【汽车座椅三维模型的建立案例分析3900字】

汽车座椅三维模型的建立案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u17819汽车座椅三维模型的建立案例分析 156021.1三维建模软件NX 1295931.2汽车座椅概述 1308631.3汽车座椅的主要参数 2283521.4汽车座椅的三维模型的建立 52711.5汽车座椅的基本模型的建立步骤 71.1三维建模软件NX三维建模软件NXREF_Ref28087\r\h[8]是一款实用性范围广的建模工具，因为它含有很多功能部件，可以很容易的实现大部分模型的创建，同时因为它的操作相对简单、建模方便、模型的参数化、装配快捷等特点，使其飞快的成为建模行业的上层地位。NX软件模块中，这些部分是我们熟悉的，其中包括二维制图（视图创建、投影视图、剖视图等）、草图建模（直线、圆、拉伸、旋转等）、装配模型(通过约束创建，原点创建等）、实体模型创建（二维和三维模型）、自由形状建模。1.2汽车座椅概述1.1.1汽车座椅的主要结构在车辆的主要组成部件中，座椅约占汽车总重量的10%REF_Ref31959\r\h[9]，汽车座椅的主要部件由这些组成，如座椅的头枕、后背、后背骨架、座椅垫、坐垫骨架、靠背角度调节器、左右滑轨等。文中设计的座椅是以驾驶舱的汽车座椅为基点，其结构示意图如下（见图2-1）。左滑轨坐垫骨架右滑轨靠背骨架靠背角度调节器坐垫靠背头枕左滑轨坐垫骨架右滑轨靠背骨架靠背角度调节器坐垫靠背头枕图2-1座椅构造图1.3汽车座椅的主要参数对于汽车座椅设计的包含了以下参数:坐垫的高度、坐垫的宽度、坐垫的深度、坐垫的角度REF_Ref32015\r\h[10]、后背的宽度、后背的高度、坐垫与后背的夹角等REF_Ref32390\r\h[11]。汽车座椅对静态参数的选择原则是在正常状态下，将人体尺寸确定为椅子几何学标准尺寸，其次是选择汽车椅子的大部分数据，通过下列方法:座椅的高度:为了适合大多数人使用，座椅的高度应能够承受最小的使用者，与此同时，座椅的高度应让使用者的大腿的放置接近水平、小腿自然放置的状态，确保使用者不会因为座椅面高度太高，而导致大腿部位的肌肉受压力，确保不会因为座椅面高度太低，而增加人体后背肌肉的负担，同时工程师在设计座椅的高度时要将不同国籍、地域的人体大小差别考虑进去。CAESAR项目(CivilianAmericanandEuropeanSurfaceAnthropometryResource)含有较为齐全的成年公民人体测量数据REF_Ref9418\r\h[12]，为内饰座椅的高度选则展现了许多的参数参考，详细内容见表2-1REF_Ref9467\r\h[13]。根据表格数据，此设计中，所采取的座椅的高度取340mm左右。座椅的宽度:指的是通过乘坐基准点R，和汽车座椅的中央面垂直的垂面上是汽车坐垫的最大宽度。同时它一定要可以接受体型健壮的人。作为数据参考的尺寸是臀部宽度，而座椅宽度设计的参考标准的上限是依据女性大众尺寸。只有当座椅的宽度选择适当大于臀宽时，使用者才能自由的调整坐姿。同时座椅的宽度也不可以太大，不然肘部会通过伸展来寻找支承，来防止我们肩膀位置的疲劳。内饰座椅的在一般情况下，其宽度采取500~525mm，此设计中，所采取的座椅的宽度取500mm。座椅的深度（即座椅的长度）:指在座椅中央面上，座椅面的前端部分的垂线的切线到座椅面最后尾线的长度。这个长度不可以太大，同时也不能太小。