毕业设计（论文）-乘用车座椅定位分析与姿态调整机构设计.docx

中北大学信息商务学院2016届毕业设计说明书 毕业设计说明书乘用车驾驶椅定位分析与姿态调整机构设计 2全套图纸加153893706乘用车驾驶椅定位分析与姿态调整机构设计摘要: 汽车座椅是汽车的重要组成部分，一般由座垫及其骨架、靠背及其骨架、头枕及其骨架，以及相关的导向、调节机构等基本部分组成。汽车座椅系统是用来在车内给驾乘者支撑，并在保证方便进出和驾驶操作的前提下提供驾乘者有效的约束。汽车座椅系统应该提供驾乘者预期的可调节性和长途驾驶的舒适感。在车门关闭状态、在座椅整个调节行程内，座椅系统的操作应该适于所有体形驾乘者进行直观的调控操作。结合工效学设计,以及主要座椅国家标准为乘用车座椅的结构设计和分析，根据人机工程学确定各部分尺寸，完成调节机构的结构，依据国家相关标准进行合理分析设计。这次设计为乘用车座椅生产与实验提供了一定的帮助，对于生产也有实际意义的指导作用。 关键词：座椅；人机工程学；结构；调节机构IIPassenger car driving seat positioning analysis and attitude adjustment mechanism design Abstract: Car seat is an important auto body parts, generally by the seat and its skeleton, and skeleton back, head and skeleton, and the corresponding orientation, regulators and other basic parts. Car seat system is used to driving in the car who support and facilitate the access and drive to ensure the operation of driving under the premise of providing effective control. Car seat driving system should expect to provide adjustable and long-distance driving comfort. In the door closed, adjust the seat the entire trip, the seats should be suitable for operation of the system to carry out all the body driving control operation intuitive. At the same time protect the car seat is also part of vehicle safety performance. Car seat design and the quality of the reasonableness of a direct impact on passenger safety and comfort.The combination of ergonomic design, as well as the main seat of the national standards for small passenger seat of the structural design and analysis. According to various parts of ergonomics to determine the size of the completion of the structure