫骨架两部分。如下图22所示： 图22汽车座椅结构示意图座椅骨架常用轧制型材（钢管、型钢）制成或用钢板冲压焊接而成，并用螺钉直接固定或通过座椅调节机构固定在车身上。座椅行程调节装置、靠背角度调节装置、限位装置等是与座椅相关的一些机械装置。其中座椅行程调节装置是安装在座垫骨架和地板之间，调节座椅与地板的前后和上下位置的机械装置。靠背角度调节装置安装在座垫骨架和靠背骨架之间，是用来调节座椅靠背角度的机械装置。2.2.2 汽车座椅的分类座椅的分类方法很多，按功用可分为：驾驶员座椅、乘员座椅、儿童安全座椅；按形状可分为：分离式、戽斗式、半分离式、长凳式；按性能可分为：固定式、可拆式、调节式；按乘坐人数可分为：单人、双人、多人等。近年来，随着汽车工业的发展，陆续开发出许多具有特殊功能的座椅，如冷热可调式座椅、防下滑式座椅、带按摩功能的座椅、带电子记忆调节装置座椅、空气悬挂式座椅等，使乘坐的舒适性、安全性及方便性得到了提高。2.3 汽车座椅的发展趋势国外的座椅研究是伴随着汽车的诞生而开始的，经历了百余年的历史，发展非常成熟，与座椅相关的安全标准和法规已经十分完善。我国的座椅安全性法规标准就是参考国外的法规制定而成的。比较国外汽车座椅的研究状况，由于我国的汽车工业起步较晚，座椅的设计研究也比较落后。从严格意义上讲，我国的座椅研究是从20世纪80年代开始的。经历了20多年的发展，目前国内已经有了很多座椅生产厂家。借助合资的优势，他们掌握了部分设计和生产技术，但核心技术还是只有国外少数几家生产商掌握，国内的自主设计和研发仍停留在起步阶段。落后的设计方法是阻碍我国座椅发展的重要因素。当前汽车产业亟需开发出适合我国生产现状的安全、轻量、低成本的座椅。目前汽车座椅在国际上的发展趋势：1、电动座椅2、悬挂座椅3、记忆座椅4、轻量型座椅5、安全座椅。随着汽车工业的高速发展，人们对汽车座椅的要求也会越来越高。为了进一步提高座椅的舒适性及安全性，全球各大汽车公司以及汽车零部件商也在持续不断地加大对座椅的研发力度，在座椅的新结构、新工艺、新材料的研发及应用上狠下工夫，研制出了各类悬架座椅、电动座椅、电脑记忆座椅等新型座椅，按摩装置、辅助冷热智能空调座椅等各类辅助装置也不断诞生。此外，采用环保织物作为座椅面料，也将成为一种新趋势。第3章 汽车座椅的理论研究与设计3.1 汽车座椅设计的基本原则及依据汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，它涉及机械、化工、纺织、喷涂、热处理、美学、力学、人机工程学等多门学科，设计时应依据人机工程学原理综合考虑座椅的舒适性、减振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，还要考虑人体生理特征及尺寸，进行量身定做，以提高座椅的乘坐舒适性。3.1.1 汽车座椅设计的基本原则 （1）安全性 座椅设计时首先要绝对保证驾乘者的安全，这就要求座椅要有足够的强度，在发生碰撞时，座椅就能够减轻事故对乘坐者造成的伤害，并能起到一定的保护作用。（2） 操纵方便 设计的座椅还需操纵方便，调整手柄和按钮的布置必须在驾乘者伸手能及的位置，并符合常人的习惯且操纵力量适中。（3） 乘坐舒适 设计的座椅必须能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布并使其肌肉松弛，血液循环正常；并具有腰椎依托感、腰背部贴和感和侧向稳定感。能有效隔离或衰减路面产生的振动，满足大多数驾乘者坐姿舒适性的要求。座椅的尺寸须参照人体测量学数据，与就座者的人体测量尺寸相适宜；座椅的靠背结构和尺寸应给予腰部以充分的支撑，使脊柱接近于自然弯曲状态；椅面需有足够的垫料和适当的硬度，保证身体的主要重量由臀部坐骨承担，并使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨附近区域；座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减少；座椅应能使就坐者方便地变换坐姿，灵活平稳地进行体态自动调节，但必须防止滑脱，座椅的形状和尺度与其功用有关。