正确的座椅的长度应使靠背轻易地支撑腰椎部位。如座椅的深度大于个子矮的大腿长，座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支撑，则必须改变腰部正常曲线;否则使用者必须向前缘处移动来避免压迫膝窝，却得不到座椅靠背的支撑，这些坐姿会导致使用者感到不舒适的，同时也是不健康的。为适应绝大多数使用者，座椅的深度设计，应该根据较小百分位的大众设计，这样身材不高者坐着舒适，身材高大的人只要使得小腿能得到稳定的支撑，从而不会使大腿部位引起压力疲劳，汽车座椅的一般深度取440mm左右。此设计中，所采取的座椅的深度取440mm。坐垫的角度:指坐垫平面与水平面所形成的角度。有两个原因使座面向后倾斜:第一个是因为重力因素，身体向后移，将后背抵靠在座椅上，以此来获得支持，从而来减少背部肌肉的压力；第二个是阻止使用人员从座椅边上滑出，主要是对于那些经常行驶震动颠簸环境中的使用者来讲，是相当关键的。同时，假如座椅面向后歪斜太大，当使用人员在开车操作时，人的身体向前屈伸导致脊椎被拉直，从而使正常的腰椎曲线被损坏，出现一种吃力的坐姿，同时使腹部受到压迫，如果长期驾驶，必定对人产生生理上的伤害。所以坐垫的倾斜角一般为设计范围是5°~15°，此设计中，所采取的坐垫的角度取10°REF_Ref32485\r\h[14]。靠背的宽度:指后背的尺寸宽度，一般的数据参考设计依据是人体测量尺寸中的肩宽为准，适当的后背宽度需要符合下列要求：一是通过座椅的不同使用方式来决定靠背的宽度，比如驾驶员的座椅，后背的宽度设计的前提是不阻碍手臂的操作活动。第二，作为远距离运输工具或休息用椅中的乘客用椅，在空间条件允许的前提下，可适当加宽REF_Ref9502\r\h[15]。所以对于汽车座椅的靠背的宽度应满足95%男性的肩膀宽度尺寸REF_Ref32593\r\h[16]，按照目前市面上的靠背宽度设计，一般为480mm左右。此设计中，所采取的靠背的宽度取480mm。靠背的高度：在靠背的高度规划时，向符合人体曲线方向进行构建靠背的高度及其靠背的形状结构，从而减少后背肌肉处于压力，同时向背部、肩部提供有效可靠的支持，使使用人员保持平稳的姿势和有充足的侧背支持，然后尽可能的避免当汽车高速转弯时的横向移动。按照目前市场上的靠背高度设计，一般采用600~620mm左右REF_Ref32753\r\h[17]。此设计中，所采取的靠背的高度取600mm左右。靠背倾斜角：靠背倾斜角的不同会对椎间盘压力及背部肌肉产生不同的负荷。一旦靠背倾角大于110°，椎间盘压力明显减小，因此在设计靠背倾斜角需要综合考虑。靠背在满足使用人员在休息时的需求和提高舒适性的同时，倾斜角的设计应该是可调式REF_Ref30\r\h[18]，同时倾斜角的可调控范围尽可能大。对于轿车而言，则采用80°~170°，对于大客车来讲，多采用95°~135°，对于载重汽车来说，一般为100°~115°。此设计中，所采取的靠背的倾斜角范围为80°~170°。汽车座椅头枕:头枕主要作用是缓解使用者的疲劳，让使用人员的颈椎得到依靠，而且，在紧急制动状况发生时，使用人员会因为头枕的吸能性而受到保护，使用者也不会因为阻止紧急制动而造成受伤。设计汽车座椅头枕时，按照人机配置，来确定头枕的调节范围和设计高度，同时在符合舒适性要求下设计头枕型面。头枕部件的拆装应至少在和人耳边缘相平的位置，头枕与后脑之间的长度≤20cm。