汽车前排座椅和车身连接的界面设计研究

洪旭东

安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥  230601

摘要：随着汽车数量的增加，人们在汽车安全和舒适方面的需求也在增加。汽车前排座椅作为汽车的主要装置，其与人体直接接触，是一个重要的内部附件，对汽车前排座椅的安全性和机动性有很大影响。随着汽车安全技术的不断进步，前排座椅及其与车身连接界面的设计已经成为了提升乘客安全和舒适度的关键领域。基于此，文章就汽车前排座椅和车身连接的界面设计展开了相关研究分析，以供参考。

关键词：汽车前排座椅；车身连接；界面设计

引言：

在现代汽车工业中，座椅设计不仅仅关乎乘客的舒适体验，更是车辆安全性能的重要组成部分。这一领域的研究需要深入探讨人体工程学和材料科学，考虑到先进制造技术的应用，以确保在各种行驶条件下都能为乘客提供最优的保护和支持。因此，汽车座椅设计的创新不仅是对美学和舒适性追求的体现，更是汽车设计理念人性化和科技化的综合体现，对推动整个汽车行业的发展起着十分关键的帮助。

一、前排座椅和车身连接的界面概述

在汽车设计领域，前排座椅与车身连接界面的设计是确保乘客安全的关键环节，特别是当涉及到整车安全性能的评估时。安全带固定点的动态变形量，作为GB法规和C-NCAP考核项中的一个重要指标，直接决定了安全带约束系统在车辆碰撞时的有效性。为此，车身结构，尤其是白车身，必须具备足够的强度，确保在发生碰撞时，安全带固定点能够稳定地承受冲击载荷。这一需求推动了对座椅下部结构设计的深入研究，其中大多数乘用车的前排座椅被设计为可多方向调节，以满足用户的舒适和功能性需求。

设计通常包括一个允许座椅前后滑动的机构，由滑道和控制滑动过程的运动机构组成，而座椅所依附的车身部分，即前地板，由地板、前纵梁和横梁等结构构成，不仅为座椅提供了必要的支持，确保了在极端条件下安全带固定点的安全性和稳定性。如图1所示。设计思路体现了在满足安全法规和提高乘客安全性能指标的同时，也兼顾了使用者的舒适度和操作便利性，展现了汽车设计中的复杂性和综合性。

图1：前排座椅和车身连接的界面

二、研究方法

在探讨汽车前排座椅与车身连接界面的设计研究中，采纳了一系列综合性的研究方法以确保结果的准确性和实用性。核心方法涵盖了强度虚拟分析、重量分析、脚步空间评审及座椅安装便捷性评估，整个研究过程旨在通过科学严谨的方式来评价设计方案的安全性和实用性。

第一，通过对同款座椅产品和车身地板在不同安装界面下进行设计，利用CAE前撞分析模拟来精确测定座椅安全带固定点的动态变形量及其对碰撞假人Hybrid II伤害值的影响，这一步骤为评估座椅设计的安全性提供了重要数据。第二，紧接着的重量分析，考虑了座椅结构与车身相连接的部分的总重量，直接关联到车辆整体性能的优化。第三，脚步空间评审通过模拟95%尺寸的SAE假人模型在前排座椅下的空间布局，来评估后排乘客的空间舒适度，反映了设计的人体工程学考量。第四，从制造和使用的角度出发，座椅安装便捷性的评估聚焦于安装点数量、类型、所需时间及人机交互的便利性，确保了座椅设计的实用性和用户友好性。

三、结果分析

1.动态变形量及伤害值分析

通过对前排座椅安全带固定点在不同安装界面下的动态变形量进行精确测量，研究发现，座椅的安装方式对安全带固定点的变形量有显著影响。CAE前撞分析模拟结果显示，某些安装界面设计能够有效减少安全带固定点在碰撞时的变形量，从而降低了碰撞假人Hybrid II的头部、颈部、胸部等关键部位的伤害值。这一结果证明了通过优化座椅与车身连接界面的设计，可以显著提升车辆的安全性能。此外，安全带固定点的最优位置和强度设计是减少乘客受伤风险的关键因素，也为汽车座椅设计提供了新的思路。

