汽车儿童安全座椅设计毕业论文

毕业设计（论文） 题 目：汽 车 儿 童 安 全 座 椅 设 计系 别： 机械系专 业： 工业设计班 级： KT10136学生姓名： 学 号： 20109130618指导教师： 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密 ，在_年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要随着社会经济的发展与文化水平的逐渐提高，日常设计理念，民主设计思想，安全功能主义信念等迅速崛起，现代主义设计思潮迅速风靡全球，尤其是与我们生活息息相关的交通安全工具的设计。伴随着汽车工业的发展，儿童对今天交通工具的使用已经相当普及，汽车儿童安全座椅等用品的安全性设计也逐渐突破了传统的设计思维，更多的是强调了人性化设计的需求，由于在诸多交通事故中由于儿童身体的脆弱性，大部分在交通事故中的儿童都不幸遇难，所以汽车儿童座椅逐渐得到重视，尤其是儿童安全座椅的安全性与舒适性设计，安逸、轻松等体验是它得到普遍适用性的必要因素之一，特它逐渐开始代表一种安全意识的生活，安全性与美观已成为消费者考虑的一个重要因素，成为消费者是否喜欢的一项重要指标。别是近年来汽车儿童安全座椅市场目标的一致化，在配置及性能的基本相似，市场的竞争已进入到细节的精工制作化，因此 “注重细节优化色彩配置”的概念已被带到设计的前沿，在内饰的优美造型、优良选材、精工制作等方面相似的情况下，用宜人的色彩来提高吸引力，提高市场竞争力。依附于色彩的设计产品，具有情感的共鸣性，是形成整体审美感的一种重要组成部分。而今，倡导“安全性与色彩情感化”，作为现代设计理念早已经融入到人们的社会生活之中，成为时代不可或缺的主题。关键词： 安全性；脆弱性 ；安全意识；主题AbstractWith the improvement of the socio-economic development and cultural level, the rapid rise of everyday design concept, design ideas of democracy, human functions, such as belief in the design quickly swept the world, especially with our lives, traffic safety tool design，With the development of the automobile industry, transport children to use today has been quite popular, child safety seats and other supplies automotive safety design also gradually break through the traditional design thinking, is to emphasize the need for more user-friendly design, Since in many accidents due to the childs physical vulnerability, most children are killed in traffic accidents, child car seats so gradually get attention, especially child safety seat for safety and comfort design, comfort, easily one of the essential factors such as experience is its universal applicability, It gradually began to represent a safety-conscious life, safety and aesthetics has become an important factor considered by consumers has become an important indicator of whether the consumer likes. Do not consistent in recent years, the market of automobile child safety seats targets, similar in basic configuration and performance, market competition has entered into