adjustment, according to relevant national standards for the design of rational analysis and a static analysis.This design provides a certain help for the production and experiment of passenger car seat, and also has practical significance for production. Keywords: Chairs；Ergonomics；Structure；Regulating mechanismII目 录摘要.Abstract.目录.1绪论11.1 本课题研究的背景和意义11.1.1本课题研究的背景11.1.2本课题研究的意义11.2 本课题国内外研究现状11.2.1国内研究现状11.2.2国外研究现状31.3 研究内容52座椅概述及方案设计62.1 座椅的类型62.2 座椅位置的调整72.3 座椅的功能设计72.4 座椅的尺寸设计83座椅的结构设计133.1 座椅的骨架设计133.2 乘用车座椅的调节机构设计143.2.1前后调节机构143.2.2角度调节机构的结构形式及工作原理143.3 乘用车乘客座椅和驾驶员座椅骨架整体结构154座椅减震器的结构及关键零部件设计184.1.1 上下座组件的设计184.1.2 调节手柄的设计194.1.3 阻尼器的设计195 结论23参考文献24谢辞.25IV1 绪论1.1本课题研究的背景和意义1.1.1本课题研究的背景随着经济发展水平提高，乘用车技术进步，乘用车座椅的设计被乘客越来越重视，乘客不仅要顺利到达目的地，驾驶人员舒适的驾驶乘用车。而且乘坐人员都应该更加舒适的乘坐乘用车1。当驾驶人员在驾驶乘用车的时候，好的汽车座椅不容易让驾驶员感到疲劳，驾驶员身心愉悦，提高驾驶的安全性和操控性，乘用车的整车性能发挥的更加出色，驾驶员也会保持一种良好的驾驶习惯，对乘用车经济能也是一大改善。如果乘用车的座椅设计的不够科学合理，驾驶人员感到乘坐难受，影响行车安全，乘客乘坐期间也会比较危险。一旦驾驶人员感到心情烦躁，则会加剧行车的危险性。这影响到其他乘坐人员2。所以，如何科学合理的设计乘用车的座椅至关重要。这也是各大乘用车公司提高的地方3。1.1.2本课题研究的意义通过查阅资料，学习乘用车座椅的相关知识，本课题的意义总结如下：（1）乘用车座椅的合理设计关系到乘坐人员的身体健康，包括颈椎的健康、腰椎的健康、脊柱的健康等。尤其是针对驾驶乘用车的驾驶人员影响更加明显4。（2）人们对乘用车座椅的需要心理变化也是逐渐改变的。以前人们对座椅的要求较低，满足基本的乘坐功能即可，现在则对座椅需要的心理性大大变化，需要座椅乘坐的舒适，打开车门，最开始就看到了座椅，它是内饰的重要组成部分，是影响着人们购买的关键因素。（3）从产品实用性和经济性考虑，以前的乘用车产品设计偏重于实物设计。随着计算机辅助设计技术的飞速发展5。.尤其在CAC/CAM/CAE/PDM快速进步的条件下，借助这些二维和三维软件，从原来的实物化向现在的数字化过渡，减少了研究经费的投入，有助于科研数据的积累，缩短产品研发的时间，这些技术在乘用车座椅上同样适用。这有助于提高生产效率，节约时间成本和研究成本。1.2 本课题国内外研究现状1.2.1国内研究现状国内各大汽车科研机构对汽车座椅做了大量研究，座椅上坐的是驾驶员和乘客，这些因素都可以构建模型。不同的自由度模型下，人体的乘坐舒适性也就不同。冯焕玉等人比较了单自由度和二自由度人体模型之间的区别。1993 年，房立新等人有了新的发现。研究了乘坐汽车座椅受到的振动，受到哪些因数的影响，指出了来自于路面的激励和其他的视在质量影响，这两大影响因素对人体乘坐座椅的舒适性影响。