由乘坐基准点R顺着平行于躯干基准线朝上635mm处或者由头枕上端顺着平行于躯干的基准线方向朝下65mm处，它的形状宽度以座椅中心面为对称面，座椅两侧的宽长应大于85mmREF_Ref9581\r\h[19]。此设计中，所采取的头枕宽度为200mm。靠背角度调节器REF_Ref112\r\h[20]：在靠背骨架和坐垫骨架之间安装调节器，它使靠背可以转动，同时它还是坐垫与靠背的连接装置，因此调节器也是影响搭车安全性的部件之一。表2-1人体测量数据与座椅设计尺寸关系1.4汽车座椅的三维模型的建立参考汽车座椅参数，对汽车座椅的结构进行设计，同时，将为汽车座椅功能优化的零部件也建立模型。本文的模型通过NX软件进行建立。由于汽车座椅的在设计过程中，功能性部件数量大，为了提高建模速率和增加模型的美观性，在不妨碍汽车座椅设计的功能、部件的安置以及各功能件之间的约束关系的前提下，同时满足使用人员的需求和座椅设计的基本参数要求，对汽车座椅进行模型建立。对汽车座椅实物进行简化，主要建立的结构：头枕、靠背、靠背骨架、坐垫、坐垫骨架、靠背角度调节器、左右滑轨等REF_Ref164\r\h[21]；对汽车座椅功能部件的简化设计，主要有：小型投影仪、磁石条、加热片、风扇、侧碰安全气囊滑轨装置、压力传感器、脚垫、小型收纳箱、小型K歌厅、多种充电接口、小孩娱乐设施等。在NX软件中，在装配图中，将已经创立好的功能部件和座椅的基本模型通过约束组装在一起（如表2-2），组成汽车座椅的总装配体，即汽车座椅实体模型（如图2-2）。在通过约束的组装过程中，对于相同的部件只进行单次建模，然后在组装时可以实现快速通过约束装配在一起，从而提高效率，节省时间。表2-2汽车座椅零件汇总表名称数量名称数量名称数量头枕1磁石条1小型投影仪1头枕调节2汽车靠垫1平板1靠背后板1加热片3座椅轴1收纳箱盒子1脚垫右轨1脚垫1汽车坐垫骨架1压力传感器1开关板1桌子连接杆1汽车坐垫1靠背调节器小齿轮1滑轨支架2滑轨2收纳箱外壳1脚垫左轨1靠背调节器连接板2靠背调节器大齿轮2板轴1无线充盖子1体温计装置1调节器盖子1靠背调节器手柄1桌子小齿轮2桌子齿条4风扇叶2风扇箱2无线充电器1安全气囊装置1安全气囊装置轨道1汽车靠垫骨架1控制板1图2-2汽车座椅三维模型1.5汽车座椅的基本模型的建立步骤如图2-2所示的汽车座椅装配图，结构复杂，零部件众多。由于汽车这样的骨架是汽车座椅的重要组成部分，所以选择汽车座椅骨架进行三维建模的步骤介绍。1.汽车坐垫骨架建模进入NX/NX建模界面，选择坐标，进行草图设计，作图过程如下：先画了坐垫骨架的一侧，如图2-3图2-3汽车坐垫骨架草图1再通过拉伸，形成坐垫骨架的两侧，如图2-4图2-4汽车坐垫骨架草图2再骨架一侧进行连接杆草图设计并拉伸，如图2-5图2-5汽车坐垫骨架草图3以形成的连接杆为基准平面，建立草图，并通过NX里的规律延伸功能画出初步简易铁丝线设计，如图2-6图2-6汽车坐垫骨架草图4在已建立的铁丝线上进行管道设计，将铁丝实体化，如图2-7图2-7汽车坐垫骨架草图5再通过阵列，将单个铁丝实体形成初步的铁丝网，如图2-8图2-8汽车坐垫骨架草图61.汽车靠背骨架建模进入NX/NX建模界面，选择坐标，进行草图设计，作图过程如下：先画了靠背骨架的上部分的草图设计，并通过管道进行拉伸，如图2-9图2-9汽车靠垫骨架草图1再进行靠垫两侧的草图设计，如图2-10图2-10汽车靠垫骨架草图2再将两侧进行拉伸，形成靠垫两侧，并进行一些细微处理，如图2-11图2-11汽车靠垫骨架草图3再进行靠背的后板草图设计