汽车座椅部件主要包括座垫、靠背、头枕、骨架、蒙皮、减振机构、调整机构等。设计原则的依据是：座垫、靠背的造形和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，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；骨架及各机构应能满足强度(安全)要求和使用要求，通过对座椅靠背的前后、上下倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，使大部分人处于舒适状态。3.1.2 汽车座椅设计的基本依据 、座椅造型的基本要点：汽车座椅的设置特点，是根据人体工学原理而设计座椅的舒适性，以及按不同身材的人而设置座椅的可调节性。座椅造型的基本要点：（1） 适应腰曲弧线（2）靠背必须具有正确的支撑点（3）正确分布体压（4） 保持人体躯干与大腿的舒适夹角、汽车座椅设计人机工程学对座椅结构的具体要求：（1）靠背靠背的设计主要指强度设计和造型设计，设计时应使靠背的高度、形状符合人体曲线，使背部肌肉处于放松状态，并能给背部、肩部有效可靠的支撑，使驾乘人员保持稳定的坐姿，还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。靠背的具体参数要求：设计时，靠背的高度和宽度一般分别为600 mm和480 mm。不同的靠背倾角会导致不同的椎间盘压力及背部肌肉负荷。当靠背倾角超过110时，椎间盘压力显著减小，所以设计时应考虑合理的靠背倾角。为了提高舒适性，满足驾乘人员在休息时的需求，靠背倾角应为可调式，并且调整范围尽可能大。一般载重汽车为100115，大客车为95135，轿车为80170。此外，腰部支撑和扶手也可以减少椎间盘的压力。设计时，腰部支撑要有一定的厚度、硬度和透气性，确保乘坐人员的体重能够均匀地分布于座盆区域。腰部支撑的位置应处于第3至第5腰椎部位，且支撑厚度以5 cm左右为宜。腰部支撑分机械支撑和空气支撑。机械支撑是通过机械装置支撑人体，支撑部位为刚性，舒适性差。空气支撑是用空气气囊来支撑人体，通过气囊控制阀控制气囊的充放气，使腰部得到良好的保护和有效支撑。座椅扶手有固定式、角度可调式和可翻转式，可翻转式又有横向翻转式和纵向翻转式。（2）座垫座垫设计主要是座垫深度和坐垫倾角的确定。座垫深度的设计原则是在充分利用靠背的情况下，使臀部得到合理支撑。人体在坐姿状态下，坐骨与小腿足部构成稳定的人体支撑。座垫深度过大时，造成人体躯干相对前移，腰部得不到良好的支撑，引起疲劳；座垫深度过小时，会因大腿得不到良好的支撑而感到不舒适：因此，座垫的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。（3）头枕头枕是为提高汽车乘坐舒适性和安全性而设置的一种辅助装置。头枕的主要作用是保障安全，一旦汽车发生追尾碰撞，颈椎会承受到很大的加速度而容易伤害。有了头枕的承托，可以减少头部自由移动的空间，降低对颈椎的冲击力，起到避免或减轻乘员颈部受伤的作用。按照国家标准，汽车座椅头枕属汽车整车强制认证检测项目之一，汽车前排座椅应装有头枕。头枕要起到保护颈椎的作用，正确的安装位置十分重要。头枕应该安装在至少与耳朵上缘平齐的地方，后脑与头枕之间的距离最好不要超过10 cm。（4）座椅蒙皮座椅蒙皮必须阻燃，其燃烧特性必须符合GB 8410-1994汽车内饰材料的燃烧特性要求。（5）泡沫软垫目前座垫、靠背缓冲用软垫基本上是由软质聚氨酯泡沫塑料发泡而成，在汽车上应用较多的是高回弹软质聚氨酯泡沫塑料。 （6）座椅骨架座椅骨架必须能够承受一定的载荷，通常所指的座椅强度其实就是座椅骨架的强度，它属于汽车整车强制认证检测项目之一。靠背及座垫骨架的形状，应以能满足人体生理特征、给驾驶人员提供安全和有效支撑为目的进行设计。座椅骨架一般由钢质材料焊接而成。(7) 减振机构座椅减振机构主要包括弹性元件和减振元件。在设计座椅刚度和阻尼时，要根据整车的振动特性充分考虑人体生理特点综合选择最佳值，使车身振动得到衰减。为使设计的座椅阻尼和刚度能更合理搭配，工程师们一般将座椅刚度和阻尼均设计为可调节式。(8)调节机构调节机构主要包括座椅高度调整机构、前后位移调整机构(即座椅滑道)、靠背仰角调整机构(即调角器)及座垫前倾角调整机构等。高度调整的范围应根据人机工程学原理，以能满足大部分人群的使用要求为目标进行确定，一般调整范围为0100 mm。滑道是调整座椅在车厢纵向水平位置前后位移的机构，一般前后调整距离为0100 mm。锁止强度必须能满足GB 15083-1994汽车座椅系统强度要求及实验方法的规定。3.2 用户人体尺寸研究 各种设备和工具等设计对象在适合于人的使用方面，首先涉及的问题是适合人的形态和功能范围的限度。例如，一切操纵设备都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应，而且岂不知应尽可能设在人操作方面、反应最灵活的范围之内。所以研究人体尺寸模型用人体模型描述人体尺度是非常有必要的。人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸，也就是人体静态尺寸和人体动态尺寸。而针对于座椅设计的人体尺寸相关的主要有人体立姿尺寸和人体水平尺寸。3.2.1 人体静态尺寸人体静态尺寸，着眼于人体天然结构，比如身高、体重、腿臂长度等，是建立人体尺寸模型的基础。国家标准GB 10000-88中国成年人人体尺寸按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。标准中共给出了7类47项人体尺寸基本数据。人体的主要尺寸包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等6项。根据有关统计数据，我国人体基本尺寸见表5-1。一般人体尺寸都是在立正或正坐的姿势状态下测量的，因为在人体自然状态下测量很容易出现差别。在设计时，通常也要按立正或正坐时的人体尺寸来考虑。 表5.1我国人体基本尺寸 单位：mm尺寸名称尺寸数值尺寸名称尺寸数值男 女男 女身长16881586肩窄宽426392眼高15851480臀宽334395肩高14211320下肢前伸长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上肢前伸长731689膝臀间距 551525大臂长269261大腿平长433432小臂长247226膝上到足底距 离515480手长193179膝弯到足底距 离406383前伸长7316893.2 .2 人体测量尺寸 表5.2人体尺寸表测量项目分类主要测量项目人体主要尺寸身高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长、体重立姿人体尺寸眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高坐姿人体尺寸坐高、坐姿颈椎点高、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、坐姿下肢长人体水平尺寸胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、胸围、腰围、臀围、系宽、坐姿臀宽、坐姿两肘间宽3.2.3 人体尺寸数据统计规律 H点的确定：根据法规规定，首先利用GB11559-89所规定的三维H点测量装置(如图5-1所示)按GB11563-89中规定的H点确定程序确定座椅H点，并利用调角器调节靠背倾角，与竖直方向近似25度，同时，调节座垫倾角为50度记录此时座椅H点位置。