汽车座椅设计与CAE分析 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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蒋成约，胡远志，李牧阳著

图书标签:

汽车座椅
座椅设计
CAE分析
汽车工程
人机工程学
结构设计
有限元分析
汽车内饰
舒适性
安全设计

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302479390

版次：1

商品编码：12184629

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：132

字数：203000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

　　汽车座椅的设计与研发是一项复杂的系统工程，涉及机械、力学、人机工程学和工业设计等多种学科。随着汽车技术的快速发展及消费者对汽车性能要求的提高，针对座椅本体性能及研发人员素质的要求也在不断提高。目前，国内鲜有专业的书籍专门介绍汽车座椅的设计与CAE分析，导致高校毕业生缺乏与座椅系统研发相关的技能储备。

　　本书内容是由多位编者结合整车研发经验与教学工作经历组织编写的，在引用实际开发案例的同时参考了相关的技术资料与学术论文，较系统地介绍了汽车座椅的结构、座椅造型设计、CAD软件应用和座椅典型工况的CAE分析。本书内容立足行业需求，术语规范，注重实践操作，有助于在校学生或年轻技术人员较好地掌握座椅设计的基本要求及CAD/CAE软件的初步运用。

　　此外，本书利用二维码技术弥补了传统纸质图书表达形式上的不足，提供了不同视角、不同载体的内容，以期为读者带来生动、立体的阅读体验。

　　本书可作为理工科院校相关专业的本科生、研究生选修课教材和参考书，也可作为汽车及相关座椅企业研发工程师的参考书籍。

内容简介

　　本书基于国内汽车行业人才需求与技术研发背景，围绕汽车座椅设计与研发这一主线，结合座椅研发流程与CAE分析规范，较为系统地介绍了汽车座椅造型设计、CAD软件在座椅设计上的应用及不同工况下的CAE分析。本书基于工程开发案例，引导读者了解座椅设计及其试验验证的关键事项，并掌握座椅CAD设计与CAE分析的核心技能，以适应行业高素质应用型人才培养的需求。

　　本书内容注重理论与实际案例的结合，具有较强的实用性，可作为理工科院校相关专业本科生及研究生的选修课教材和参考书，也可供汽车及相关零部件企业技术人员与CAE工程师学习参考。

精彩书摘

　　第1章汽车座椅概述

　　1.1汽车座椅介绍

　　我国高速增长的汽车工业为汽车座椅行业提供了广阔的市场空间。2015年，我国汽车产销量分别为2450.33万辆和2459.76万辆，同比增长3.25%和4.68%。其中乘用车产销2107.94万辆和2114.63万辆，同比增长5.78%和7.30%。作为整车上的重要系统，汽车座椅的销售量与汽车的产销量密切相关，按照每台车的座椅总成价格为3000～5000元估算，2015年我国乘用车座椅的市场销售规模预计为600亿～1000亿元。目前，汽车座椅已成为乘用车上仅次于发动机和底盘的第三大总成。

　　汽车座椅作为汽车内饰件的重要组成部分，是与车内乘员接触最为密切的部件。汽车座椅主要由坐垫(也可用座垫)、靠背、侧背支撑和头枕等组成。乘用车座椅一般具有一定的表面形状，其中座面和靠背的外形曲线应与人体放松状态下的背部曲线相吻合，乘员入座后的座椅形状及体压分布应使乘员的肌肉处于放松的状态，并能支撑起乘员的腰椎部位，使得乘员长时间乘坐也不会感到疲劳。通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，可以使大部分人处于舒适状态。随着汽车消费的日益普及，人们对汽车座椅的舒适性、安全性、设计感等的要求也逐步提高。