得出了并联两自由度更适合中国人乘坐汽车座椅的结论6。1996 年，我国颁布了国家标准 GB/T 164407。一直以来，国内缺少关于汽车座椅的相关标准，国外的汽车座椅标准大多不符合中国人的身体标注。以中国人体坐姿为依据，给出了并联三自由度模型。总结出了大量的实验数据8。对人体振动模型的非线性进行了研究。汽车座椅是汽车内饰的重要部分之一9。尤其是乘用车座椅，因为座椅的数量较多，生产成本及其制造成本较高，占内饰成本的比例较大。汽车座椅的发展经历了三个阶段。第一阶段是2000年以前，汽车座椅的质量不高，产品附加值低，设计水平较低，生产座椅的企业较少，利润较低。在2000年到2005年之间，汽车座椅的生成厂家开始变多，质量出现好中差之分，生产厂家的利润开始变多。厂家的品牌意识变强10。对汽车座椅的设计水平有一定的要求。2005年以后，各个汽车座椅生产厂家更加重视产品的设计，质量开始有很大的差别，汽车座椅的价格也有很大的差距，导致厂家的利润差距变大，很多小品牌的汽车座椅生产厂家被大的汽车座椅生产厂家合并和收购。这一时期出现了很多高档的汽车座椅品牌和质量过硬的汽车座椅生产厂商，出现了汽车座椅的代工厂，由大的汽车座椅生产厂商提供设计图纸及其制造设备，由中小汽车座椅生产厂商代为加工生产，这样的发展推动了汽车内饰产业的快速发展，尤其在乘用车上，更加强调舒适性的提高。这其中生产的汽车座椅很大一部分比例应用在乘用车上。汽车座椅在使用过程中，注意正确的保养，有布艺的座椅以及真皮的座椅之分，布艺座椅每隔一段时间内需要拆下来清洗，而真皮座椅需要定期擦洗，不能用酸性或者碱性物质来清洗真皮座椅，否则容易受到腐蚀，座椅的正确使用和保养影响着驾驶人员和乘坐人员的身心感受。另外汽车座椅最好不要在阳光下爆晒，这样会导致真皮座椅里面的化学物质分解，产生有毒的气体，影响驾驶人员和乘坐人员的乘坐感受。严重的情况会导致中毒现象的发生11。汽车座椅除了需要工程师来设计机械结构，高端的汽车座椅还需要设计出一套控制单元。2014年，吴建达研究了一套新型的汽车座椅电控单元，大大提高了汽车座椅的乘坐舒适性，这套控制单元采用了主动振动控制策略，算法先进，是一种自适应控制方法。在一些高端轿车和乘用车上有部分应用。当乘坐乘用车的时候，座椅与人体密切接触，座椅的振动直接传递给人体。共振频率如表1-1 所示12。在设计座椅的时候，共振频率会影响到乘坐人员的舒适性。表1-1 人体各主要部位的共振频率身体各个部位全身头部胸部胃部眼睛肩膀手脊柱共振频率（HZ）4-820-304-64-520-252-610-203-5在设计的过程中，不但要设计合适的汽车座椅，而且要考虑的人体的身高、体重、乘坐的姿势等等因素。把座椅和人体结合在一起，进行设计研究。国内的汽车座椅研究人员在研究人椅系统时，可以简化处理，也可以考虑多种影响因素。有的研究人员把人体作为一个变量，相当于刚体，再进行受力分析，振动分析以及舒适性分析，但是得到的结果往往不是很准确。有的研究人员以及科研机构则是尽量逼近实际情况，考虑乘坐人员以及整车的结构，设计的汽车座椅更加贴近人体各部位的机能，设计出合理的汽车座椅骨架，以及座椅减震器，同时考虑人体乘坐时候的共振频率，通过比较两自由度模型以及单自由度模型，分析研究结果，判断那种模型更为合适，当然这是仿真方法的一种，对于本文汽车座椅的设计具有一定的指导作用。国内很多高校也做了大量的汽车座椅研发工作，比如哈尔滨工业大学、吉林大学、湖南大学一些研究人员设计了人-椅-车系统的动力学模型，采用电动座椅以及电控单元，实现八方位的角度调整，在电动座椅内部安装有6-8个直流永磁电动机，依靠电动机的转动带动汽车座椅的运动，基于这种人-椅-车系统的动力学模型，不但考虑乘坐人员的身体情况，也考虑汽车座椅的多方位调整问题，和整车的造型和形状对乘坐人员的影响，实现多方位调整，包括靠背的角度调整、座椅的前后调整、座椅的上下调整、座椅的左右调整，为增加汽车座椅的技术的发展进步作出了重要的贡献。