汽车座椅设计与发展趋势探讨

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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。

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。

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，减少座椅骨架的研發成本和周期。

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

骨架零部件生产后，一般采用焊接的方式组合。焊接方式主要有点焊、弧焊、气保焊等。焊接应符合GB/T5943《工程机械焊接件通用技术条件》的规定。焊接后零件表明不能有焊渣、飞刺等。金属骨架要进行除锈防锈处理，外露件需要进行全部或局部电泳涂漆，符合QC/T484《汽车油漆涂层》的规定。

4 汽车座椅发展及趋势

为设计出更优异、更符合时代发展的汽车座椅骨架和汽车座椅，我们需要更好的了解消费者对汽车座椅的要求和追求，了解汽车座椅的发展现状及未来趋势。主要有以下几个方面：

4.1 安全性

汽车座椅是汽车行驶中非常重要的被动安全部件，影响着乘员的安全问题。在现阶段汽车座椅的设计中，除了座椅安全带约束、安全气囊的支撑等，主动式头枕、主动式防潜、保护儿童安全的儿童座椅等也得到越来越多的应用。

4.2 舒适性

汽车座椅舒适性是人们在汽车驾驶中非常直观的感受，除了适应人体坐姿的座椅造型设计，硬度适中减轻疲劳的发泡设计，利于人体触觉、视觉、听觉、嗅觉的结构和选材设计，现在的座椅设计中，腰托、腿拖、脚蹬的支撑、按摩、具有通风加热制冷等全天候座椅设计也得到越来越多的应用。

4.3 轻量环保化

低油耗汽车的经济环保，是人们不断的追求。目前电动汽车的发展越来越广泛，不管传统的燃油车，还是新兴的新能源车，降低整车重量都是减少能源消耗的一个重要途径。座椅作为重量级的部件，在轻量化方便得到很高的重视。除了骨架结构优化减料的方式，在现阶段，已有座椅厂商在研究使用高强钢、镁铝合金代替原来的普通钢，达到减轻重量，保证强度的效果。另外，采用炭纤维、塑料骨架等绿色、可再生材料设计，也得到广泛研究，是将来轻量化的一个发展趋势。

4.4 个性时尚化

人们在对汽车的选择上越来越多的发挥主观审美选择，因此，汽车的设计需要个性美观高颜值，汽车座椅也不例外。汽车座椅不仅要保证与汽车整体内饰在造型、颜色、线条、缝线上的匹配，还要有時尚的个性化选择，符合个人的审美需求。如广汽新能源今年发布的AION S车型，首创个人定制，超16800种定制化组合可供选择，通过手机APP软件，可以直接个性化定制并跟踪整个车型的生产过程和进度，了解车型的各个详细信息。这种个性化定制满足了消费者的个性需求，在将来会得到更多的发展。

4.5 电子智能化

目前自动驾驶汽车得到设计者的广泛研究，已得以初步开发，虽然在应用上仍然有着很多限制，但自动驾驶已经成为未来发展的趋势。为此，智能化的汽车座椅也成为行业发展的主流趋势。目前已有初步应用的智能化座椅，如驾驶员疲劳度监测及提醒、利用人体姿态的主动监测及传感器反应信息来主动调节座椅姿态等，从而提升乘员的坐姿舒适度、提高驾驶过程的安全性。

在未来的发展中，智能化座椅需要提供给乘员更便捷、更舒适的驾驶与乘坐体验。如无障碍智能座椅，满足老年人、残疾人等特殊人群的需求;自主安全座椅，在汽车即将出现碰撞时调整座椅减缓碰撞影响;多场景座椅，根据乘员指令随时变换座椅到不同的使用模式，如休息场景模式、工作会议模式、娱乐休闲模式，满足乘员更多的使用要求;另外，智能儿童安全座椅，能够让成人在驾驶或乘坐汽车时，对儿童座椅里的小孩进行监控、保护、甚至照看，与儿童座椅产生互动。总之，将电子电气与座椅融合，更便捷的智能化操作模式是汽车座椅发展的趋势。

5 结语

随着汽车工业的不断发展，人们对汽车的需求不仅仅是一个交通工具，更是一个私密空间、生活空间、办公空间、娱乐空间，安全性成为汽车座椅最基本的要求。未来的发展中，更个性化的舒适感体验、更多样化的空间要求、更差异化的个性选择、更便利化的智能服务等将是汽车座椅设计甚至汽车整体的发展趋势。

参考文献：

[1]前瞻产业研究院.2018年中国汽车座椅行业市场调研与投资预测分析报告[M].

[2]李光耀.汽车内饰件设计与制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]符大兴.对汽车座椅设计的探讨[J].企业科技与发展，NO.12，2011（Cumulatively NO.306）.

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