the details of finely crafted, thus, attention to detail to optimize the color scheme, the concept has been taken to design forefront in terms of interior and elegant, excellent selection, Seiko and other similar cases, with pleasant colors to enhance the attractiveness and improve market competitiveness. Dependent color design products with emotional resonance, and is an important part of the formation of the overall aesthetic sense. Today, advocates safety and emotional color, as modern design concepts already being integrated into peoples social life, becoming an integral part of the theme of the times.Keywords：Security；Vulnerability；Safety awareness；Theme目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论1.1 本课题的来源(1)1.2 研究课题的目的(1)1.3 研究课题的意义(1)1.4 国内外研究现状(2)1.5 课题研究的主要内容(2)第二章 课题研究的产品市场调研2.1 德国汽车儿童安全座椅的调研(3)2.2 美国汽车儿童安全座椅的调研(4)2.3 日本汽车儿童安全座椅的调研(4)2.4 中国汽车儿童安全座椅的调研(4)2.5 调研总结(4)第三章 国内外关于汽车儿童安全座椅的法律法规3.1 国内的法律法规(5)3.2 国外的法律法规(5)第四章 汽车儿童安全座椅的改进设计4.1 座椅造型、机构设计创意构思(8) 4.2 座椅设计的参考标准（人机工程学）(8)4.3 草图的绘制(8)4.4 CAD平面图的绘制(8)4.5 UG三维建模图(9)4.6 座椅效果图(11)4.7 座椅配色方案(11)第五章 汽车儿童安全座椅的材料与工艺5.1 座椅的材料选择(15)5.2 座椅的加工工艺(15)第六章 油泥模型的制作6.1 1:4模型图纸(15)6.2 1:2制作泡沫板内心模型(15)第七章 批量化预算7.1 产品前期研发预算(22)7.1批量产品预算价格(22)第八章 结论与展望8.1 结论(22)8.2 展望(22)8.3 致谢(23)8.4 参考文献(24)III绪 论1.1 本课题的来源本课题源自上海嘉兴金诺塑业有限公司。通过针对市场现有汽车儿童安全座椅造型、结构、材料的状况、市场定位、经营策略等调研，围绕汽车儿童安全座椅进行设计，运用汽车造型设计等相关理论与方法，设计出具有市场、符合企业生产和应用实际的产品；依据材料、工艺、生产能力和技术等条件，提出一套具有实际应用价值的设计方案。以期达到功能良好，造型美观，安全的目标，且考虑成本和利润，使设计结果贴近生产实际和生活需求。完整体现出设计、推敲过程。设计以实际应用为目的。力求功能与美观相结合。1.2 本课题的目的通过对国内外汽车儿童安全座椅的设计理念、法律法规以及汽车安全事故中多发现象的了解，针对汽车儿童安全座椅的安装的易操作性（轻量化与易识别）、安全性和实用性进行设计分析，完成汽车儿童安全座椅的设计改进工作，用以指导金诺塑业有限公司在汽车儿童安全座椅项目上的生产实践，提高该公司生产的汽车儿童安全座椅的安全性能、达到获得最大市场占有率的目标。1.3 本课题的意义通过上海嘉兴金诺塑业有限公司的实地走访了解与对国内外汽车儿童安全座椅的调研与分析发现存在如下主要问题：1.注塑成型机械老化2.质量缺陷3.人机功能差，孩子不愿长时间坐在里面。4.座椅的质量与体积较大，安装不方便。5. 复杂的安全带固定方式方式、ISO FIX方式以及LATCH。基于上述原因，对汽车儿童安全座椅的研究设计已势在必行。通过对椅子的改良设计，不但能够降低椅子的重量，而且人机功能良好，易于安装，可有效降低汽车在高速运行时的碰撞力，防止碰撞伤害，提高安全性。1.4 国内外研究现状国外汽车儿童安全座椅的设计与制造较早，法律法规比较完善，国外轿车已普遍选装儿童安全座椅。