1.2.2国外研究现状1978年，在原来基础上制定了新的标准，全新的评价指标，采取了不同的自变量，使用振动频率作为变量的输入，在不同的方向产生振动。并且使用分别评价方法和加权法来评价。新的标准更加便于使用13。1976年，研究人员提出了新的评价方法，采用在振动环境中的持久时间来评价。当驾驶人乘坐乘用车座椅的时候，乘坐人员会通过乘坐时间的长短来决定舒适性的好坏。这样乘员也会更加舒服14。国际标准化组织(ISO)研究制定了新的标准， 采用了新的模型和研究方法，这是2 自由度模型（如图1-1所示）。采用两根弹簧来连接三个物块15，模拟人体在乘坐汽车座椅时候受到的振动。2001 年又发布了 3 自由度模型（如图1-2所示），采用三根弹簧来连接四个物块，模拟人体受到的汽车座椅各个方向受到的振动。说明三自由度模型比二自由度模型更为准确。建立这种多自由度模型对于汽车座椅的设计，具有一定的指导作用。更加便于操作16。图1-1 无框架并联 2 自由度模型图1-2 混联 3 自由度模型汽车座椅大厂正在进行自动调整座椅的研发工作，国外的汽车座椅品牌很多，包括阿普丽佳(Aprica)，葛莱(GRACO)，斯迪姆，智高(chicco)。这些厂家还生产儿童座椅17。汽车座椅生产厂家属于汽车零部件生产企业，是汽车主机厂的上游，具有价格决定权。1.3 研究内容汽车座椅作为汽车重要的组成部分之一，对其性能的要求越来越高。本次毕业设计的主要任务是对乘用车的座椅进行结构设计，运用Solidworks绘图软件进行三维实体造型设计。通过收集分析相关资料包括座椅的国家标准和试验方法，根据相关标准对座椅结构进行设计以及各个调节机构的设计。设计分析了乘用车座椅的骨架以及零部件的结构，并进行了必要的结构分析以及舒适性分析，确定了乘用车座椅的结构尺寸，为乘用车座椅的设计研发提供理论基础。2 座椅概述及方案设计2.1 座椅的类型 汽车座椅有多种分类方法，按座椅能否移动可以分为固定式座椅、可调节座椅。在乘用车上，使用单人座椅的范围更广。按照汽车座椅使用材料的不同，可分为真皮座椅以及布艺座椅18。随着我国的汽车数量增长，对乘用车的需求量大幅增加，乘用车座椅的需求量必将迎来需求的高峰。真皮座椅在高档汽车上应用更加广泛，容易打理和清洁，当座椅上有灰尘和脏物时，很容易打算赶紧。而布艺座椅则容易弄脏，在实际的汽车座椅装饰中，往往需要配合着布艺座套来使用，保证座椅的清洁。同时，真皮座椅更容易散热，当阳光照射到真皮座椅时间过长，真皮座椅会产生大量的热量，但是真皮的散热较快，如果在行驶的过程中，打开乘用车的空调，很快就会感到舒适。但是真皮座椅在使用中也有缺点，比如真皮的表面容易损坏，特别是被一些比较尖锐的东西划破，驾驶人员及其乘坐人员要非常注意，防止真皮被划破。在真皮座椅的周围，要和热源保持一定的距离，否则皮革会出现干裂的情况，影响驾驶人员及其乘坐人员的心理感受。大多数中高档乘用车采用真皮座椅，很多驾驶人员为了提高乘用车的档次，加装真皮座椅，在清洗的时候注意不能用酸性物质来清洗，可以用碱性物质来清洗真皮座椅，比如肥皂水。布艺座椅在乘用车应用较多，它的突出特点是布艺的表面不容易破损，不怕一些尖锐的东西划破，即使布艺座椅被划破，在4S店或者汽车装饰美容店修补起来，价格更加便宜，使用寿命要更长，而且布艺在乘坐期间能起到防滑的作用，坐的更稳，重量比真皮要轻，对于乘用车的燃油经济性更好，特别是在炎热的夏季，透气性能更好。但是布艺材料在使用过程中缺点不少，比如布艺在使用一段时间之后，容易藏匿一些脏物，打扫起来比较困难，一般使用布艺材料的座椅，要配合着座垫一起使用，否则弄脏了布艺材料，影响驾驶人员的驾驶心情，对于安全驾驶有一定的影响。