《汽车座设计问题研究文献综述开题报告（含提纲）4000字》

汽车座椅结构设计与性能优化班级：学号：姓名：摘要：我国汽车行业在经历2019、2020两年销量滑坡之后，2021年汽车销量逐步回暖，加上现在国家政策正大大力发展新能源汽车，汽车行业正在蒸蒸日上，加上我们现在汽车保有量已经达到3.72亿辆，表明更多的人正在关注汽车消费领域，人们的消费认知也在升级，对于汽车要求越来越高，而舒适性就是一个方面，座椅的舒适性主要体现在其调节功能，可以通过操作实现座椅不同补位发生位移来实现适应不同驾驶者的乘坐要求。本文通过改善现有的结构来实现提高舒适性，降低生产的成本。关键词：驾驶座椅腰部支撑降低成本三维设计1研究背景1.1课题研究的背景在2020年9月22日第75届联合国大会上，中国提出将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年实现碳中和，在此背景下，汽车行业将需要从全生命周期考虑碳中和，新能源车将成为今后来的发展方向，以特斯拉为为首的一些电动车品牌，例如蔚来、理想、小鹏等正在快速崛起。据公安部统计2020年我国机动车保有量达到3.72亿辆，其中汽车保有量达到2.81亿辆，其中新能源车保有量占到551万量，占比稳步提升。随着新能源车的开始普及，以及汽车消费门槛的不断降低，汽车已经走进了大部分普通家庭，人们在开始满足代步之后，又开始有了新的需求，比如车的外观内饰是否时尚，能否给人充满未来的感觉；车辆安全性能能不能达到C-NCAP五星级的标准；另外人们对于车辆舒适性的标准越来越高，例如发泡的软硬度，座椅蒙皮的类型，很多汽车厂商把座椅舒适性作为一大卖点向广大群众推广，由此汽车座椅舒适性概念在人们心中占比越来越重，相应的汽车座椅厂商也把舒适性作为一项重要的工程研究。1.1.1课题研究的意义本文的主要研究主要是建立在我国汽车行业的背景之下，针对汽车座椅舒适性机构以及座椅的骨架的相关分析。其意义在于，在当前掌握的汽车座椅腰部支撑的前提下，改善当前的结构更好实现座椅的相对动作及功能，使得缓解驾驶员疲劳方向做出新的尝试，另外对于相对的成本可以得到降低。2文献综述鉴于目前学术界关于座椅舒适度的改善和评价研究较多，但是大部分研究多是关于民航飞机、高速铁路、汽车以及办公座椅等方面的研究，缺乏对汽车座椅可调性腰部支撑装置结构这一机械座椅舒适度的研究，本文主要从人体坐姿角度来对座椅进行设计，有利于丰富我国学术界有关人体坐姿理论以及座椅舒适方面的理论研究体系，具有一定的理论意义；国内外关于座椅舒适度的研究成果较多，具有代表性的研究成果如下：Kuijt-Evers等人(2001)从操作者角度出发，采用由好至差4个评价等级，通过实验研究，主观评价了汽车的座椅舒适度，调查问卷显示有较多的驾驶员提到座椅舒适性应该改进，比如增加减震弹簧可以减少乘坐时的颠簸。Bartels(2003)发现了不同座椅材料对于热舒适度的影响，该项研究的重点在于调查汗液的挥发，换句话说就是织物的透气性方面的问题四。研究得出的结论是，飞机座椅可以通过使用织物座套和织物椅垫，来提高座椅的散热性能。Reynolds（2001）在进行座椅参数设计的过程中，令同一驾驶者针对不同款的汽车调整至最舒适坐姿，得到座椅的设计对驾驶员坐姿和位置的影响，从而开发出ERL系统以指导座椅的舒适性设计。Jones等（2005）通过调节某汽车座椅的高度，以被测对象的坐姿不同，结合人体一椅的接触尺寸及被测对象的主观感受，研究得出了靠背最佳舒适角度。Chen等（2006）还开发了具备舒适度设计尺寸的数字设计平台，以探究座椅参数的交互搭配与舒适性之间的关系，从而指导了如何搭配座椅参数来进行舒适性设计。国内人员主要是结合人体工程学理论对座椅舒适性进行设计研究。OLANREWAJUO等人（2007）采取问卷调查发对城市客车驾驶坐姿的参数进行了调查，从而在人机工程学的基础上提出了一种根据下腰痛来评价坐姿舒适度的方法。张鄂等人（2010）利用软件构建了人车系统生物力学仿真模型，主要是人）—车—路九自由度人体动力学模型，对不同路面和不同车速下的人体舒适性进行仿真，根据不同路面和不同车速下某车辆对人体的振动响应来对人体坐姿舒适性进行评价。BASRIB、GRIFFINMJ.（2014）通过研究发现，人体在不同的坐姿状态下，腰背部肌肉和骨骼系统受力情况不尽相同，从而会进一步影响到人体对座椅舒适度的评价。马思群等人（2015）以高速列车号为例，对新型高速列车的动力学性能进行评价，并根据评价结果对高速列车的座椅进行了优化设计，使得座椅的舒适度得到了显著的提升。李睿等（2015）通过构建二维人椅系统动力学模型，并分析了主要参数对乘坐舒适性的影响，结果表明，座椅的刚度和阻力以及人体身高、体质和乘坐姿势等都是影响乘坐舒适性的主要因素。李文昊等人（2015）基于Anybody建立了动态条件下驾驶员坐姿模型，对不同坐姿下人体骨骼肌肉受力情况进行了分析，发现当震动强度较低时，人体骨骼肌肉受力较小，乘坐舒适性更高。