国外的座椅特别注重人机工学，设计上都有相应的标准,儿童安全座椅的性能和质量都有严格的标准，它的好坏直接关系到儿童的安全，对汽车儿童安全座椅很多国家都有相应的标准。欧洲最早的ECE R44标准是1982年生效的。欧洲ECE-R44/03标准、美国的FMVSS，以及日本保安基准都对儿童安全座椅提出了具体的法规和标准。首先他们都对座椅的动态位移量有着严格的技术要求，对于试验中座椅的移动量规定得十分明晰。日本保安基准对于儿童座椅的靠背高度手感和带扣的尺寸都有严格的尺寸要求。而在美国的相关法规中，则对织物的耐磨度、耐光度，以及耐微生物腐蚀强度提出了具体要求，并与欧洲一样，进行盐雾试验，以考验其抗腐蚀的能力。还对座椅的能量吸收性，抗翻滚能力、耐高温性，以及安全带的调节功能、卷收功能、织带锁止功能有着严格的限制。我国现在儿童安全座椅的主要技术还是依靠国外，并且质量较差，从主观因素上讲我国目前还没有正式的标准法规，制作产品不是简单翻译、照搬国外的标准那么简单，它必须要符合我们国家的国情，特别是要将国内的制造能力、相应的试验能力综合考虑进去，在充分消化吸收国外标准的基础上制定出我们国家自己的标准。从客观因素上讲国人文化素质较低，对儿童安全的意识较低，中国汽车技术研究中心几年前就已经意识到了儿童安全座椅在国内的发展前景和趋势，在这几年中陆续投入人员和资金进行标准法规的研究和试验能力的开发，取得了阶段性的进展，但是离汽车安全发展的要求还有这不小的差距。各种车型在儿童乘车安全方面的配置方面也是参差不齐，国内很多汽车厂家减配的“首选项目”就是儿童安全配置，近年来这种情况有所好转，一般中级车以上的车型都配备了儿童锁、座椅安全卡口等配置；而在质量方面，市场上的产品也存在鱼龙混杂的情况。这些因素严重制约了我国儿童安全座椅市场的发展。1.5 课题研究的主要内容本课题主要是研究目前市场上销售的座椅，通过外观造型、实用性等特征进行分析，找出缺点，然后重新研究设计，通过改进部分外观和产品质量来达到符合质量要求并且物美价廉的目标。第二章 产品市场调研来到嘉兴实习工厂就开始了解汽车儿童安全座椅的网络销售情况，首先从淘宝上调研最具市场前景的几款座椅，分析它们的使用对象，人体固定方式，座椅的安装方向，设计性能，买点分析，安全认证，座椅质量、材质，尺寸销售状况，价格，改进方法等。2.1德国KIDDY汽车儿童安全座椅的调研使用对象年龄9个月12岁，人体固定方式九个月到四岁前置护体，四岁到十二岁汽车安全带，设计性能分析前置护体内部圆弧设计符合人体工程学，可调节高度的坐垫满足舒适性和安全性，高度调节可快速适应孩子身高。卖点分析安装简便，在孩子四岁之前前置护体可以保护孩子的颈部。安全认证ECE4404。座椅材质EPS材料重量5.5kg。产品尺寸【35*35*82cm】，销售情况一般，价格【1300元】。产品优点前置护体可以在孩子四岁之前保护儿童的颈部，产品缺点座椅固定不是太牢。改进方法加装ISOFIX接口。2.2美国GRACO汽车儿童安全座椅的调研适用对象年龄九个月到十二岁，人体固定方式五点安全带，座椅固定方式【LATCH】，性能分析高度可调节，人机工程学良好，座椅固定方式良好。卖点分析安装简便、安全性高，座椅用料讲究。安全认证【FMVSS】座椅材质【EPS】质量【9.43kg】销售情况良好，价格【1450元】产品优点5点式安全带安全性高，用料讲究，连接安全。产品缺点4岁以前不利于儿童颈部的保护，改进方法加装前置护体。2.3日本CARMATE汽车儿童安全座椅的调研适用对象年龄九个月到十二岁,人体固定方式汽车安全带和前置护体，座椅固定方式汽车安全带，性能分析前置护体人机工程学良好。安全标准日本安保基准。质量【6kg】。尺寸【44*40*66】。销售状况不好。价格【1300元】。改进方法加装LATCH固定装置。2.4中国路途乐汽车儿童安全座椅的调研适用对象年龄九个月到十二岁, 人体固定方式四岁之前五点式安全带，四岁到十二岁三点式安全带。性能分析高度可调节人机工程学良好，三点式安全带穿插巧妙更安全，性价比高，做工精细。安全标准【ECE4404】.材料【HDPE】规格【46*46*70】。价格【480元】。卖点分析五点安全带更安全。缺点固定不牢应加装【LATCH固定接口】。2.5调研总结通过对德、美、日和中国四款座椅的市场调研分析，其中各款座椅在作用上有共同目标，但根据使用的简便性上具有差别，其中德国最安全，最易安装，并且质量大。美国的【LATCH】插口安装最复杂。共同点儿童的固定方式都是五点式，材料【EPS或HDPE】。外观造型上都是仿生设计。第三章 国内外关于汽车儿童安全座椅的法律法规3.1 国内的法律法规中国汽车研究协会与2013年七月出台了儿童安全座椅等相关产品的国家强制性标准，它规定以后购买的汽车必须加装儿童安全座椅接口。特别是在座椅碰撞实验的位移数据要求上要符合标准，座椅必须达到一定的质量。