另外布艺的散热性较差，特别是在炎热的夏季，经过炽热阳光暴晒之后，真皮座椅容易快速散热，但是布艺不容易散热，在保养布艺材料的座椅时候，可以使用毛刷来刷布艺的表面，把其表面的赃物清理掉。如果无法清理干净，可以使用吸尘器来吸掉布艺的灰尘，可以在用毛刷来刷布艺表面的过程中，使用吸尘器来吸收灰尘及其赃物。2.2 座椅位置的调整驾驶人员在驾驶汽车之前，首先应该调节座椅的位置。不同的驾驶人员，其座椅的方位及其角度调节各不相同。正确的驾驶姿势有利于保护行车安全，假如座椅的位置调节不合适，造成驾驶人员前方的视野不够清晰，操作制动踏板、油门踏板、离合器时灵敏度降低，这会导致乘用车驾驶处于危险当中，严重时导致交通事故发生。所以在驾驶时一定要调节好驾驶座椅的位置，调节好的乘用车座椅位置应该能够清晰的看到前方的视野，不能被方向盘挡住。另外，方向盘不能够挡住驾驶员看仪表的实现，因为前方的视野和仪表的显示都是安全驾驶的重要保证。座椅位置的前后调整非常重要，首先应该使臀部能够靠紧座垫和靠背之间，便于下肢用力的时候能够起到一个反作用力的作用。当把双手放在方向盘之后，不能让背部离开靠背，同时双手保持有一定的弯曲度。另外，手臂的位置调节好之后，脚部的位置也要调节好。当用左脚或者右脚把踏板踩到底的时候，腿部应该还有一定的弯曲，如果踩离合器踏板踩到底的时候，腿部是伸直的，表明乘坐太靠后，这个时候需要把座椅向前移动。但是，在把座椅向前移动过程中，不能使腿部碰到转向系统的转向柱，腿部应该和转向柱保持一定的距离，否则在使用下肢操纵踏板的时候，会影响下肢施加力的作用，另外可以防止腿部和转向柱碰伤。在驾驶的过程中，座垫和靠背的角度应该调节合适，这样对于腰部和臀部起到很好的保护作用，一般座垫和靠背的角度保持在度左右，这样可以减少腰部在驾驶过程的受到的压力。有些驾驶人员在驾驶的过程中，把座椅的靠背调节的比较垂直，这样是一种错误的做法，因为驾驶人员坐的垂直的话，腰部承受的压力是最大的，这样很容易导致腰部疲劳，影响行车安全。如果驾驶乘用车长途行驶，为了减少腰部的压力，可以在靠背的下面，腰部的位置增加一个小垫子，减少腰部的受力，增加驾驶人员的行车安全，有利于长途行车的安全。2.3 座椅的功能设计座椅的功能设计主要包括以下几个方面：1).靠背：靠背的设计要结合人体的结构，身体的身高、体重等因素，当驾驶员在驾驶的时候，背部能够紧贴靠背，给背部以足够的支撑，同时还要给驾驶人员以及乘客以相应的约束，在设计的时候除了考虑驾驶人员的靠背倾角，还有考虑乘坐人员的乘坐感受，而且其他乘客的乘坐舒适性与否，这就需要能够可靠的调整靠背的倾角。本设计靠背倾角调节范围为。2)座垫：座垫是紧密贴着驾驶人员以及乘坐人员臀部的，合理的座垫设计能够利用好座垫来保证臀部的舒适性。座垫应该有一定的深度，深度不能过大或者过小，如果座垫深度过大，人体的脸部以及上身会前倾，当驾驶的时间过长时，引起驾驶人员的疲劳，驾驶的视野不能保证，如果座垫的深度偏小，会对下身造成不舒适的结果。除了考虑座垫的深度以为，还要考虑座椅的倾角，座垫的深度一般取。座垫的倾角一般为。3)头枕：头枕是和头结合的紧密部件，对人体的头部有一定的支撑和保护作用。当受到一般的轻微碰撞的时候，能够保证头部和颈部的安全，减少对头颈部的伤害，国家标准对此组成部件非常重视，制定了严格的检测标准。一般座椅的前排配有头枕，头枕的位置不能太高或者太低，能够保证头枕的位置上下可调，一般后脑与头枕间的距离最好不要超过。4).座椅骨架：座椅骨架是座椅系统的结构件，必须有足够的强度，可以利用三维软件对骨架进行强度分析以及载荷试验，静态和动态试验都必须符合国家标准。2.4 座椅的尺寸设计根据人机工程学设计乘用车座椅的尺寸控制。驾驶人员和乘坐人员在乘用车里面大部分处于坐着的位置，坐着可以完成很多的动作。