汽车儿童安全椅设计说明书.doc-毕业论文.doc

焦作大学机电工程学院毕业设计 目录目录1引言12国内外儿童汽车安全座椅的发展概况22.1儿童安全座椅的定义及使用原因22.1.1儿童安全座椅的定义22.1.2使用儿童安全座椅的原因22.2儿童安全座椅的发展22.2.1欧美等国家22.2.2中国33市场调研53.1儿童安全座椅分类53.2儿童安全座椅的选择及其安装53.2.1接口类型63.3用户调查问卷63.4调研总结84汽车儿童安全椅设计94.设计定位94.1.1安全性设计原则94.1.2操纵方便原则94.1.3乘坐舒适原则94.2儿童汽车安全座椅人性化分析104.2.1安全带的设计104.2.2头枕设计104.2.3扶手设计114.2.4色彩设计114.2.5材料设计115方案设计与提案125.1设计对象的初步定位1252设计内容125.2.1方案由来125.2.2造型与颜色125.2.3最后确定选取材料125.3设计草图135.4效果图145.4.1零件图145.4.2装配图165.4.3效果图175.4.4三视图175.4.5海报18结束语19参考文献20致谢2121焦作大学机电工程学院毕业设计 引言1引言随着人们生活水平的快速增长，私家车的数量越来越多，但是对于祖国的花朵，未来的希望儿童家用汽车乘车安全来说，还存在着很大的隐患。如果孩子在车内一人独坐，当紧急刹车时，他就会像子弹一样撞向前方，从而导致重伤或死亡。即使孩子被家长抱在怀中，家长根本无力也无法及时给孩子提供保护。因为儿童骨骼脆弱、反应慢、支撑力量小，无法成功地化解成人能够化解的各种小危险，这也是儿童在乘车中更容易遭受伤害的原因。所以儿童家用汽车座椅不容忽视。20世纪60年代初，欧洲人发明了汽车儿童安全座椅,事实证明，汽车儿童安全座椅能降低儿童所受到的伤害,，并且慢慢在全世界得到推广。进入21世纪，产品会越来越丰富，为了保证儿童乘车安全以及满足人的各个方面的物质需求，儿童汽车安全座椅作为新的事物正在不断地接近人们的生活，人们也会越来越重视儿童安全座椅的造型、安全和舒适性，同时也希望中国儿童也能像外国儿童一样享受乘车安全的幸福保障。据国外权威机构研究结果表明，汽车使用儿童专用的安全装置可有效地将儿童受伤害的几率降低70%左右，伤亡的比例从11.5%减少至3.5%，其中儿童汽车安全座椅是最为关键的安全装备。而我国儿童在乘车时使用儿童安全座椅的情况是非常少的。儿童乘车安全问题出现，需要设计开发新型的儿童安全座椅，已经到了刻不容缓的地步。焦作大学机电工程学院毕业设计 国内外儿童汽车安全椅的发展概况2国内外儿童汽车安全座椅的发展概况2.1儿童安全座椅的定义及使用原因2.1.1儿童安全座椅的定义儿童安全座椅是一种系于汽车座位上，供儿童乘坐且具有束缚设备并能在发生车祸时，束缚着儿童以最大限度保障儿童安全的座椅。欧洲强制性执行标准ECER44/03的定义是：能够固定到机动车辆上，带有卡口的安全带组件或柔性部件、调节机构、副件等组成的安全防护系统。2.1.2使用儿童安全座椅的原因汽车上的安全措施如安全带、安全气囊几乎是依据成人的身材、体重设计的，若儿童系上安全带坐在前座，如儿童的身材、体重不同与成人，因此如果儿童使用专为成人而设计的安全措施，非但无法降低伤害相反的反而会增加儿童的伤害。2.2儿童安全座椅的发展2.2.1欧美等国家第二次世界大战之后，汽车技术飞速发展，汽车成为主要的交通工具。随之而来的交通安全问题也日益突出，各种乘车安全保护装置相继问世。安全带、安全气囊作为汽车上最常见的保护装置，挽救过无数人的生命。