3.2 国外的法律法规汽车儿童安全座椅的法律法规在国外已经相当成熟，美国的【FMVSS】，他对外表织物的耐磨度和耐腐蚀性有严格的要求，要进行盐雾试验，看是否具有抗腐蚀的能力，并且好要进行高温，翻滚，能量吸收等试验。日本的【保安基准】和欧洲的【ECE4404】,它们都对汽车儿童座椅提出了相应的标准，他们对座椅的动态位移量有严格要求，其中日本对于座椅的靠背的手感和扣带尺寸都要经过精细的检查。第四章 汽车儿童安全座椅的改进设计4.1 座椅造型、机构设计创意构思该款汽车儿童安全座椅在造型上采用仿生设计，尺寸【42*42*76】，由于现在生活良好儿童的生体发育良好，身高普遍比2000年左右高出2cm。头部采用头盔的设计理念，保护头部的侧向，座椅靠背采用人体颧骨的外观，底座造型采用汽车座椅的外观，结构设计采用分离式设计，并且容易安装，分离设计在受力过大时，可以把部分力量转移到结构的对接处，放置受力过大时的突然断裂。对接式的卡扣结构可以随时调节座椅的靠背与底座的角度，随时调出适合孩子的角度，头部采用可以升高的装置，可以根据孩子的年龄适当调节座椅的高度，适应孩子的身高4.2 座椅设计的参考标准（表1-1）年龄男孩体重kg男孩身高cm女孩体重kg女孩身高cm8月7.8-9.868.3-73.67.2-9.166.4-71.810月8.6-10.671.0-76.37.9-9.969.0-74.512月9.1-11.373.4-78.88.5-10.671.5-77.115月9.8-12.076.6-82.39.1-11.374.8-80.718月10.3-12.779.4-85.49.7-12.077.9-84.021月10.8-13.381.9-88.410.2-12.680.6-87.02.5 岁12.1-15.388.9-95.811.7-14.787.9-94.73岁13.0-16.491.1-98.712.6-16.190.2-98.14岁14.8-18.7 98.7-107.214.5-18.490.2-98.1年龄男孩体重kg男孩身高cm女孩体重kg女孩身高cm4.5岁15.7-19.9102.1-111.015.0-19.4100.9-109.35岁16.6-21.1105.3-114.51 5.7-20.4104.0-112.86岁18.4-23.6111.2-121.017.3-22.9109.7-119.67岁20.2-26.5116.6-126.819.1-26.0115.1-126.28岁22.2-30.0121.6-132.221.4-30.2120.4-132.49岁23.3-32.0121.5-135.822.8-31.8121.0-135.810岁24.3-34.0126.5-137.824.1-35.3125.7-138.71岁25.4-37.0127.1-138.625.0-36.2126.8-139.112岁26.3-38.5129.5-140.126.1-38.1128.6-140.54.3 草图的绘制手绘草图的设计，如图A-1和A-2，把座椅分为三个部分一次画出各部分的平面图，还有部分的详图，以供参阅。图A-1 靠背和底座的平面图图A-2 头枕平面图4.4 CAD平面图的绘制图A-3 座椅底部图A-4 座椅底部图A-5 靠背 图A-6 靠背4.5 UG三维建模图图A-7 UG建模座椅底部图A-8 UG建模座椅底部图A-9 UG建模座椅靠背图A-10 UG建模座椅4.6 座椅效果图图A-11 座椅效果图4.7 座椅配色方案图A-12 紫红 图A-13玫瑰红图A-14草绿图A-15 海蓝 图A-16 天蓝 图A-17 橙黄第五章 汽车儿童安全座椅的材料与工艺5.1 座椅的材料选择根据汽车儿童安全座椅的强度要求，一般选用HDPE或是EPS才材料，HDPE材料是一种结晶度搞，非极性的热塑性树脂。原态的HDPE材料外表是乳白色，PE具有优良的耐腐蚀性能，特别是绝缘介电强度高，使其适合在常温或是-40度低温下具有极好的抗冲击力。 能量的吸收必须使用EPS材料，它是一种热塑性材料，每立方米有300-600万个独立的密闭气泡，内含空气体积约占98%以上。由于空气的热传导性能小并且被封闭于泡沫塑料中而不能对流，所以EPS是一种隔热保温性能非常优良的材料，这种材料易被压弯，当受到震荡或坠落底面时会起到缓冲防震的作用，同时非常舒适。5.2 座椅的加工工艺在机器开始工作之前，先要把塑料粒子烘干4小时，在这期间，工人有时间去保养机器，如果对产品有颜色要求，要用料加水把前一次的料洗干净，产品多洗几次，直到没有杂色为止，调节电热，一般都是开三段电热或是五段电热，第一段是料口，二是中间，三是机头处，温度依次升高，一段电热把塑料粒子加热，二段电热把塑料粒子处于熔化状态，三段电热后粒子处于熔融状态，从机头中挤出，吹塑过程中存在很多的外部原因。