而且坐姿可以发挥很多优势。随着对乘用车舒适性要求的提高，自动化技术在乘用车上应用的广泛，更多的动作是在座椅上来操作完成。但是坐着除了以上的优点之外，也有一些缺点，比如需要通过手臂等来操作的地方，影响上肢的施加力的作用，所以要减少上肢的操作。驾驶人员和乘客人员在乘坐乘用车座椅的时候，往往要考虑后背和大腿之间的夹角，而且后背的舒适性应该得到有力的支撑，保证驾驶人员有更好的前方视野，保证乘坐人员处于放松状态。乘客人员在乘用车上坐着时，需要靠座椅来承担人体身体上部的载荷，所以座椅骨架必须具有一定的承载能力，座垫有一定的深度。人体坐在乘用车座椅的时候，身体各部位的血液循环都不相同，身体的上部供血充足，而在靠近臀部的位置，血液循环不够顺畅，所以人长时间坐着，在坐骨结节处的血液流通会不够顺畅，导致结节出现变形等情况。(如图2.1所示) 图2.1 使股骨处于正常位置的平坦座面在坐骨结节出，因为和座椅的位置很近，压力就最大，越往外，压力就减小。不同用途的乘用车座椅，坐骨结节所处的位置是不同的。当驾驶人员或者乘坐人员想要休息时，大腿和上肢的夹角越大，相应的会感觉到更加舒展，臀部与座椅的接触面积越大，相应的承受压力的面积就越大，乘坐的舒适性就更好。臀部与座椅接触的面积越小，相应的承受压力的面积越小，人体就会感觉越累。而且，不管采用什么形状的座椅，只要乘坐人员长时间保持一种姿势，总会感觉到比较劳累，臀部的血液流通不够畅快，所以无论什么样的座椅设计，不论是什么车型，乘用车或者轿车或者其他车型，座椅的合理设计都必须能够进行一定的角度范围调整。在驾驶的过程中，为了能够使驾驶人员熟练的操作各个机构，身体会向前倾一定的角度，腰部一般会紧贴在座椅上，而肩胛骨不用贴近在座椅上面，当人体在使用下肢来操纵离合器以及制动踏板、油门踏板的时候，有了腰部的约束作用，足够使得以上的下肢操作方便灵活。在大腿和座椅结合的表面上，这个位置是大腿的动脉，长时间使用下肢来操作离合器、制动踏板、油门踏板，必然会使大腿部位觉得胀痛，一般在设计座垫的时候，往往把座椅和大腿接触的部位，设计成圆弧过渡，或者使用很多的泡沫来填充里面，保证大腿和座垫结合的更加紧密，但不至于影响驾驶人员的乘坐感受。在驾驶人员坐在座椅上时，乘客坐在座椅上时，乘坐的时候必须贴近脊柱的本身形状，而且人体也能够根据自己的需要，随时更换乘坐的角度，减轻驾驶和乘坐疲劳的感觉，增加体内的血液流动。尤其是在大腿的动脉、臀部的结节处，由于长时间的乘坐，更应当注意坐姿，采用不间断的调整座椅角度来保证舒适感。这就需要靠背和座垫之间有一定的角度，这个夹角不能过大或者过小，一般在95左右，才能保证肌肉舒展，增加血液流动。 图2.2 舒适坐姿的关节角度；。乘用车座椅的合理化设计是由座椅骨架、座垫、靠背、头枕等组成的一种机构，在设计乘用车座椅的时候，应根据整车的内部空间大小，合理的布局乘用车座椅，规划座椅的长宽高，考虑乘坐人员的本身身体特征及其心理特征，保证乘坐舒适。对于乘用车座椅的乘坐要满足以下原则： a.人体各部位承担支撑的力度各不相同，要保证各个位置合理分布所承担的支撑力，一般坐骨结节承担的力度最大。b. 上身不论在站立的时候，还是在坐着时候，上身的影响不大，保持稳定即可。c. 因为在坐骨结节承担的支撑力最大，这个位置处于第4-5腰椎间，设计的时候需要腰靠来支撑。d. 座垫应该有一定的厚度和倾斜度，保证在大腿处、腰部的血液流通顺畅。e.乘坐人员能够各个方位调整姿势，座椅与人体结合有一定的摩擦力，不能在变化姿势的过程中出现滑脱。 对工作座椅设计的基本要求: a.乘用车座椅应该能够按照乘坐人员的操作来调节坐姿，操作应该可靠，保证在最大行程和最小行程之间改变行程，在最大角度和最小角度之间改变角度。b.乘用车的座椅调节应该符合国家标准。