据统计，系安全带可减少46%的死亡可能和76%的重伤可能，在美国因此每年减少1万人的死亡。安全带作为最传统的安全防护设备，是为成人设计的，对于儿童并不适用。因为儿童的骨骼稚嫩，当汽车发生碰撞、速度迅速降低时身体会因巨大惯性向前猛冲，此时侧跨身体的成人安全带可能会造成儿童胸部肋骨骨折、窒息甚至颈骨折断的危险。在20世纪70年代，为了保护儿童在乘车时的安全，欧洲人发明了儿童汽车安全座椅。第一把儿童安全座椅的设计者是瑞典教授伯蒂尔奥尔德曼，他的灵感来自美国“吉米尔”号宇航器上宇航员的座椅。1972年VOLVO公司推出了第1种逆向儿童安全座椅，并正式将该项发明用于汽车。80年代后，欧美等国相继出台相关的家用儿童乘车法规，以强制儿童乘车必须使用儿童汽车安全座椅，这就有力地保障和促进了儿童汽车安全座椅的发展。现在欧洲的儿童座椅的普及就像骑摩托车需带头盔一样自然，它已经是儿童乘车的必备产品。目前世界上主要有以下几大标准：欧洲ECER44103标准（欧洲经济委员会（ECE）就有关机动车上儿童乘客的安全防护系统的论证而颁布了第44号法令）、美国JPMA/ASTN、日本JIS等。还有澳大利亚、台湾等也都相继颁布了相应的标准。其中欧洲对儿童汽车安全座椅的要求最为严格，现在欧洲的儿童家用汽车安全座椅无论从结构还是造型上，都有很大的发展，并早已把儿童乘车安全问题列为重要的研究课题，并且已经设计生产出不同年龄儿童或体重的各种规格的汽车安全座椅。欧美等国根据各国的不同情况，都制定了儿童安全座椅的检测方法。各国都对座椅的动态性能有着严格的技术要求，对于检测实验中座椅的移动量也规定得十分明晰。美国相关法规中，对座椅织物的耐磨强度、耐光强度，以及带微生物强度都提出了具体要求，与欧洲一样，进行盐雾试验，以考察抗腐蚀能力。此外，欧洲还对儿童安全座椅的能量吸收性、抗翻滚能力、耐高温性以及安全带的调节和卷收功能有严格限制。2.2.2中国随着私家车迅速增长，我国的儿童汽车安全座椅的设计、发展几乎等于零。经常在如织的车流中看到如下的景象：从家用微型客车到豪华轿车，只要车中有儿童，总能在副驾驶的位置上看到孩子的身影，他们或是一人独坐或是由家长抱着。看似其乐融融，温馨无比，但是却在客观上使孩子处于了危险的境地。许多家长错误的认为，小孩乘车时，被大人抱着是最安全的，这是一种完全错误的认识和做法。据VOLVO公司测试，如果汽车以40km/h速度行驶时，突然紧急制动，5.5kg重的婴儿会变成110kg的推力，家长根本无法保护孩子，小孩会像子弹一样在车内飞起碰撞引起重伤或死亡。目前，在我国，汽车驾乘车所有安全装置都是按成人的身高和体重设计的，对儿童不仅不适用，相反还会对儿童使用产生危害。例如：成人使用的安全带和气囊，婴儿根本不能用，儿童由于身高不够，安全带会被勒到脖子处，容易造成窒息，气囊不仅会崩坏儿童眼睛甚至会把孩子闷死，这样就忽视了儿童安全的问题。所以，为了儿童的乘车安全，开发儿童家用汽车安全座椅还是非常有必要和有前景的。焦作大学机电工程学院毕业设计 市场调研3市场调研为了进一步了解儿童座椅及其市场需求，我们必须要了解用户的需求和要求，采取网上调查采集信息，为设计所用的同时也可供所需者为用。3.1儿童安全座椅分类目前市场上儿童安全椅主要分为以下几类，其中包括：儿童安全座椅分不同年龄段，孩子需要按照自己的年龄段使用，更换座椅。一般来讲，2岁以内的孩子使用0-4岁，9月-4岁的安全座椅会更加舒适，因为2个阶段的安全座椅一般会有3个以上的角度调节，特别是孩子车上睡觉的时候，可以把安全座椅靠背调节更加倾斜。