根据前面GB 10000-88的人体结构尺寸数据表可知，身高数据是不连续的。例如:1866岁的男子在百分数为99时身高为1814mm，在百分数为50时身高为1678mm。若想为身高1700mm的人进行产品设计时，就必须对大量身高为1700mm的被测量者身体各部分的尺寸进行测量统计平均。人体结构尺寸相当多，单独为某种身体尺寸的人进行产品设计显然是非常有限的。如果可以找到测量的人体尺寸的计算公式，当输入身高时，就可以直接计算出所需的其它尺寸数值。统计资料表明:这种公式是存在的，也就是说人体测量尺寸符合统计规律。这种规律就是:人体的结构测量数据与身高、体重存在一定的关系，这种关系可以用经验公式表达。表5.3列出了以身高为基本参数的主要的人体尺寸经验公式。 图5-1三维H点测量装置 表3.3人体各部分和身高的比例(H指身高)代号项目男女亚洲人欧美人亚洲人欧美人1眼高0.933H0.93 7H0.933H0.937H2肩高0.844H0.833H0.844H0.833H3肘高0.600H0.625H0.600H0.625H4臀高0.467H0.458H0.467H0.458H5胫骨点高0.267H0.313H0.267H0.313H6肩宽0.222H0.250H0.213H0.200H7前臂长0.267H0.250H0.267H0.250H8手臂长0.467H0.438H0.467H0.438H9坐高0.533H0.531H0.533H0.531H10坐姿眼高0.467H0.458H0.467H0.458H11坐姿膝高0.267H0.292H0.267H0.292H12坐姿肩高0.334H0.333H0.334H0.333H13坐姿肘高0.123H0.125H0.123H0.150H14坐深0.267H0.275H0.267H0.275H15小腿加足高0.233H0.250H0.233H0.250H16坐姿大腿厚0.080H0.086H0.080H0.086H17臀膝距0.320H0.342H0.320H0.342H3.3 人体坐姿功能尺寸 所谓产品功能尺寸是指以人体尺寸参量为基础，考虑该产品的某项功能相对人体尺寸参量做修改的产品尺寸。国家标准规定了不同身高等级的成年人坐姿功能尺寸设计的基本条件、功能尺寸、关节功能活动角度、设计图和使用要求。主要用人体模版来设计和确定坐姿条件下的座椅、工作面、支撑面、调节配件配置是的功效学要求。进行座椅设计，不能不考虑室内特定的范围和环境。人体关节的舒适性是进行座椅设计的主要考虑因素。图5-2表示的是人体各关节之间的关系。 图5-2 舒适的坐姿关节角度 图5-3 驾驶时人体各部分夹角的合理范围 3.4座椅的设计参数3.4.1. 决定座椅参数的基准(1)踏脚平面:无论是什么类型的座具，踏脚平面部是确定参数最基本的起点。座面与踏脚平面的尺寸关系，决定了腿的姿态。但踏脚平面只能决定座具的部分参数，因此我们把它当作初始基准。(2)股骨大转子:又称H点，是股骨围绕锁骨转动的轴心(人体躯干和大腿的铰接点)。具有足蹬式操纵器的坐姿设计，如汽车驾驶姿态设计，一般以H点作为设计基准。(3)坐骨结节:一般座具通常采用坐骨结节作为设计基准。(4)座具参考点:又叫SRP点，是人取坐姿时大腿下侧和后背两条包络切线的交点。以上三个基准点，可以通过一定的尺寸相互换算。座椅的设计要求：有良好的静态特性，即: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；有良好的动态特性，以缓和与衰减有车身传来的冲击和振动，保证乘员能较长时间保持坐姿而不感到疲劳。结构紧凑，外形与色彩应美观、大方，与车身内饰相协调，并尽可能减轻房量，降低成本，有良好的结构工艺性。4.