1汽車座椅結(jié)構(gòu)和性能分析概述1.1汽車座椅結(jié)構(gòu) 11.1.1汽車座椅外形結(jié)構(gòu) 1 21.2汽車座椅的性能 31.2.1汽車座椅的舒適性 41.2.2汽車座椅的安全性 41.3汽車座椅研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 汽車座椅作為汽車約束系統(tǒng)的重要組成部分，伴隨著世界上第一輛汽車的誕生而出椅作為在行駛過程中與人體直接接觸的部件，始終是安全系統(tǒng)中最為重要的組成部1.1汽車座椅結(jié)構(gòu)1.1.1汽車座椅外形結(jié)構(gòu)汽車座椅一般由頭枕、靠背、坐盆、調(diào)節(jié)裝置和座椅連接件組成!,如圖1-1所示。2坐墊調(diào)節(jié)裝置座椅連接件汽車座椅的頭枕作為限制乘員頭部相對(duì)于軀干向后位移的彈度上保證了不同身材的乘員操縱便利，提高了座椅的舒適性和適配度，其他調(diào)整包括靠背角度、頭枕位置和腰部支撐結(jié)構(gòu)。汽車座椅連接件連接座椅和車身以及座椅本1.1.2汽車座椅內(nèi)部結(jié)構(gòu)中內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。3汽車座椅骨架作為支承部件，通常由管狀結(jié)構(gòu)的鋼鐵和沖壓或軋制金屬板制成。功能包括為緩沖構(gòu)件提供空間，以及為其自身重量和乘員重量提供支撐。座椅骨架及其固定點(diǎn)的再設(shè)計(jì)與強(qiáng)化，可以在正面、側(cè)面和尾部發(fā)生中度和重度碰撞時(shí)給乘員提供約束所需的阻力。發(fā)泡主要起到支撐、減震和緩沖作用，在避免人體與堅(jiān)硬的座椅骨架直接接觸的基礎(chǔ)上減緩地面帶來的沖擊，使得乘員獲得良好的乘坐體驗(yàn)。座椅蒙皮在作為座椅結(jié)構(gòu)中直接和人體接觸的部分，也是主要的外觀裝飾部件，其用料直接決定了成員的體表舒適感和座椅整體的外觀風(fēng)格。1.2汽車座椅的性能座椅是汽車內(nèi)飾系統(tǒng)的重要部件，對(duì)保護(hù)乘員安全，提高乘員乘坐舒適性有重大意義。汽車座椅的四大功能是：1、提供支撐：支撐自身和人體的重量，保證車輛行駛時(shí)人體的平衡與平穩(wěn)。2、參考定位：通過參考和座椅的相對(duì)位置關(guān)系，駕駛員能夠獲取良好的視野并在行駛過程中以此做出相應(yīng)的判斷和調(diào)整，保證駕駛員對(duì)汽車操縱系統(tǒng)的良好控制。3、提供舒適的乘坐環(huán)境：良好的乘坐環(huán)境能夠有效減少乘員的疲勞和對(duì)身體的損害。4在碰撞過程中人體保持在合理支撐位置，為駕駛員和乘員提供有效的保護(hù)。1.2.1汽車座椅的舒適性①汽車座椅的靜態(tài)舒適性在靜止?fàn)顟B(tài)下人體所感受到的來自汽車座椅的反饋被稱為汽車座椅的靜態(tài)舒適它主要取決于座椅的尺寸參數(shù)、形狀輪廓和海綿的軟硬。人機(jī)工程學(xué)主要研究人、機(jī)、環(huán)境三者的最佳匹配和優(yōu)化，具體應(yīng)用于座椅設(shè)計(jì)中形成了靜態(tài)舒適性這一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。②汽車座椅的動(dòng)態(tài)舒適性作為衡量汽車行駛過程中座椅緩沖減震能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，座椅乘用人員于振動(dòng)環(huán)境中的主觀感受。由于道路不平以及車輛發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的沖擊，③汽車座椅的操作舒適性汽車座椅的操作舒適性是指乘員操作車內(nèi)各類功能件時(shí)的便利性，與人機(jī)工程及總1.2.2汽車座椅的安全性①座椅的主動(dòng)安全性汽車座椅的主動(dòng)安全性主要是指座椅給駕駛員提供良好的駕駛環(huán)境，主動(dòng)避免事故5②座椅的被動(dòng)安全性汽車座椅的被動(dòng)安全性是指在發(fā)生事故后座椅能有效的減輕對(duì)駕駛員及乘員傷害的相對(duì)安全且不被擠壓的生存空間，將其保護(hù)效能最大化，盡可能地減少乘員所受損傷。和第一輛汽車一樣，第一個(gè)汽車座椅也是由四輪馬車改裝而成。其吸收道路沖擊的彈簧很原始，沒有有效的襯墊，而且座椅的可調(diào)節(jié)性還沒有被考慮到。隨著時(shí)代進(jìn)步，從二十世紀(jì)開始，駕駛員在崎嶇道路上行駛時(shí)的安全性得安全還沒有得到充分的考慮。直到1929年左右，駕駛員可調(diào)節(jié)前排座椅成為高價(jià)的車可靠性的問題后，乘客舒適性的關(guān)注度有所提高。