新生儿必须使用0岁起用的，0岁起用的安全座椅是具备反向安装设置的。（补充：现在市场上最常见的还有0-18公斤，即0-4岁的安全座椅，还有个别的0-6岁的安全座椅）3.2儿童安全座椅的选择及其安装0-1岁1-3岁3-6岁6-12岁摇篮式儿童安全座椅选择包覆型儿童安全座椅全包覆型儿童安全座椅儿童安全坐垫后向安装背向式安装前向式安装安全坐垫适用于13公斤以内、年龄为1岁以内的婴幼儿这种座椅适用年龄更长，可从出生用到3岁；靠背角度可四档调节；双向式汽车安全座椅，适用于25KG以内、0-6岁幼童适用于6-12岁的儿童， 25-36KG的学龄儿童使用侧面保护系统，在侧面受到冲击时提供保护。多种安装模式，可前后两个方向安装可前后两个方向安装。坐垫本身不再设有3点或5点式儿童安全带。铝合金提把，四个档位可以调节。肩带位置高度三档调节，肩带高度可三档调节，靠背角度可五档调节。通过车上的成人安全带对儿童身体进行保护。可与多种婴儿车配合使用。适应不同年龄儿童不同身高需求；头部护枕，使用更安全。必须通过专用的装置进行固定。配备头托，提供头部和背部特别保护。配有怀抱型棉垫，安全、舒适。侧面保护系统：遭遇侧面冲击时，为宝宝提供专业保护。分为整体靠背型、无靠背型和可拆卸型3种。 3.2.1接口类型欧洲标准的ISO FIX固定方式美国标准的LATCH固定方式安全带固定方式3.3用户调查问卷以下是我设计儿童座椅前做的网上调查问卷的内容：1、在生活中的什么场合最缺少儿童座椅？a 商场 b 汽车 c 餐厅 d 卖场2、您觉得什么样材质的座椅比较适合儿童？a 布艺座椅 b 皮质座椅 c 塑料材质座椅 3、在选购儿童座椅时什么因素是您考虑的重点？a 孩子的喜好 b 实用性 c 安全性4、你最想了解儿童座椅的哪些方面？a安装方法 b认证系统 c选购指南 d法律法规5、你对安全座椅国标有何看法？a非常期待 b有疑虑 c无所谓6、当前儿童座椅存在的问题？a椅的高度宽度及背部扶手尺寸不合理 b座面太硬c不够平稳倾角不合理 d不够美观7、在问题座椅设计应具有的原则和设计要点概括起来座椅设计原则有以下几项?a人体的主要重量由坐骨结节承担 b座椅的形式与尺寸应与功用有关 c座椅应使就坐者保持舒适坐姿，即满足人体测量学参数8、根据设计原则对座椅的哪几个尺寸进行研究？a座面高度、倾角、硬度 b座宽、座深 c靠背的高和宽 d靠背与座面夹角 e扶手高度9、你认为哪种座椅能首先引起儿童的注意力？a色彩 b外形 c功能10、你知道车用儿童安全椅吗？a知道 b不知道11、儿童座椅接口类型？a欧洲标准的ISO FIX固定方式 b美国标准的LATCH固定方式c安全带固定方式12、如果你是私家车主，而且经常带孩子的话，会为自己的宝贝安装一个儿童安全座椅吗？a会 b不会 c正在考虑，但不知道买哪种合适13、国标实行后，你会购买并安装儿童座椅吗？a会 b不会 c难说14、你认为怎样判断一款安全椅的好坏？a价格越贵越好 b越轻便越好 c越重越好 d有无“ECE”标志15、您认为怎样才能让儿童安全座椅使用率更高？a宣传教育 b强制使用 c降低座椅价3.4调研总结通过调查发现，随着私家车越来越多，儿童乘车安全问题不容忽视，儿童汽车安全座椅已必不可少。根据分析，此次儿童安全椅设计:首先，要符合儿童形体特点的人机工程学造型，完全配合不同年龄阶段儿童的生理特征，使其坐上去格外体贴舒适。其次，应按照儿童心理学原则，采用适合的材料、图案和周边形状设计，给孩子们一种充实和被环绕的安全感 。