　　1.1.1现代汽车座椅的构造

　　现代汽车座椅一般包括铁台、机能件、合绵和表皮等。普通乘用车的前排座椅构造及相关零部件如图1.1所示。

　　图1.1前排座椅构造及相关零部件

　　1.铁台

　　汽车座椅铁台包括座铁台与背铁台，当前主要有以下几种常见的组合方式：钣金结构，管材结构，钣金+管材结构。汽车座椅的座铁台如图1.2所示。

　　图1.2汽车座椅的座铁台

　　2.机能件

　　汽车座椅中的机能件主要是为了实现座椅作动功能，常见的机能件包括以下零部件及机构。

　　(1)调角器，又称仰卧器，是实现座椅靠背角度调节的装置。

　　(2)调高器，可实现座椅上下作动(又可分为单独座升降和座背共同升降)。

　　(3)滑轨，可实现座椅前后作动。

　　(4)顶腰机构。

　　(5)扶手、头枕、通风、加热等。

　　3.合绵

　　座椅的舒适性主要取决于合绵的软硬度(当然，座椅骨架及座椅造型均会有影响)，合绵的软硬度一般根据主机厂要求的标准进行调试。通常主机厂可参考以往车型座椅的舒适性来制定相应要求；另外也可以根据主打车型(运动、家庭、商务等)来确定设计要求。图1.3为座椅坐垫合绵示例。

　　4.表皮

　　表皮是座椅与乘员直接接触的部件，一般有三种材质：织物、人造革和真皮。其中，织物成本最低，真皮价格最高。座椅表皮的材质如图1.4所示。

　　图1.4座椅表皮的材质

　　1.1.2汽车座椅的典型零部件

　　乘用车的座椅由众多零部件组成，其中主要的零部件包括头枕、靠背、坐垫、座椅骨架、调角器和滑轨等。汽车座椅的典型零部件(机构)及其材质如表1.1所示。

　　表1.1汽车座椅的典型零部件及其材质

　　序号

　　零部件

　　材质

　　示意图

　　头枕

　　聚氨酯类的发泡物、化学纤维物质、皮革等

　　靠背

　　聚氨酯类的发泡物、化学纤维物质、皮革等

　　坐垫

　　聚氨酯类的发泡物、化学纤维物质、皮革等

　　座椅骨架

　　SAPH、SPCC等

　　调角器

　　SPFH

　　滑轨

　　SPFH

　　1.2汽车座椅的性能要求

　　随着汽车消费的日益普及，消费者对汽车安全、环保、节能及舒适性等性能指标也提出了越来越高的要求。座椅作为整车内饰部件的重要组成部分，其性能也越来越多地受到研发人员与消费者的重视。目前，对汽车座椅的基本要求如下。

　　(1)安全可靠，能在不同碰撞工况中保护车内乘员。

　　(2)满足驾乘人员对各种调节机构的控制，并保证良好的视野。

　　(3)座椅的造型设计美观，且相关布置符合人体生理构造，保证驾乘人员的舒适性。

　　(4)座椅应有足够的强度、刚度及耐久性，并满足系统轻量化要求。

　　1.2.1座椅安全性要求

　　座椅安全性主要指汽车座椅能有效地避免汽车事故的发生或在汽车碰撞过程中能最大限度地减轻碰撞对驾驶员及乘员造成伤害的能力。座椅作为整车约束系统的重要组成部分，对整车碰撞过程中的乘员保护起着决定性作用。首先，碰撞过程中座椅要保证乘员在车体内受到较好的支撑与约束；其次，座椅要保证碰撞过程中乘员保持一定的姿态并配合车内其他约束系统(包括安全气囊、安全带等)充分发挥相应的保护效能；最后，要求乘员与整车内饰发生二次碰撞过程中，座椅能够充分吸收乘员的能量以使乘员伤害尽量降低。因此，座椅骨架、调角器等关键零部件的设计与选型都要在满足安全性的前提下进行相应研发。国内的C-NCAP碰撞试验对座椅性能的要求较高，如图1.5所示。

　　图1.5某C-NCAP碰撞试验后的座椅状态

　　(图片来源：C-NCAP官网)

