基于安全人机工程学的汽车座椅系统设计与优化

目录

绪论 ...................................................................................................................... 1 第一章 座椅系统的安全性功能分析 ............................................................... 3 第二章 座椅设计与驾驶疲劳的关系分析 ....................................................... 4

2.1 人体坐姿生理特性分析 ................................................................................................. 4 2.2 人体坐姿的压力分布 ..................................................................................................... 5 2.3 人体对车内振动的反应 ................................................................................................. 5 2.4 人体对微天气的反应 ..................................................................................................... 6

第三章 座椅的安全性设计 ................................................................................ 7

3.1 靠背设计对安全性的影响 ............................................................................................. 7

3.1.1 靠背形状 ............................................................................................................................... 7 3.1.2 靠背倾角 ............................................................................................................................... 7 3.1.3 靠背高度 ............................................................................................................................... 7

3.2 安全性对座垫的要求 ..................................................................................................... 8

3.2.1 座垫高度 ............................................................................................................................... 8 3.2.2 座垫宽度 ............................................................................................................................... 8 3.2.1 座垫深度 ............................................................................................................................... 8 3.2.2 座垫倾角 ............................................................................................................................... 8

3.3 头枕的安全性设计 ......................................................................................................... 9 3.4 座椅总成强度设计 ......................................................................................................... 9

第四章 结论 ...................................................................................................... 10 参考文献 ............................................................................................................. 11

绪论

随着汽车日益普及以及购买者对汽车安全的意识的增强，国内外汽车厂商也把汽车安全性设计列入了重中之重。汽车整车的安全性的好坏不仅取决于汽车底盘和车身，内部其他部件也起着主导作用。汽车座椅作为汽车部件之一不仅为乘员提供了舒适而且还在汽车受到意外碰撞过程中提供了安全保障。现代汽车座椅的机械结构主要由头枕、靠背、座垫、滑道等总成组成如图1所示。座椅的主要功能是支撑驾驶员及乘坐人员的身体，减缓路面不平传给人体的冲击并减 弱由此而引起的振动。给驾乘提供舒适、安全的乘坐条件和便于驾驶操作的良好的工作条件 。

人是人机系统中最重要、最活跃的环节，同时也是最难控制的环节。从人的方面入手设计机械系统才能达到更加合理的效果，设计出的产品才能有使用的价值。人类一天的姿势主要有坐、躺、站三个动作。无论是居家、工作、交通还是休闲，坐着的时间占其中的相当大的比率。在当今社会中，汽车在人的生活中有着相当大的作用，工作、休闲、外出都离不开乘坐或是驾驶汽车。随着经济水平的提高，汽车价格相对于一般的家庭来说亦不是遥不可及。许多家庭都拥有私家车，这在大大方便了人们生活的同时，一些由于乘坐和驾驶的引发的健康问题也相继出现。究其原因，汽车座椅难逃干系。

作者通过查阅资料发现目前市场上的汽车座椅缺乏设计，有的是根据以往的经验值来进行座椅的尺寸调整和实际进行的反复的大量的“路试”最终得到一个比较合理的尺寸；有的是将国外引进的汽车座椅的尺寸照搬进行“仿制”设计。而实际中对于座椅设计的相关研究和设计方法没有特别的标准和规范。本研究从对座椅的使用者的调查以及

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亲身进行的市场调查得来的结果进行分析总结，得出设计的关键所在是“为人设计”，根据对用户的分析得出设计目标并进行实际的设计工作。

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第一章 座椅系统的安全性功能分析

汽车座椅作为安全部件是在被动保护中起决定性作用的组成部件。首先，在事故中它要保证乘员处在自身的生存空间之内，并防止其他车载体进入到这个空间。其次，要使乘员在事故发生过程中保持一定的姿态，以使其他的约束系统能充分发挥其保护效能。除了防止事故发生的功能，座椅还应具有在乘员与其发生碰撞时(在事故中乘员与车内部发生的碰撞称为 二次碰撞”)，使对乘员的伤害减轻到最低的性能，即能吸收乘员与之碰撞的能量。座椅安全功能失效时可引起以下几种形式的乘员伤害：

a.在正面碰撞中，座椅与车身连接强度不够，座椅脱离车体，使乘员逸出其生存空 间。如果后排乘员未受约束，前排座椅靠背强度不足，后排乘员的惯性力击溃前排座椅，使前排乘员受到伤害；前排座椅强度太高，又会对后排乘员在与之相撞时产生伤害；座椅的乘坐外廓设计不当，在前方碰撞时会使乘员沿座椅下滑，使腰部安全带移到浮肋以上(即所谓的 潜水”现象)，这是极为不利的约束姿态。

b.在后部碰撞中，如果头枕设计过低或与靠背的相对位置设置不当会引起胸部与 头部的加速度差，作用在颈部上的这个差值超过一定程度后会对乘员造成致命伤害。前 排座椅靠背的强度不足，会在其本身质量及乘员质量的惯性力作用下向后发生较大的弹 性变形以至塑性变形，失去对乘员的支撑作用，使前排乘员射向后排座椅或后窗，并伤及后排乘员。汽车座椅的安全性设计目标就是避免上述诸种不利情况的发生。

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