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一体化曲面人体工学座椅结构设计

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2021-11-27 ID:420250
  • 一体化曲面人体工学座椅结构设计
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  这款曲面座椅构件的设计,最初是面向公共交通内饰、小型办公休闲场景的配套需求展开的,在前期需求对接阶段,就明确了要兼顾乘坐贴合度、结构轻量化与安装适配性三个核心方向,没有走传统硬质座椅分块拼接的老路。从实际使用场景来看,这类一体化曲面座椅既可以作为新能源乘用车后排辅助座椅、观光车乘员座椅使用,也能适配开放式办公区的休闲洽谈位、医疗候诊区的公共座椅,甚至可以经过表面包覆处理后用作小型游艇的舱内乘员座,适用场景覆盖了短时间乘坐、中短途通勤的多数非重度久坐场景,不需要适配长时间办公的多维度调节结构,核心诉求是在有限的安装空间内提供足够的支撑性,同时减少构件数量降低装配复杂度。

  设计过程中没有采用传统的草图拉伸倒圆角的建模逻辑,而是借助自由曲面造型模块先构建乘坐接触面的基础轮廓:首先以人体臀部与大腿的承压分布数据为基础,将坐骨结节对应的承压区域做了0.8度的微下沉处理,避免局部应力集中导致的乘坐不适感,大腿接触的前缘位置做了3度的上翘收边,既可以承托大腿下部的重量,也不会对腿部血管造成压迫,整个接触面没有生硬的棱角转折,所有曲面过渡都保持G2连续,不管是后续做硬质塑料的注塑成型,还是做软质包覆的面料贴合,都不会出现褶皱或者应力痕。

  从结构特性来看,整个座椅采用一体化薄壳结构设计,主体壁厚控制在3.5mm,在背部非接触面设置了4条辐射状的加强筋,筋条高度12mm、厚度2mm,不需要额外增加壁厚就能将整体结构强度提升40%以上,既可以满足120kg静态载荷下的形变量不超过2mm的要求,也能将整体构件重量控制在1.8kg以内,对比同尺寸的分块拼接座椅重量降低了32%,非常适合对自重有严格要求的交通类载具内饰场景。座椅的安装边界做了通用化设计,底部预留了四个M6的标准安装孔位,孔位间距采用160mm*220mm的通用规格,可以直接适配多数现有座椅支架的安装点位,不需要额外做转接件设计,安装面做了1.5mm的沉台处理,安装后螺栓头不会突出安装面,避免出现凸起剐蹭的问题。

  在曲面光顺性校验阶段,特意做了反射纹分析,确保整个外表面的曲率变化均匀,没有局部的凹凸拐点,这样在做表面喷涂或者皮革包覆的时候,不会出现光影扭曲的问题,外观质感更流畅。座椅的侧边轮廓做了15mm的内收处理,在并排安装的时候,相邻座椅之间可以留出8mm的间隙,不会出现安装干涉,也能预留出面料包覆的厚度空间,不管是做硬质PP材质的原色注塑,还是做ABS加皮纹的表面处理,都能直接适配。考虑到公共场景的使用需求,整个座椅的外表面没有容易积灰的凹槽缝隙,所有转折位置都做了R3以上的圆角处理,日常清洁只需要直接擦拭即可,没有清洁死角。

  从安装适配的角度来说,这款座椅的整体安装高度控制在280mm,座面深度420mm,座面最宽处480mm,不需要占用过大的纵向空间,在狭小的舱内或者紧凑的公共区域都能布置,座面的离地高度可以通过更换不同高度的支架进行调整,不需要修改座椅主体结构,适配不同场景的坐姿高度需求。在结构强度校核阶段,针对靠背位置做了150N·m的侧向推力测试模拟,确认加强筋布局可以满足受力要求,不会出现侧翻或者结构断裂的问题,座面前缘做了圆弧收边,即使乘员腿部频繁磕碰也不会造成划伤,使用安全性更有保障。

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