　　1.2.2座椅舒适性要求

　　汽车座椅是影响驾乘人员舒适性的主要因素，座椅的布置、造型尺寸及发泡的软硬度等都会影响座椅的舒适性。因此，座椅的设计应充分考虑人体尺寸、人体重量和乘员的乘坐姿态等因素。合理的座椅设计能使乘员保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布并使其肌肉松弛，此外，座椅设计还需考虑腰背部贴合感及侧向稳定感。图1.6是关于座椅发泡硬度及体压分布的测试，对乘坐舒适性有较大影响。

　　图1.6座椅发泡硬度测试(左)及体压分布测试(右)

……

前言/序言

　　前言

　　汽车座椅是乘用车上仅次于发动机和底盘的第三大系统，也是整车上的主要功能件之一。优秀的座椅设计可以为车内驾乘人员提供安全、舒适和便捷的驾乘感受。

　　此外，本书利用二维码技术弥补了传统纸质图书表达形式上的不足，提供了不同视角、不同载体的内容，以期为读者带来生动、立体的阅读体验。

　　本书可作为理工科院校相关专业的本科生、研究生选修课教材和参考书，也可作为汽车及相关座椅企业研发工程师的参考书籍。

　　本书的第1、3章由蒋成约编写，第4、5章由胡远志编写，第2、6章及相关设计图由李牧阳编写。本书在编辑过程中，得到了廖高健等多位同行的帮助，此外，刘博勋、张伟、胡晓燕和陈坤等硕士生亦参与了部分资料的整理工作，在此编者一并表示衷心的感谢！