1.产品缺料重量轻，调节工艺，增加出料速度。2.产品上后下薄，产品出现这种情况的原因是当产品达到一定的长度，并且需要特点厚度，才能达到产品的硬度要求，但是吹塑机器出料是垂直的，由于中立的作用，长度达到一定值，规定时间较长时，熔融态的塑料就会有下垂现象，调整时间，就会出料过快则有堆积感，其中解决办法就是增加壁厚，在下落的物料中，在一定高度用红外线激光扫描，在特定的地方增加物料厚度，则可以解决该问题。3.合模后的吹气和进水时长的规定直接决定产品的好坏。4.合模线设计有问题，当产品弧度过大时就会出现，有些地方凹陷的情况，合模线的设计要特别注意。第六章 油泥模型的制作 6.1 1:4模型图纸图A-18 1:4模型尺寸图A-19 1:4模型尺寸图A-20 1:4模型尺寸图A-20 1:4模型尺寸图A-21 1:4模型尺寸6.2 1:2制作泡沫板内芯模型图A-22 油泥内芯第七章 批量化预算7.1 产品前期研发预算产品的设计加工费用：人工费：一人需要加工45天。45*300=13500元材料费（46*46*5+50*60*5+40*40*5）*0.00001*43000=14439.4元设计费5000元产品的材料费用材料费：1000*4=4000元运输费：1吨*500=500元人工费：2*150*6=1800元机器费用机械磨损费7*500=3500元电费：1.05*800=840元水费：0.3*20=6元1. 产品前期研发清单计价表（1-2）序号项目名称单位定额消耗量单价消耗量价合计备注1人工费工日14530013500153002615018002其它费3钢材Kg335.84314439.432499.4设计费150005000塑料Kg100044000运输费Kg11500500机械磨损费75003500电费度8008001.055024水费Kg20203364综合费47799.4直接费人工材料机械合计47799.4管理费直接费*17=5524.898总计53324.298元7.2 批量产品预算价格产品经过研发已经完成，开始批量化，假设现在市场需量10000个，现在要做800个座椅，产品单个重量6kg，首先运料5000kg，节拍产品5分钟产出一个，一个工人操作。产品的材料费用材料费：5000*4=20000元运输费：5吨*500=2500元人工费：1*150*8=1200元机器费用机械磨损费8*500=4000元电费：1.05*800*8=6720元水费：0.3*20*8=48元产品单价计算（20000+2500+1200+4000+6720+48+10.7）/800=43.1+40+0.5+10+1.5+2+2.5+21=120.6元第八章 结论与展望8.1 结论 通过对汽车儿童安全座椅的改良设计设计，让我对儿童安全性用品有了更加深刻的认识。1）了解了国内外儿童安全座椅的发展状况。2）了解了汽车儿童安全座椅的发展历程。3）在设计草图时要特别注意细节的描述。4）在建模时要注意曲面角度的准确性。5）工业产品特别要注意的就是控制成本，让利润最大化。8.2 展望当今社会物质生活的愈加满足的基础上，精神生活的丰富性是人们急剧需求的一大心理需要，所以消费者在购买产品时不再只重视产品的使用功能而是更加关注它的造型美感以及它的人机功能，所以设计师在设计时，遵循始终是以人为核心的设计，以满足人们心理需要作为设计的重要考虑因素之一，并努力在产品设计中极力表现出来它的特性。在设计中谨遵 “以人为本”的设计理念，更多的去了解分析设计产品的不足，关注使用者的反馈与它们的需。在产品设计时，设计师应该有敏锐的市场洞察力，充分考虑产品的使用群体的审美特性与心理需要，最大限度的满足用户的精神需要，并且获得最大利益，所以最为新一代的设计师，我们任重而道远。 致 谢本文是在尊敬的指导师王占北老师和沈国金老师的指导下完成的，从初期的选题、开题报告、英文翻译再到设计和论文，每一个阶段王老师和沈老师都给我们提供了一些有用的意见，在我没有思路的时候会帮我理理思路，很感谢王老师和沈老师，做为我们的指导老师，不辞辛苦的帮我提出设计思路。谢谢你们，你们辛苦了! 在这里也要感谢学校的培养，谢谢所有带过我的老师，这四年的大学生活学习，也教了我很多做人的道理，我想在以后的人生里都会是一笔宝贵的财富。参考文献1. 王受之著 世界现代设计史 中国青年出版社 2003-03 2. 简召全主编 工业设计方法学 北京理工大学出版社 2003-033. 陈慎任等著设计形态语义学艺术形态语义 化工出版社 2005-07 4. 王惠军主编 汽车造型设计 国防工业出版社 2009-085. 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