叶佳桐等（2016）通过构建三维模型，针对人体结构和重卡汽车的座椅构建有限元模型，模拟分析人体臀部和坐姿的相互影响机制，并利用压力分布特性来分析座椅不同部位的压力情况，从根据结果来设计一款更加舒适的座椅。MARIAB.Sancheza等人（2017）采用视频记录法对坐姿下的头和躯干进行了数值测量，并利用摄像机和3D动作捕捉头记录被试验者在动态和静态试验中的数据，在分析数据的基础上得出了一种分析坐姿的方法，该方法主要依赖于视频内容。曹志伟（2017）采用主客观的综合评价法来构建评价体系，对我国轨道车辆的座椅舒适度进行了综合评价，对座椅尺寸的参数进行了重新定义，使得原有的标准数据得到了更新。金倩如，申黎明等人（2019）研究发现，座椅舒适性主要受到座椅自身因素和人与座椅的交互作用的影响，在分析人与座椅交互作用方面，主要采取的是坐姿与体压分布图，从而了解不同坐姿对人体各种变量的影响，进一步了解不同坐姿对座椅各项压力指标的影响情况，并根据实验结果保障座椅设计舒适性的有效提升，虽然这一研究结果与之前的学者研究结果不尽一致，但也有一定的科学性。综上所述，学术界对驾驶座椅舒适度评价的研究方法主要有建模仿真分析法，透过建模来分析影响座椅舒适度的因素，并提出最优的座椅舒适性设计方案，但已有的研究多是关于汽车、民航飞机、铁路高速列车等的座椅以及办公座椅方面，缺乏对拖拉机这种农用机械座椅的舒适度研究，研究对象有待进一步丰富。座椅舒适度评价方法的研究学术界关于座椅舒适度评价方法的研究不是很多，主要的研究成果如下：洛阳汽车研究所简单介绍了几种常用的舒适性评价指标和标准。在对座椅进行两种道路试脸的基础上，未用ISO2631推荐的评价方法和吸收功率法时座椅进行评价和比较。初步认为:改进后的新座椅在舒适性方面比原来的旧座椅好。Ro1fp.Ellegast等人利用肌电信号测量通过对比了动态办公椅和普通办公椅中肌肉活动的差别，人体的疲劳感与座椅的设计没有关系，但受到坐姿维持时间和动作任务等因素的影响。Lee等人（1988）在对某工作用椅进行设计时，保证坐垫在后倾状态下，用肌电法(EMG)测量被测人员在不同靠背角下的腰背肌肉舒张力，从而获取合适的靠背角。Margarita和Vergara等人（2002）提出了在坐姿状态中的骨盆倾斜和久坐不改变姿势是坐姿不适感加剧的主要原因；Branton（1969）指出长时间保持坐姿状态会因为骨骼所受到的压力，使得臀部的肌肉感到不适而引发腿部疼痛和发麻；Branton和Dempsey（1966）分析了不同坐姿下受试者的舒适度评价结果，指出理想坐姿的具体姿势和优势，并提出桌椅高度的不舒适会导致改变坐姿次数增加。黄璐，杨岳，彭波（2011）参照二维坐姿人体模板拟定三维坐姿人体模型的结构要素，采用基于特征造型的方法构建三维人体模型。采用基于原型模型的参数化建模方法，实现对三维坐姿人体模型的参数化驱动。通过“人一持”模型的几何匹配，自动精确提取坐姿人体模型的姿态角度，对比人体坐姿标准舒适角度范围，实现座椅舒适性的评价和分析。丁玉兰等人（2013）通过分析人体在坐姿状态下的骨骼主要结构，并考虑到血液循环和神经传导对舒适度的重要性，提出了坐垫需根据臀部不同部位的受力来设计。李毅，刘晓峰，王学友，柴渭莉（2017）提出了将人体坐姿状态相关肌肉群的表面肌电信号引入装备座椅舒适度评价，并提出了相应的测试评价方法，以期建立人体坐姿相关肌肉群表面肌电信号与座椅舒适度间的关系，为建立座椅舒适度识别系统提供技术支撑。霍笑（2018）利用Kinect传感器进行骨骼跟踪和人体关节数据的获取，对不同座椅的人体坐姿参数对座椅舒适度进行评价，将Evart软件与Jack软件对接，构建人体三维模型并对测试者动作进行仿真回放。利用Jack软件TaskAnalysisTookit工具包计算和输出人体各关节角度、关节力矩、关节强度等数据，对数据结果进行处理并对比分析两种座椅的舒适性差异。3技术路线1绪论1.1研究背景和意义1.1.1研究背景1.1.2研究意义1.2国内外研究现状1.2.1座椅舒适度的研究现状1.2.2座椅舒适度评价方法的研究现状1.3研究内容与技术路线 2汽车座椅舒适度相关理论与深度图像处理2.1整体方案设计2.2相关理论概述2.2.1座椅舒适性理论2.2.2座椅设计与舒适度2.2.3坐姿骨骼结构2.2.4坐姿变化分析2.3深度图像获取与转变2.3.1深度图像获取2.3.2深度图像到空间三维坐标转换2.3.3深度图像配准2.4本章小结 3影响汽车腰托座椅的相关因素 3.1座椅的靠背与结构3.2座椅的坐面功能与材料3.3座椅的材质与机械设计4可调性腰部支撑装置座椅的设计定位4.1可调性腰部支撑装置座椅设计款式4.2可调性腰部支撑装置座椅设计定位5可调性腰部支撑装置座椅设计实施5.1座椅功能的设计要求5.2腰部支撑装置功能的设计定位5.2.1成人座椅功能结构设计5.2.2腰部支撑装置座椅的材质5.2.3