　　由于编者水平有限，书中难免有错误之处，恳请广大读者不吝赐教。

　　编者

《汽车座椅工程学：从人机到性能的深度解析》本书深入剖析了现代汽车座椅的整体设计与制造流程，旨在为读者提供一个全面而系统的工程学视角。我们将从人体工程学的基石出发，探讨座椅如何满足驾驶员和乘客在舒适性、支撑性及安全性方面的多重需求。第一部分：人体工程学与舒适性设计人机交互原理与座椅布局：详细研究人体尺寸、姿态以及运动规律，分析不同体型、年龄和使用场景下，座椅的几何尺寸、曲面造型以及包裹性应如何设计，以实现最佳的乘坐体验。我们将探讨座椅与车身内部空间（如腿部空间、头部空间、车门开启角度等）的协同优化，确保良好的可达性与便利性。坐垫与靠背的舒适性优化：深入解析填充材料的选材（如高密度海绵、记忆棉、凝胶等）及其结构设计，重点关注压力分布、透气性以及吸能缓冲性能。我们将讨论不同气候条件下对座椅透气性的要求，以及如何通过材料选择和结构设计来平衡保暖与散热。调节机构的设计与集成：全面审视手动与电动座椅调节系统的功能、结构及控制逻辑，包括前后、高低、靠背角度、腰部支撑、腿托以及头枕的调节。分析这些调节机构的耐久性、可靠性以及用户友好性，并探讨其在智能化座椅中的发展趋势，如记忆功能、自动调节等。座椅的主动舒适性技术：介绍座椅减震系统、加热、通风、按摩等功能的设计原理与实现方式。分析这些技术如何通过主动调节来应对不同路况和环境，进一步提升乘坐舒适度，减轻驾驶疲劳。第二部分：结构强度与安全性能座椅骨架结构设计与材料选择：深入探讨座椅骨架（如椅背骨架、坐垫骨架、滑轨等）的承载需求与失效模式。分析常用金属材料（如高强度钢、铝合金）和非金属材料（如工程塑料、复合材料）的力学性能、成本与可加工性，指导读者如何根据具体应用场景选择合适的材料。连接件与紧固件的设计：关注座椅各部件之间的连接方式，包括螺栓连接、焊接、铆接等，并分析其在承受冲击载荷、振动和疲劳时的可靠性。讲解不同连接方式的优缺点及其在汽车座椅设计中的适用性。碰撞安全性能分析：详细阐述汽车座椅在碰撞事故中的关键作用，包括对乘员的约束保护、能量吸收以及二次碰撞的预防。我们将重点分析座椅在正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞以及翻滚碰撞中的受力情况，以及相关的法规标准（如FMVSS、ECE等）。安全带系统与座椅的集成：探讨座椅结构如何与安全带锚固点协同工作，确保安全带在碰撞时能有效约束乘员。分析座椅溃缩区设计对降低乘员受伤风险的重要性。儿童座椅接口与固定系统：深入研究ISOFIX、LATCH等儿童座椅固定系统的设计要求与安装便利性，以及座椅结构如何满足其承载能力和安全性。第三部分：制造工艺与质量控制发泡工艺与模具设计：详细介绍聚氨酯发泡在汽车座椅坐垫和靠背制造中的应用，包括发泡配方、工艺参数控制以及模具的结构设计。分析如何通过优化发泡工艺实现材料的均匀分布和性能的稳定。皮革、织物等面料的选用与裁剪：探讨汽车座椅面料的耐磨性、耐候性、触感以及美观性要求。介绍不同面料的性能特点，以及先进的自动裁剪技术在提高效率和降低损耗方面的应用。装配流程与自动化：梳理汽车座椅的整体装配流程，从骨架组装、发泡件安装、面料覆盖到最终的功能调试。探讨自动化装配设备在提高生产效率、降低人工成本和保证产品一致性方面的作用。质量检测与失效分析：介绍汽车座椅在生产过程中以及出厂前需要进行的各项质量检测，包括尺寸精度、力学性能、耐久性、外观等。讲解常见的座椅失效模式及其原因分析，为产品改进提供依据。第四部分：前沿技术与发展趋势智能化与互联化座椅：探讨座椅在智能网联汽车中的角色演变，包括集成式传感器（如体征监测、姿态识别）、人机交互界面（如语音控制、手势识别）、以及与其他车载系统的联动（如自动驾驶、娱乐系统）。轻量化设计与新材料应用：关注汽车座椅在满足强度和安全性的前提下，如何通过结构优化和新材料（如碳纤维复合材料、新型合金）的应用实现轻量化，从而降低车身油耗和排放。个性化与定制化座椅：展望未来汽车座椅的个性化发展趋势，包括根据用户需求进行定制化的尺寸、材料、功能和外观设计，以及如何通过模块化设计和柔性生产实现。可持续性设计与环保材料：探讨汽车座椅在材料选择、制造过程以及报废回收等方面如何遵循可持续发展原则，例如使用可回收材料、生物基材料以及低VOC排放材料。本书内容涵盖了汽车座椅从概念设计到工程实现，再到未来发展趋势的全过程，力求为汽车工程师、设计师、材料科学家以及相关领域的研究人员提供一份具有实际指导意义的参考。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现书中在讲解过程中，经常会插入一些“思考题”或者“延伸阅读”的建议。这些小小的设计，极大地提升了我的阅读体验。例如，在讲到某个力学模型时，作者会提出一个问题：“如果将这个模型中的某个参数增加一倍，你会预期结果发生怎样的变化？”或者在介绍某项新技术时，会建议我们去查阅某篇相关的学术论文。这种互动式的教学方式，让我不仅仅是 passively 接受信息，而是主动地去思考、去探索。这不仅加深了我对书本内容的理解，还激发了我对相关领域进一步学习的兴趣。我曾经因为一本技术书籍中的“思考题”而花费了好几个小时去查找资料和进行计算，最终收获颇丰。这种引导式学习，对于想要深入掌握某个领域知识的人来说，是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度，在我看来，似乎是为不同层次的读者量身定制的。对于初学者来说，书中基础理论的讲解清晰易懂，为他们打下了坚实的基础。而对于有一定经验的工程师而言，书中对复杂CAE方法和高级应用技术的深入探讨，无疑能为他们提供新的思路和解决方案。我尤其欣赏的是，书中并没有回避一些在实际工程中遇到的难题，而是直面它们，并尝试给出理论上的解释和实践中的建议。例如，在讨论材料疲劳寿命预测时，作者可能还会提及实际测试中可能遇到的各种干扰因素，以及如何通过仿真来尽量减小这些因素的影响。这种真实性和实用性，是我在很多技术书籍中都难以找到的。它让我觉得，这本书不仅仅是理论的堆砌，更是对现实工程挑战的深刻回应。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计就让我眼前一亮，硬壳封面的质感非常棒，摸起来有种高级感，而且封面图案的印刷也相当精美，色彩搭配协调，视觉冲击力很强。拿到手里沉甸甸的，感觉内容肯定很厚实。我通常会把新买的书放在床头柜上，这本书摆在那里，每次看到心情都会很好。书脊的烫金字体清晰可见，即使在光线不好的地方也容易辨认。侧面的裁切也十分整齐，没有毛边，细节处理到位。而且，印刷纸张的选用也明显经过考量，纸张厚实但不至于太重，触感温润，翻阅起来顺滑，不会轻易褶皱，更不会有刺鼻的油墨味，这对长时间阅读来说非常重要，能有效减轻眼部疲劳。书的整体尺寸也设计得恰到好处，既能容纳足够的信息量，又方便单手持握，或者放在背包里携带。即使是作为一本专业类的技术书籍，它也散发出一种低调的奢华感，让人愿意去翻阅、去探索其中的知识。我非常欣赏这种在细节上追求极致的态度，这往往是一个优秀作品的起点，也预示着内容本身可能同样令人满意。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格也给我留下了深刻的印象。作者在保持专业性和严谨性的同时，并没有让文字显得过于生硬和枯燥。相反，我能感受到作者在遣词造句上花费了心思，力求让每一个概念都清晰明了，每一个论证都逻辑严密。在某些技术性很强的部分，作者会用一些生动形象的描述来帮助读者理解，比如在形容材料在受力下的形变时，使用了“如同橡皮泥一样被拉伸和挤压”的比喻，虽然简单，但却非常贴切，立刻就勾起了我的画面感。而且，书中在引用学术文献或专利时，并没有直接照搬，而是将其中的精华提炼出来，用自己的语言进行阐述，并给出明确的引用来源，这既体现了作者的学术诚信，也方便了读者进一步查阅。我非常赞赏这种能够将复杂的科学语言转化为易于理解的文字的能力，这才是真正有价值的知识传播。

