汽车座椅设计与发展趋势探讨

车辆⼯程技术4车辆技术

汽车座椅设计与发展趋势探讨徐　琳

（⼴汽零部件有限公司技术中⼼,⼴州 510447）

摘　要：我国汽车⾏业正在迅速发展，汽车座椅作为汽车最⼤的内饰部件，受到越来越多的关注。汽车座椅设计师需要不断突破创新，提升开发效率，提⾼座椅品质。为此，对现有的汽车座椅市场状况以及未来的发展趋势进⾏分析探讨，也更有利于汽车座椅的设计开发。关键词：汽车座椅；⾻架设计；要点分析；发展趋势1　概要

随着社会经济⽔平的不断提升，汽车的发展和应⽤越来越普及。汽车在⼈们出⾏代步、休闲娱乐、商务接待等过程中发挥了很重要的作⽤。汽车座椅作为汽车最主要、且与⼈们接触最多的内饰部件，也得到⼤家越来越多的关注和重视。有市场调查表明，汽车座椅已成为消费者选购汽车的主要因素之⼀。因此，⾼品质的汽车座椅设计成为汽车设计⼈员的重要研究。其中，汽车座椅⾻架是汽车座椅的重要组成部分，设计出优异的⾻架结构对座椅整体的安全性、舒适性、功能性都有很⼤的作⽤。2　汽车座椅概述2.1　汽车座椅结构组成

按照汽车座椅设计过程，座椅主要由⾻架、发泡、⾯套、塑料护板、调节机构、功能附件及头枕总成等⼏⼤类组成。2.2　汽车座椅设计基本要求

（1）静态特征良好：座椅的尺⼨⼤⼩、形状曲线、硬度分布等满⾜⼈体的舒适坐姿，有合理的体压分布，有良好的表⾯触感，能减少驾驶和乘坐的疲劳感。

（2）动态特征良好：座椅要有⾜够的强度和硬度，在汽车⾏驶或发⽣碰撞时，能够减少及和缓车⾝传递的冲击和振动，不会或能减轻对乘员的伤害，保证乘员的安全。

（3）调节性良好：座椅的⼿柄、按钮等操作要满⾜操作舒适性、操作⽅便性和视野良好性等。（4）座椅要有⾜够的结构强度、刚度、扭转度、寿命等，能够提供⾜够的安全性。（5）座椅要有良好的造型⾛线、⾊彩等，与汽车内饰相协调。

图1　汽车座椅结构⽰意图3　座椅⾻架设计研究3.1　座椅⾻架结构组成

座椅⾻架是汽车座椅的主体部分，主要有靠背⾻架和座垫⾻架组成；⾻架结构包括⾻架基础结构和功能机构；⾻架的基础结构包括靠背⾻架和座垫⾻架的框架总成、⽀撑钢丝、⽀撑悬挂，⼀般是钣管结构和线状结构，通过焊接的⽅式组合⽽成；功能机构⼀般包括滑轨总成、调⾓器总成、调⾼器总成等，可以实现座椅的⽔平、⾼度及前后的调节，以适应不同⾝材的乘客。⾻架除了起到对发泡的主要⽀撑作⽤，还与座椅的舒适性、安全性、功能性都有着密切的关系。图2　某电动座椅⾻架⽰意图3.2　座椅⾻架设计步骤

座椅⾻架的设计是汽车座椅设计的重要环节，可以按照以下⼏个步骤开展：3.2.1　⾻架布置及结构优化

根据客户提供的STO 进⾏⾻架样件布置，可采⽤已有项⽬结构，平台数据结构、或者简易零件设计等，布置出符合STO 造型尺⼨、H 点要求、⼈体坐姿、周边间距等要求的⾻架结构。⼀般可根据此⾻架结构制作⾻架样件，开展评审，根据样件评审结果辅助提⾼设计，并优化零件结构。3.2.2　有限元法FEA 验证

对座椅⾻架静强度进⾏有限元仿真分析，可以得出⾻架的应⼒应变情况，并与简化的⼒学分析结果进⾏对⽐，检验座椅⾻架的设计合理性，验证⾻架静强度符合国家法规的要求。设计者可针对应⼒应变集中的部位进⾏零件优化，提升零件强度，直到再次仿真分析时，⾻架试验全部满⾜要求。

⾻架FEA 仿真分析可以在座椅设计初始阶段，对座椅设计的合理性进⾏快速有效的检验，并能指导座椅⾻架的设计过程，减少座椅⾻架的研发成本和周期。

对⾻架进⾏仿真试验⼀般包括两⼤类：冲击类和强度类，分别有国家标准规定，包括安全带固定点强度分析(GB14167-2013)、头枕静强度分析(GB15083-2006)、横向/纵向/扭转刚度及强度分析(QJ/GAC1250 026-2017)、前/后向冲击分析（QJ/GAC 1250.026-2017）、⾏李箱动态冲击分析（GB15083_2006）、ISOFIX 固定点静强度分析（GB14167-2013）等。3.2.3　⾻架结构改善

利⽤材料⼒学计算及有限元仿真分析结果，对⾻架⽅案进⾏评价。对⽐仿真结果中，⾻架应⼒应变集中区域，或导致⾻架较⼤变形的区域，找出导致试验失败的薄弱零件及结构设计，合理调整结构设计⽅案或者替换合适的材料。改进后的⾻架再次进⾏FEA 分析，直到分析结果满⾜要求，得到设计合理符合规定的⾻架设计。3.2.4　⾻架⽣产与组装