座高调节范围在 GB 10000-88 中， 工作座椅座面高度可以是有级调节，也可以是无极调节，无极调节的制造和加工设计更加复杂，有级调节的每档调节有一定的间隔距离，选择作为调节标准。腰靠高度的调节方式一般选择无极调节，腰靠和座垫之间的角度一般可变大或者变小，调节区间在范围。 c.乘用车座椅在使用过程中，牢固可靠，调整过后，座椅能够保证在改变后的位置保持住，而且不会出现松动。d.座椅的各个部位应该有一定的圆弧过渡，或者海绵填充，不能在使用过程中对乘坐人员和驾驶人员有意外的夹伤和挤伤。e.工作座椅腰靠结构承担的力度应该符合标准，在下肢用力的时候，腰靠能够承担来自水平的推力，至少要大于。g.座椅一般不设扶手。工作座椅的设计参数，见表 2-1，表中所列参数, 已经考虑了乘坐人员的着装情况及其其他情况。表2-1 工作座椅的主要参数参数数值测量要点座高mm360-480在座面上压以60kg，直径350mm的半球状重物时测量座宽mm370-420在座椅转动轴与座面的交点处或座面深度方向二分之一处测量座深mm360-390在腰靠g=210mm处测量，测量时为非受力状态腰靠长mm320-340腰靠宽mm200-300腰靠厚mm30-50腰靠上通过直径400mm的半球状物施以260N的力时测量腰靠高mm165-210腰靠圆弧半径mm400-700座面倾角（）0-5腰靠倾角（）95-1153 座椅的结构设计3.1座椅的骨架设计1)靠背骨架：直接关系到座椅的总体稳定性。其结构形式如图3-1所示。图3.1 靠背骨架结构形式2)底座骨架：底座骨架采用杆件连接，设计中采用具有一定强度的材料，承担的力从靠背，到调角器，底座侧板结构中，前杆和后杆隶属于座椅的高低调节总成，用于保证其整体刚性连接。中间板主要作用为增加横向稳定性和刚度。结构形式如图3.2所示。图3.2 底座结构形式3.2乘用车座椅的调节机构设计3.2.1前后调节机构前后调节机构即座椅滑道，如图3.3所示。图3.3 前后调节机构3.2.2 角度调节机构的结构形式及工作原理其运行原理为，当角度调节操纵杆正在转动时，连动杆也一起转动，放开角度调节操纵杆，通过板簧的恢复能力作用下，角度调节操纵杆回到初始位置，对内板和外侧上板进行锁定。图3.4 角度调节结构3.3 乘用车乘客座椅和驾驶员座椅骨架整体结构根据本章所确定的主要座椅骨架结构，用SolidWorks机械装配模块，驾驶员座椅骨架总成如图3.5所示。图3.5 司机座椅结构图图3.6 司机座椅4 座椅减震器的结构及关键零部件设计方案一：采用气囊减振的减震器方案二：采用剪式座椅。方案对比：方案一虽然减震效果好，且能很好的实现自动控制，但是成本较高，一般用于乘用车座椅，商用车座椅很少采用。方案二是商用车座椅比较常用的方式，虽然减震效果一般，但是剪式座椅因其稳定性好、连接可靠、可靠性高，应用广泛。考虑到座椅减震器的布置空间以及减震性。故将弹簧布置于剪杆与座椅悬架上板之间。及得到减震器设计的简图（如图4-1）：图4-1 D310座椅减震器方案简图4.1 关键零部件设计4.1.1 上下座组件的设计上座和下座的设计主要考虑的是座椅减震器的装配尺寸的要求，其次考虑到加工工艺性，将上座和下座分别做成几个简单易于加工的零件，然后将它们焊接在一起，组成了整个上座连接和下座连接，这样可以简化工艺，降低成本。因此，只要在原来座椅减震器的基础上改变上下座椅的装配尺寸就可以了。由于下座和底板连接方式的变化，因此在下座连接板上增加两个凸耳，以方便下座板能很方便的安装在底板上。4.1.2调节手柄的设计座椅的体重观察指标在减震器的侧面，把座椅安装在汽车上后，虽然也可以对弹簧的刚度进行调节，但是对于调节的结果（满足不同体重乘员要求）却不能很好观察，因此往往不能满足驾乘人员的要求。对此，把减震器弹簧刚度调节的体重观察指标由减震器的侧面，改到调节手柄上，乘员在调节的同时，可以很好的观察到调节的结果.