具体设计（基于长安福特09款福克斯车型）4.1人体尺寸及百分位人体尺寸：人体尺寸决定了人体所占据的几何空间大小和人体的活动范围，是确定车身室内有效空间和进行内饰布置的主要依据。在总布置进行概念设计初期就应该明确。百分位：指人体身高分布值的百分位，即对于身高的某一百分位分布值，则表示身高小于此值的人数占的百分率，并将此身高分布值定义为对应于这一百分位的人体标准身高。车身设计中一般采用5女性、50%男性、95%男性三种百分位的人体尺寸，分别代表矮小身材、平均身材和高大身材的人体尺寸，另外也可以使用其他国家人体尺寸。一般采用去两头的原则，以95%和5%百分位（SAE j833 1989）的人体尺寸作为室内设计，确定座椅调节行程的上下限尺寸基准。（参考SAEJ826 1995)H点设计一般使用SAE 95%男性人体尺寸（如果有特殊原因，可以使用其它人体尺寸）。根据校核项目，需要选择不同尺寸的人体模型。例如：空间校核选用95 百分位男性、前排腿部空间校核需要5 百分位女性、头部空间需要99 百分位男性；上下车方便性、视野、安全带等需要95、50、5 百分位男女人体模型共同参与。因此需要选取一组人体模型来完成全部的内部人机布置工作。4.2H 点的定义及不同表达方式H 点是二维或三维人体模型样板中人体躯干与大腿的连接点即胯点(Hip-Point)。根据应用场合的不同 H 点的表达也有所不同:（1）.设计H 点(DESIGN H-POINT)设计 H 点是指在汽车总布置时的设计基准点最后设计H 点表示的是第95百分位的男子人体模型在最后位置时的胯点;最前设计H 点表示的是第5 百分位的女子人体模型在最前位置时的胯点.由最前和最后设计H 点便可以求得座椅的水平行程和垂直升程。（2）实际H 点(ACTUAL H-POINT)实际 H 点是指当H 点三维人体模型按规定步骤安放在汽车座椅中时人体模型上左右H 点标记连接线的中点.它表示汽车驾驶员或乘员入座后胯关节在车身中的位置汽车的实际H 点在汽车车身总布置设计中有重要意义。4.3座椅参考点(Seating Reference Point ) 或 R点座椅参考点是指座椅上的一个设计参考点它是座椅制造厂规定的设计基准点.考虑到座椅的所有调节形式水平垂直和倾斜座椅参考点,确定了在正常驾驶或乘坐时座椅的最后位置.它表征了当第95 百分位的人体模型按规定摆放在座椅上时实际H 点应与座椅参考点相重合.SgRP 点相对于车身坐标系的X Y Z 坐标为SAE 中的L31W20 H70 着三个硬点尺寸。4.4人体H-POINT布置软件介绍4.5H点测量工具-SAEJ826 H 点人体模型4.6H 点在车身设计中的意义驾驶员在车身中的位置 H 点的位置决定着驾驶员身体各关节角度和眼椭圆头廓包络线手伸及界面等在车身中的位置。因此H 点决定了驾驶员的舒适性、操纵性、安全性和视野性。合理地确定H 点在车身中的位置，直接关系整车的设计质量。实际上该过程是一个不断重复迭代修改寻求最佳的折衷方案的过程。4.7AHP ( Accelerator Heel Pt. ) AHPBALL OF FOOT POINT87驾驶者的脚和小腿之间的角度维持 87, 将脚放在踏板上(未踏下去)时脚跟和地毯(被脚重压缩的)接触的最低点。BALL OF FOOT POINT : 95% ile 人的小腿与脚面的角度保持 87 时, 在鞋底面上距离AHP 203mm的点. 4.8H点的确定方法4.8.1SAE 推荐适意H 点位置线SAE 针对不同的百分位的驾驶员在各自适意驾驶位置时H 点在车身坐标系中的位置统计了一组从第2.5 百分位到97.5 百分位七条曲线。它们是以BOF为基准点考虑驾驶员的舒适性而建立的一组曲线。其中每条曲线表示H 点与BOF参考点的水平距离是H 点高度H30 的二次函数。百分位 A-97.5th B-95th C-90th D-50th E-10th F-5th G-2.5thH58 座椅垂直调节行程；L23座椅水平调节行程。