评分☆☆☆☆☆

我特别关注书中对各种仿真软件的介绍和使用技巧。如今CAE分析离不开各种专业的软件工具，而掌握这些工具的操作和原理是关键。我期望书中能详细介绍目前主流的汽车座椅CAE分析软件，例如HyperWorks、Abaqus、LS-DYNA等，并提供一些实用的操作技巧和注意事项。例如，在进行前处理时，模型简化、材料属性的定义、边界条件的施加等都是非常重要的环节，书中能否提供一些快速有效的方法？在后处理分析结果时，如何准确地解读应力、应变、位移等数据，如何识别潜在的设计缺陷，这些都需要有经验的指导。我甚至期待书中能提供一些案例研究，展示如何利用这些软件来解决实际的座椅设计问题，比如碰撞安全性的提升、舒适性的优化、以及轻量化设计等。如果书中能够包含一些软件的宏命令或者脚本示例，那就更好了，这对于提高工作效率非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

在初步翻阅这本书后，我发现它在内容编排上，尤其是在章节过渡和知识点的呈现方式上，做得相当出色。从基础理论的引入，到复杂CAE方法的讲解，再到实际案例的分析，整个过程显得非常流畅和自然。比如，在讲解某个复杂的有限元分析模型时，作者并没有直接抛出晦涩难懂的公式，而是先用通俗易懂的比喻来解释背后的物理现象，再逐步引入数学模型。这种由浅入深、循序渐进的教学方式，极大地降低了阅读的门槛，让我这个非专业出身的读者也能逐渐理解那些看似高深的技术。此外，书中很多概念的解释都配有精美的插图和示意图，这些图表不仅清晰地展示了结构细节和力学过程，还帮助我形象地理解那些抽象的概念。有时，一张图就能胜过千言万语，有效地避免了文字描述的枯燥和模糊。我尤其喜欢书中对某些关键步骤的图解，例如在进行网格划分时，不同网格类型的优缺点以及适用场景都被清晰地展示出来。