第三 ，需要垫高十余公分的乘坐高度 ，使儿童视野更加开阔 ，增加儿童旅途乐趣。 安装要简单方便 ，即便是初次接触儿童安全座椅的父母 ，也能在几分钟的时间内轻易将其安装妥当，不用破坏汽车本身的装置；对此我设计了简单明确的搭扣和调节系带 ，让家长随时可以根据儿童生长特点进行调整，而且安全带设有自动警报系统，若安全带没有正确安装，将自动发出唧唧的警报声，非常方便 。座椅要做工精细，线形圆润光滑，不会损坏汽车本身的座椅。焦作大学机电工程学院毕业设计 汽车儿童安全椅设计4汽车儿童安全椅设计4.设计定位好的创意和造型对产品功能的实现起着积极的促进作用。从国外的儿童汽车安全座椅的设计理念出发，儿童家用汽车安全座椅的外型和功能都要从人性化的目的出发，都要符合安全和审美的功能，而不是盲目追求前卫和时尚。4.1.1安全性设计原则在儿童产品设计的造型、色彩、材料中，安全性设计原则是儿童产品体现人性化的首要条件也是最基本的条件，都不应该给儿童造成任何身体上或心理上的伤害。安全性设计指的是儿童在正常使用产品的过程中，不受到来自产品方面的任何伤害，即使在无意识中进行了错误的操作，也能将伤害降到最低限度，从而保证儿童的安全。之所以把安全性原则放在首位是因为儿童的生理特征决定了他们比一般年龄的人更容易受外来的意外伤害，他们的生理、心理发育尚不成熟，对事物的认知也缺乏自我保护意识，他们在使用产品时，任何潜在的问题都可能造成严重的后果。如一些产品的零配件，要注意转角部分是否尖锐误伤儿童，在材料使用上，是否是绿色的材料等。4.1.2操纵方便原则儿童汽车座椅的设计需要操纵方便，调整手柄和按钮的布置必须在驾乘者伸手可及的位置，并符合常人的习惯且操纵力量适中。4.1.3乘坐舒适原则儿童汽车座椅的设计必须使儿童乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布，使其肌肉松弛，血液循环正常；并具有腰椎依托感，能有效隔离或衰减路面不平产生的振动，满足儿童乘者坐姿舒适性的要求。4.2儿童汽车安全座椅人性化分析人性化产品设计是21世纪主流的设计理念。不但有助于提高产品的经济价值和社会价值，而且更为重要的是有助于提高和完善人的人性和人格，促进人的社会化和社会的现代化，提高人们的生活品质。以人机工程学理论指导儿童家用汽车安全座椅的造型设计是本设计方案的关键，主要体现在以下几个方面：4.2.1安全带的设计根据人机工程学原理，在设计产品时，首先要考虑所涉及的对象是哪一类人群。对于儿童汽车安全座椅的安全带来说，应该是以一种舒适妥帖的方式将乘坐儿童的胸腹和下肢捆绑在座椅上。具有多方位的调节紧固系统，给予足够的调节空间，又能提供不可挣脱的充分保障。在儿童安全座椅的安全带配制上采用国际上流行的五点式安全带与座椅一体化，稳固安全，结实耐用，当碰撞事故发生时，安全带起主要作用，将儿童约束在座椅上，使孩子胸部不至于向前撞到物件上，免受车内二次碰撞的危险，同时不被抛离座椅，大大降低了危险的机率。4.2.2头枕设计头枕是一种用以限制乘员头部相对于躯干向后移位的弹性装置。在发生追尾撞车事故时，头枕可减轻乘员颈椎可能受到的损伤。当用双臂抱住一个新生婴儿时，就会有这样的感觉：首先必须小心而且正确地托住婴儿的头部，这是因为婴儿的头部重量大，头部重量相当于其全身重量的50，即使是3岁的儿童，头部重量占体重的18%，颈椎十分的脆弱，这是儿童身体最重要的特点。在紧急刹车甚至撞击的情况下，其脆弱的颈部根本无法支撑头部巨大的惯性，会造成巨大的伤害。而座椅头枕可以重点保护头部和颈部，防止受到伤害。