H点是乘员舱布置的最关键硬点，其确定需要前期总布置反复的校核，选取最优的方案，一旦确定，不轻易更改.假人布置用的相关模块室内人体布置需要的工具：（1）、2DMANIKIN（2）、驾驶员 ：眼椭圆、眼点（V1、V2）、头部包络（在2Dmanikin的基础上需要补充 座椅TL23 ）（3）、后排头部包络4.9Swc点确定方法方向盘位置方向盘位置的位置是根据 SgRP 的位置相对设定的.H30L11H17SgRPSWC 根据 H30 的高度制定出来的 STEERING WHEEL的位置值 L11和 H17与H30之间的相互关系. 设定对驾驶姿势有影响的H30值时, 应先对驾驶舱综合布置考虑.4.10座椅靠背的角度设定座椅靠背的角度是由 H30 决定的, 将对 STEERING WHEEL 位置, 视野及操作性受影响, 在驾驶者位 置分析阶段设置好.SgRPH30假人布置涉及以下空间布置腿部空间 前排座腿部空间 座椅在最后、最低的位置状态，驾驶员足部角度保持为87 在脚部踏在加速踏板的状态下，从驾驶员的HPT. 到踝关节的直线距离加上254mm4.11后排座腿部空间 前排座椅在最后、最低的位置状态，后座乘客的最大伸腿状态下从后排乘客的HPT. 到踝关节的距离加上 254mm的距离FRT. LEG ROOMRR. LEG ROOM4.12顶部空间前后排座位在最后，最低状态下，驾驶员及乘客的H点向后方倾斜8的线，延伸到顶线的直线距离加上 102mm。88前排头部空间后排头部空间4.13肩臂宽空间前排座肩臂宽空间表示经过驾驶员及乘客的HPT中心点的X平面上端为254mm距离的门带线区间车门装饰之间最小间距，车门把手和其他测试对象除外。后排座肩臂宽空间表示经过后排座乘客的HPT的X面上端距离为254mm 门带线 之间的车门装饰 /四分之一TRIM之间的最小间隔，车门把手和其他物除外。前、后肩臂宽门带线2544.14腰部空间驾驶员及乘客的HPT中心点为基准，离上方 76.2mm，前后方为 76.2mm，下方为25.4mm 以内的 TRIM面之间的最小间隔。25.476.24.15膝盖的空间膝盖的空间是驾驶员及乘客的膝盖和前方所临近部件的间隙,当前排情况时,乘客的膝盖间距; 后排情况时，乘客的膝盖和前排座后端的情况相同。4.16脚部空间脚部空间是驾驶员和乘客的脚部所在位置的空间。10010Min.40Min.3254.17第5章 车身设计座椅设计的UG实现H点布置草图及相关尺寸如下：UG座椅效果图：步骤：1、 完成座椅的绘制：2、 完成头枕的绘制：3、 调节机构的绘制：前视图：右视图：第6章 课程设计总结 座椅设计是本次汽车车身设计的课程设计作业，我用了好几整天才把它完成，可见设计的工作从来都是不易的。随着汽车消费的不断增加，消费对舒适性的要求越来越高，汽车座的舒适性会越来越引起公众及汽车生产厂家的重视。本次算是小小的体验，收获颇丰，H点的设计与布置，人体尺寸的设计应用，并再一次熟悉了UG的应用。参考文献1陈家瑞等，汽车构造(下册)M，机械工业出版社，2005年，第一版，p209-210, p3842黄天泽、黄金陵，车身结构与设计M，机械工业出版社，1999年，第1版，p245-2663刘建中、铃木近等，汽车乘坐舒适性主观评价模型的构筑，汽车技术N，1994.94肖艳荣，座椅舒适度与人体工程学，铁道车辆J，1997年，第五期，p325温吾凡，汽车人体工程学，吉林科学技术出版社M，1991年，第一版，p1236邱少波，汽车座椅系统的安全性要求及评价，汽车技术J，1996年，第7期， p12-197姚为民、孙丹丹，汽车座椅系统安全性综述，汽车技术J，2002年，第8期，p5-88武一民、阎世竟，从安全性谈汽车座椅系统参数设计，汽车研究与开发J，1997第3期，p26-27 9焦冠东，轿车座椅若干问题的研究，上海交通大学硕士论文D，1998年10周一鸣.车辆人机工程学.北京理工大学出版社M，1999.12