评分☆☆☆☆☆

书中的案例分析部分，是我最期待的阅读内容之一。我希望这些案例能够覆盖汽车座椅设计的各个方面，从概念设计到最终的性能验证。例如，能否提供一些关于如何针对不同车型（轿车、SUV、MPV等）和不同使用场景（日常通勤、长途旅行、越野等）设计出差异化的座椅的案例？我更希望看到一些针对具体设计痛点的解决方案，比如如何通过CAE分析来解决座椅在颠簸路段产生的异响问题，或者如何优化座椅的侧翼支撑来提高车辆转弯时的乘坐稳定性。如果案例中能够包含不同材料（如高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料）在座椅结构中的应用分析，以及它们对座椅性能的影响，那就更加理想了。我很想知道，设计师是如何结合人体工程学、结构力学以及CAE分析的，来创造出既安全又舒适，同时还能满足成本和轻量化要求的座椅。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书给我留下了一种“匠心独运”的印象。从封面设计到内容编排，从语言表达的艺术性到图表公式的严谨性，再到案例分析的实用性和深度，每一个环节都透露出作者的用心和专业。它不仅仅是一本传授汽车座椅设计和CAE分析知识的书籍，更像是一位经验丰富的工程师，在与读者进行一次深入的交流。我可以通过它来系统地学习汽车座椅设计中的各个环节，了解最新的CAE技术在座椅研发中的应用，并且通过大量的案例来开阔视野，获得解决实际工程问题的灵感。即使我不是汽车工程领域的专业人士，我相信阅读这本书也能极大地提升我对汽车安全和舒适性的认知，并能更好地理解汽车制造商在这些方面所做的努力。这本书绝对是我近期阅读中最具价值和最值得推荐的一本。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开第一页，就被扉页上那句引用诗吸引了，虽然我不太确定是谁的诗，但它的意境和这本书的题目竟然产生了奇妙的共鸣，仿佛在诉说着一个关于创新与传承的故事。然后是目录，它的结构清晰，逻辑严谨，每一个章节的标题都精准地概括了其核心内容，让人一眼就能对全书的知识体系有一个大致的了解。在初步浏览目录时，我注意到一些章节的标题非常吸引人，比如“人体工程学在座椅设计中的前沿应用”和“虚拟碰撞仿真技术在座椅安全性评估中的突破性进展”，这些标题暗示了书中可能包含很多我从未接触过的、极具价值的信息。我特别期待看到书中关于人体工程学的内容，因为我知道座椅的舒适度和安全性很大程度上取决于对人体结构的深入理解和应用。同时，对CAE分析部分的兴趣也让我好奇书中会如何将复杂的物理原理与实际设计相结合，通过仿真来预测和优化产品性能。我倾向于一本好的技术书籍，不仅要传授理论知识，更要展示如何将其应用于实际工程问题，并提供可行的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

在技术书籍的阅读过程中，我非常看重图表和公式的质量。这本书在这方面做得非常出色。图表清晰，标注准确，比例协调，甚至在一些关键的截面示意图上，还标注了尺寸和材质信息，这对于理解结构细节非常有帮助。公式的推导过程虽然有时会比较复杂，但作者的推导步骤非常完整，每一步都解释得很清楚，并且使用了规范的数学符号，没有含糊不清的地方。更重要的是，书中在引入公式后，都会解释该公式的物理意义和适用范围，而不是简单地罗列出来。例如，在讲解应力集中效应的公式时，作者还会举例说明在哪些结构形状下会出现明显的应力集中，以及如何通过改变结构来减小应力集中的程度。这种对公式和图表的严谨态度，让我对书中内容的准确性和可靠性非常有信心。

评分☆☆☆☆☆

涉及面广，但介绍内容一般，没什么干货。

评分☆☆☆☆☆

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质量不错

评分☆☆☆☆☆

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