改进设计得到的结果如图4-2：图4-2 调节手柄的连接图4.1.3 阻尼器的设计（1）阻尼器的分类阻尼器是悬架的重要组成部分，在内部有液体，液体的来回运动会减轻和消耗振动。汽车在通过不平整路面的时候，液体便会在阻尼器中通过阻尼孔个，在流动的过程中，吸收和消耗振动，把振动的能量转化为热能，路况越差，振动的强度越大，转化的热能就越多，通过阻尼器把这些热量散失到空气当中。阻尼器有单向与双向之分，单向阻尼器只在压缩或者伸张时才转化成热量，而双向阻尼器在压缩或者伸张都要转化热量，因减震效果更好，所以应用广泛。阻尼器的结构类型有 几种，比如摇臂式和筒式这两种。前者能够承受较大的压力，减震效果较好，这种结构机械构件较多，如果乘用车经常在不好的路况行驶，活塞的磨损量会加大，容易出现悬架系统的故障，影响驾驶人员乘坐的舒适性体验。而后者承受的压力较小，但是工作期间稳定可靠，噪声低，在乘用车上应用较多。经过分析比较，本座椅减震器选用单筒双向式阻尼器。（2）相对阻尼系数阻尼器中的阻力与阻尼器振动速度之间有如下关系： (4.1)式中，为阻尼器阻尼系数。图43b为阻尼器的阻力速度特性图。阻尼器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，阻尼器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。图4-3阻尼器的特性a)阻尼位移特性b)阻尼速度特性的表达式为： (4.2)式中，为座椅系统垂直刚度：为座椅质量。设计时，先选取与的平均值。对于无内摩擦的弹性元件座椅，取；对于有内摩擦的弹性元件座椅，值取小些。由于是商用车驾驶座椅，振动较大，根据相关规定及设计经验，取。由于是与的平均值，所以 ，。（3）阻尼器阻尼系数C的确定阻尼器阻尼系数,因座椅系统固有振动频率，所以理论上。其实真实情况是根据阻尼器的布置特点得出阻尼器的阻尼系数。例如，当阻尼器如图4-4a安装时，阻尼器阻尼系数用下式计算: (4.3)式中，为减震器下连接座的前后连接点的长；为阻尼器在下连接座的连接点到下连接座到底板连接点的距离。阻尼器如图2-4b所示安装时，阻尼器的阻尼系数占用下式计算 (4.4)式中，为减振器轴线与铅垂线之间的夹角。阻尼器如图2-4c所示安装时，阻尼器的阻尼系数C用下式计算: (4.5)图4-4阻尼器安装位置分析式(4.3)式(4.5)可知：在减震器下连接座的前后连接点的长不变的条件下，改变阻尼器在下连接座的固定点位置或者阻尼器轴线与铅垂线之间的夹角，会影响阻尼器阻尼系数的变化。本座椅减震器采用图4-4c的布置方式，所以用式计算。其中： 故：伸张行程时的阻尼系数（4）最大卸荷力的确定阻尼器打开卸荷，活塞速度称为卸荷速度,选择卸荷速度的阻尼器。 在伸张行程的最大卸荷力为:（5）简式减振器工作缸直径的确定根据伸张行程的最大卸荷力计算工作缸直径 (4.6)式中，为工作缸最大允许压力，取；取，所以根据标准，选用贮油筒直径取壁厚取为，材料可选20号钢。5 结论5.1结论本设计的题目是乘用车座椅结构设计，通过前期大量收集相关资料主要包括有关座椅的国家标准以及试验方法，然后对所收集到的资料进行整理确定设计方案。通过对资料的加深理解和分析对提出的设计方案进行修改和完善，确定了尺寸控制图。通过这次毕业论文的书写，以前学习的过程中主要是系统的按照章节学习，现在则是理论联系实际，并在书写的过程中加以应用，特别是应用到了机械原理、汽车理论、汽车设计等书本的知识，把这些知识活学活用，解决了在乘用车座椅设计的过程中遇到的种种问题，同时，还查阅了机械设计手册，学习了二维和三维软件的知识，提高了绘图的水平，特别是三维绘图能力大大提高。5.2 展望在本文的基础上，继续可以做以后的研究。利用三维软件SOLIDWORKS的二次开