在对座椅头枕的设计时采用可调节型，即具有可以垂直和横向的调节机构，能根据实际情况调节头枕以适应儿童的乘坐姿势，头枕本体采用能吸收冲击的发泡材料，柔软而强韧，不易滑动及粘住，当发生刹车和撞击时，头枕就能有效地吸收突发事件产生的冲击力而对儿童头部起到保护作用。4.2.3扶手设计对扶手的造型也需要按照人机方面的知识去设计，人的手臂，与座椅发生接触的部分向上包括肩、上臂、前臂，而向下则有手腕、手掌、手指等结构。对于前臂来说，它的自然形态应该是使尺骨和桡骨接近平行的状态，这种状态，也就是当上臂和手掌平放座椅把手的时候，前臂和手掌呈接近垂直的倾斜状态，使用掌外侧和尺骨触及桌面的形态。在这种形态下，上臂的主要肌肉和血管不会发生扭曲，所以即便长时间保持这个姿势，也不会出现肌肉疲劳和缺氧情况，是最舒适的状态，所以把扶手设计成靠近手腕端呈平缓的起伏是符合人体工程学要求的。4.2.4色彩设计色彩能引起人的情绪变化，合理的色彩搭配可使人心情愉快，保持良好的精神状态，杂乱而刺目的色彩会影响人正常的心理情绪，对人的健康产生损害。儿童天性活泼、好动，其内心世界是相当丰富精彩的，他们具备超乎常规的想象力，对万物充满了好奇，尤其对于色彩特别地敏感。对于儿童产品的色彩设计，色彩的选择应该是在色彩的合理性的设计基础上来突出色彩的艺术化处理艺术性设计，其中配色与产品色彩风格的塑造是把握色彩艺术性设计的主要方面。儿童汽车安全座椅的色彩设计一般多是明快活泼，颜色亮丽。因为从儿童来说，他们需要活跃的色彩。但还是不能过于花哨，因为汽车的色彩多为纯色，以避免色调上的不和谐，所以在方案中座椅采用红、黄搭配，既符合儿童喜欢鲜艳、亮丽的色彩，又不显得花哨、夺目。 4.2.5材料设计儿童安全座椅的材质也是很重要的，首先不能选择带有刺激性气味的儿童安全座椅，有刺激性气味就意味着会让幼小的儿童产生不适应感同时还可能会刺激儿童柔嫩的皮肤。其次，要选择舒适透气进行防火处理的面料，这样儿童坐进去才会觉得很舒服和安全。最后，最重要的就是儿童安全座椅的内部填充物，好的儿童安全座椅都会使用优质的EPS材料，而劣质的儿童安全座椅仅仅采用普通的泡沫塑料。焦作大学机电工程学院毕业设计 方案设计与提案5方案设计与提案5.1设计对象的初步定位本次课题所展开的设计以融合中西、方文化的理念为设计元素。定位年龄在0-12岁和体重在0-36kg的儿童，有私家车的住户。以外形美观及功能为主进行设计更为人性化的儿童汽车安全座椅，再从所调查的其他同类产品信息中吸收其精华，从而达到优势互补。材料工艺方面最好要求材料档次方面属上乘，工艺适中。通过合理化的设计来达到使用安全的目的，在造型上要色彩鲜明让儿童喜爱，同时符合人机保证其舒适度，并且设计要有内涵，思想主题明确。52设计内容5.2.1方案由来儿童乘车安全问题出现，需要设计开发新型的儿童安全座椅，而国内关于对于这方面的重视度远没有国外重视程度深5.2.2造型与颜色以人机工程学理论指导儿童家用汽车安全座椅的造型设计，使儿童乘坐方便、舒心，由于汽车的色彩多为纯色，以避免色调上的不和谐，色彩上就使用红、黄搭配，既符合儿童喜欢鲜艳、亮丽的色彩，又不显得花哨、夺目。5.2.3最后确定选取材料安全带，采用聚酯纤维（涤纶）；侧面调头部塑件、背部塑件、底部塑件节塑件、辅助支撑塑件，采用组成HDPE；两侧翼、头枕面料，采用海绵复合PU；布套，采用涤棉C/P；安全带卡扣，采用45#钢材。