座椅設(shè)計(jì)方法持續(xù)進(jìn)步，到了20世紀(jì)30年代中期，座椅、輪胎和運(yùn)動(dòng)裝置已經(jīng)與20世紀(jì)60年代中期的差距不大。在30年代到60年代之間，座椅設(shè)計(jì)的唯一重大創(chuàng)新是在20世紀(jì)50年代初引入了電動(dòng)座椅和可前后調(diào)靠背。20世紀(jì)60年代末，座椅靠背的高度達(dá)到了合理的水平。在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于汽車設(shè)計(jì)后，座椅研究得到歷史性飛躍。在早期，簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)僅僅夠支持二維圖紙繪制和三維建模。的設(shè)計(jì)由此邁入發(fā)展新道路。目前在汽車領(lǐng)域較為通用的有限元分析軟件有美國(guó)MSC6公司所開發(fā)的ANSYS系列軟件，Altair公司的Hyper系列軟件以及ABAQUS公司的ABAQUS等軟件。與試驗(yàn)研究相比，計(jì)算機(jī)仿真分析的顯著優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①在設(shè)計(jì)初期產(chǎn)前評(píng)估。大大降低了物資、人員等成本消耗；②可避免由于制造和裝配誤差對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生的影響，使結(jié)果更具參考價(jià)值；③具有可重復(fù)性，信息量大，方便快捷等。雖然計(jì)算機(jī)仿真分析有諸多優(yōu)點(diǎn)，但進(jìn)行仿真的模型只可能是現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的一種簡(jiǎn)化，無法體現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的所有性能，所以計(jì)算機(jī)仿真分析得到的結(jié)果只能作為參考，加上最終真實(shí)的產(chǎn)品試驗(yàn)才能使結(jié)果全面可靠。國(guó)外的座椅研究是伴隨著汽車的誕生而開始的，經(jīng)歷了百余年的歷史，發(fā)展非常成熟，與座椅相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)已經(jīng)非常完善。早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外許多國(guó)家已經(jīng)制定了國(guó)家或行業(yè)內(nèi)關(guān)于保證汽車座椅安全性能的各種法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)強(qiáng)制實(shí)行的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全法規(guī)(FMVSS)和工商設(shè)備制造協(xié)會(huì)(BIFMA)的非強(qiáng)制性法規(guī)等，并且研制出多種專用試驗(yàn)設(shè)備131-[4]。我國(guó)的座椅安全性法定而成。在國(guó)外，人們投入大量的精力設(shè)計(jì)研究各種結(jié)構(gòu)的汽車座椅，以提高其安全性。座椅不僅要承受碰撞過程中安全帶的所有載荷，而且能夠把載荷由座椅骨架傳遞到地板上，能夠有效降低碰撞過程中頭部傷害指標(biāo)HIC值，安全帶的拉力和胸部的加速度，但同時(shí)座椅的位移也相對(duì)增加。目前國(guó)外的座椅研究不僅局限于駕駛員和普通乘員的保護(hù)，早在20世紀(jì)七十年代末、八十年代初已經(jīng)開始涉及兒童和特殊乘員的保護(hù)。同時(shí)，隨著現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)對(duì)安全、環(huán)保和節(jié)能的追求，在國(guó)外，在保證汽車座椅安全性的基礎(chǔ)上，座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開始向輕量化、低成本的方向發(fā)展，越來越多的新制造技術(shù)和輕質(zhì)材料開始廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車座椅的設(shè)計(jì)。比較國(guó)外汽車座椅的研究狀況，由于我國(guó)的汽車工業(yè)起步較晚，座椅的設(shè)計(jì)研究工作也比較落后。從嚴(yán)格意義