2.重量分析对车辆性能的影响

通过对比分析，研究指出轻量化的座椅结构不仅能够提升车辆的燃油经济性和加速性能，还能在一定程度上提高车辆的操控稳定性。然而，重量减轻不能以牺牲安全性为代价。因此，如何在确保座椅及其连接结构的强度和安全性的同时实现轻量化，成为了设计中需要重点考虑的问题。

3.脚步空间及座椅安装便捷性评估

使用标准的95%尺寸SAE假人模型进行模拟时，某些设计方案能够提供更加宽敞的脚步空间，极大地提升了后排乘客的舒适度。研究发现强调了在设计前排座椅和车身连接界面时，需要综合考虑乘客的舒适性和空间需求。同时，座椅安装便捷性的评估揭示了在安装点数量、安装类型、安装时间以及人机操作便利性方面存在的差异。通过优化设计，一些座椅安装方案在提高安装效率和减少安装时间的同时，确保了安装过程的可靠性。

四、分析结论

1.座椅后部和车身连接界面

通过对不同设计方案的综合评估，研究发现，优化座椅后部与车身连接界面的设计不仅能够有效提升车辆在碰撞时的安全保护能力，减少乘客在极端情况下受到的伤害，同时也能显著增强乘客的乘坐体验。

具体来说：第一，通过设计座椅后部与车身的连接方式，可以在不增加过多重量的情况下，显著提高座椅的稳定性和耐用性，对于提高车辆的整体性能和乘客的舒适感有显著帮助。第二，合理的界面设计还能够优化座椅的可调节性和多功能性，使得座椅能够更好地适应不同乘客的身体特征和乘坐需求，从而提供更加个性化和舒适的乘坐体验。第三，研究还指出，座椅后部与车身连接界面的设计需要综合考虑材料选择、结构布局和制造工艺等多个方面，以实现最佳的性能和成本效益。通过采用先进的材料和创新的设计理念，可以进一步降低座椅的重量，提高其抗冲击能力，同时也有助于简化生产流程，降低制造成本。

2.座椅前部和车身连接界面

在汽车座椅设计领域，座椅前部与车身连接界面的研究成果揭示了其对于乘客安全和舒适度的双重影响。分析显示，通过优化连接界面的设计，能够在车辆发生碰撞时提供更好的保护，减少乘客的伤害风险，同时还能提升座椅的整体稳定性和舒适性。

第一，设计上的改进，通过精确控制座椅在碰撞中的动态响应，以及提高座椅结构的刚度和耐久性，实现了对乘客的高效保护。第二，设计优化还考虑了座椅的调节灵活性和易用性，确保了不同体型乘客的舒适乘坐体验。因此，座椅前部与车身连接界面的设计优化，既是提升车辆安全性能的关键，也是增强乘客乘坐舒适度的重要途径，展现了在汽车设计中对人体工程学原则的深入应用和创新实践。

结语：

综上所述，文章研究深入探讨了汽车前排座椅与车身连接界面的设计，通过综合性的分析方法，揭示了连接界面设计对乘客安全性和舒适度的显著影响。研究结果表明，通过优化座椅后部与前部与车身的连接设计，不仅能有效提升车辆的安全保护能力，减少碰撞伤害，同时也能显著增强乘客的乘坐体验。此外，研究还强调了轻量化设计与乘客舒适性之间的平衡，为汽车设计和制造领域提供了新的思路和解决方案。

参考文献：

[1]张云猛.汽车前排座椅和车身连接的界面设计研究[J].汽车世界, 2019(23):1.

[2]贺睿之.汽车前排座椅和车身连接的界面设计探讨[J].汽车与配件, 2014, 000(028):65-67.[3]贺睿之.汽车前排座椅和车身连接的界面设计探讨[J].汽车与配件, 2014(28):3.