5.3设计草图 5.4效果图 5.4.1零件图侧翼设计: 靠背和椅面设计:卡扣和卡环设计: 护垫设计:5.4.2装配图 5.4.3效果图 5.4.4三视图5.4.5海报焦作大学机电工程学院毕业设计 结束语结束语通过这次的毕业设计，我对汽车儿童座椅有了更近一步的了解，对设计理念和设计程序更是有了身心的体会。使我懂行了在大学学习的过程中，毕业设计是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际工作的前提。这次设计不仅使我们学到了许多书本上学不到的东西。而且潜移默化地学习到一种科学的设计思路和方法，锻炼我们逻辑思维的缜密性。对我们的对待工作的态度和方法产生了积极的影响。为我们踏入社会走上工作岗位都有十分重要的意义。毕业设计是综合运用了所学知识进行设计实践的环节。在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是座椅的结构机构分析，座椅尺寸等方面费了很大的周折，也走了很的弯路。在pro/e零件图的曲面设计时候，又遇到了设计方面的许多问题，对细节的反复修改，经过很长时间思考和查询资料才成功地完成了本次汽车儿童座椅的外形及内部设计.这些为我们在以后的生产中进行调查研究，观察问题，分析问题的能力的培养起到了至关重要的作用。更使我了解到了理论与实践相结合的重要性，以前在学习理论课，基础课的时候自己十分不注重理论联系实际,眼高手低度，忽略了很多问题。通过这次毕业设计，我认识到实践联系理论的重要性才能发挥知识的最大作用。当然，本设计也存在许多的问题，在实际中也可能不如自己当时的愿望，毕竟是在学校做的，难免有许多问题。在这里我要感谢帮助我的指导老师，感谢她在繁忙的日常工作中，在我做设计的每个阶段给我的悉心的指导和帮助，没有她的指导和帮助我不可能顺利的完成设计。她严谨治学的精神会影响我的一生。还要感谢帮助过我的所有同学，是你们帮我一起解决难题，在我想有换题目是你们的鼓励使我增加了信心一直到设计的完成。焦作大学机电工程学院毕业设计 参考文献参考文献1沃文儿童安全座椅的变迁J汽车与安全，2000，(8)：1012史继鑫，李光耀谈汽车座椅设计lJ商用汽车，2007，(11)：1183赵培南论儿童安全座椅的必要性和潜在市场J汽车与配件，2004，(4)38394何晓佑，谢云峰人性化设计M南京：江苏美术出版社，20015詹秦川，杨晓燕，王伟伟情感诉求在产品设计中的作用J包装工程，2007，28(4)：1101126蔡克中，施大治论情感元素在产品人性化设计中的体现J包装工程，2007，28(5)：i091117丁玉兰人机工程学M北京：北京理工大学出版社，20048曾庆良，熊光愣，范文慧并行工程环境的面向成本设计J机械工程学报，2001，37(7)：149李砚祖产品设计艺术M北京：中国人民大学出版社，2005焦作大学机电工程学院毕业设计 致谢致谢经过几个月的努力，终于把毕业设计完成了。我要感谢所有帮助过我的人，是你们的督促和帮助让我顺利的做完了毕业设计。首先，我要感谢指导和帮助我的辅导老师，她在繁忙的日常工作中，在我做设计的每个阶段都悉心的指导我一直到我毕业设计顺利的完成。如果没有您的指导和帮助我不可能这么快，并且这么顺利的完成我的毕业设计。您的严谨治学的态度是我们每个人的榜样，值得我们都去认真的学习。其次，还要感谢所有帮助我的同学。特别是同组的同学，在我们做设计的每个阶段，他们时时刻刻帮我解决每个难题，共同完成了毕业设计。滴水之恩，当涌泉相报。同学们的帮助和照顾我将会终身难忘。最后，我要感谢焦作大学，是你为我提供了这么好的学习平台。使我顺利的完成了大学生活。再一次感谢帮助和关心我的每一位老师和同学。