汽车福祉座椅设计.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：汽车福祉座椅设计独创性声明ersity摘要随着社会的不断发展和老龄化人口的逐年增长，无障碍出行的重要性显而易见。对于像老年群体和残障人士这类特殊群体而言，针对交通工具的便利性和舒适性要求会越来越高。为实现特殊群体的自由无障碍出行，汽车福祉座椅便成为了研究的热点之一。因此，本文以残障人士和老年群体的无障碍出行作为主要研究方向，探讨了福祉座椅结构设计的必要性和重要意义。首先论文分析了特殊群体交通出行现状及其需求，并阐述了国内外福祉座椅的现状，其次基于现有的福祉座椅结构设计专利，提出了改进结构设计的思路，包括座椅与旋转升降机构的安装固定与福祉座椅的操控模式，同时在福祉座椅上加装了三大系统：三维环境感知系统、嵌入式突发状况自动报警系统与GPS位置检测系统，加强了当特殊人群独自出行时福祉座椅作为单独轮椅使用的安全性，最后结合理论基础完成福祉座椅的三维建模图与动画仿真。本设计充分展示了福祉座椅的便利性，不仅提高了残障人士和老年群体出行率，而且极大的减轻了其家庭的身心负担,更重要的是福祉座椅的高效使用和推广价值在汽车行业中也起到了重中之重的作用。关键词：福祉座椅；无障碍出行；结构设计；三维建模；动画仿真论文类型：工程设计AbstractWiththecontinuousdevelopmentofsocietyandtheagingpopulationincreasingyearbyyear,theimportanceofbarrier-freetravelisobvious.Forspecialgroupssuchastheagingpopulationandthedisabled,theconvenienceandcomfortrequirementsfortransportationwillbeincreasinglyhigh.Inordertorealizefreeandbarrier-freetravelforspecialgroups,carwelfareseathasbecomeoneoftheresearchhotpots.Therefore,thispapertakesthebarrier-freetravelofthedisabledandtheaginggroupasthemainresearchdirection,anddiscussesthenecessityandsignificanceofthestructuraldesignofthewell-beingseat.Firstly,thispaperanalyzesthecurrentsituationandneedsoftraffictravelofspecialgroups,andexpoundsthecurrentsituationofwelfareseatathomeandabroad.Secondly,basedontheexistingpatentsonthestructuredesignofwelfareseat,itputsforwardtheideaofimprovingthestructuredesign,includingtheinstallationandfixationoftheseatandtherotaryliftingmechanismandthecontrolmodeofthewelfareseat.Atthesametime,threeinnovativesystemsareaddedtothewelfareseat:Thethree-dimensionalenvironmentperceptionsystem,embeddedautomaticemergencyalarmsystemandGPSpositiondetectionsystemenhancethesafetyofwell-beingseatasasinglewheelchairwhenspecialpeopletravelalone.Finally,thethree-dimensionalmodelingdiagramandanimationsimulationofwell-beingseatarecompleted.Thisdesignfullydemonstratestheconvenienceofthewell-beingseat,whichnotonlyimprovesthetravelrateofthedisabledandtheaginggroup,butalsogreatlyreducesthephysicalandmentalburdenofthefamily.Moreimportantly,theefficientuseandpromotionvalueofthewell-beingseatmakeitplayatoppriorityroleintheautomobileindustry.KeyWordsrWelfareseat;arner-freetravel;Structuredesign;Three-dimensionalmodeling；AnimationsimulationPaperType:Appliedresearch摘要1AbstractII目录III1绪论41.1 研究背景41.2 研究内容51.3 研究方法51.4 研究意义62汽车福祉座椅综述72.1 汽车福祉座椅研究现状72.1.1 国外研究现状72.1.2 国内研究现状82.2 汽车福祉座椅的功用83汽车福祉座椅结构设计103.1 汽车福祉座椅的设计要求103.2 汽车福祉座椅的设计原则103.3 汽车福祉座椅的基本结构113.4 福祉座椅旋转升降机构的固定153.5 特殊人群独自出行的无障碍设计163.6 汽车福祉座椅的操控模式174福祉座椅三维建模图204.1 SolidWorks软件204.2 SoIidWorks三维建模图20结论24参考文献26致谢28附录I：汽车福祉座椅调查问卷301绪论1.1研究背景上世纪70年代以来，随着人们生活品质的提升以及社会医疗保障的健全，全人类寿命逐年增长，老龄群体也在逐年增加，截止目前为止社会呈老龄化上升态势，世界范围内，残疾率也正随着老龄化与慢性疾病的发展而不断攀升，目前残疾人口超过10亿，约占全球总人口的15%,中国残疾人总数约为8502万，同时中国还面临着严重的年龄结构和生存质量等问题。而这也为无隙碍设计增加了新的挑战，那就是为老年群体和残障人士创建安全的、舒适的环境，尽最大努力满足这些特殊群体对于生活中方方面面的需求。中国老年人口发展趋势如图1.1所示。6r4.8720102015202020252030203520402045中国老年人口发展趋势（亿）图1.1中国老年人口发展趋势当然除了残障人士以及老年群体以外，其他特殊群体也加入到无障碍设计服务群体中来，比如儿童、孕妇等行动不便者，由此无障碍设计理念更多是为了特殊人群而开发的，在国内外政府与社会集体的努力合作下逐渐深入人心。而汽车福祉座椅恰好满足了这些特殊人群在日常出行中的需求，目前中国残疾人总数庞大，所以在日常交通出行上面有许多不可避免地麻烦，叠加天气等客观因素，实地调查中老年人尤其对冬天等车时间长反映尤为强烈。同时，部分老年人对公交车上下台阶较高、上下车吃力等表示不满。这也是为什么大家平时很少在外见到这些特殊群体外出的因素，给大家造成了“特殊群体并没有很多”的假象,事实是这些行动不便的人士才是福祉座椅真正的服务对象。正因为我国的总人口基数庞大，所以更不能忽视老年群体和残障人群在生活品质上的各种需求，通过汽车福祉座椅实现了这些特殊群体在未来不再担心出行不便或者无法出行，让这些特殊群体更方便地、更安全地上下车，从而满足无障碍出行的需求以提升众多家庭的生活质量，进一步来讲，我国的无障碍设计理念在设计理论基础上会更完善。1.2 研究内容针对特殊人群实现无障碍自由乘车出行的需求，本论文对现有的汽车福祉座椅结构设计的基础上，将其改进升华，使老年群体和残障人士出行更安全，更便利，更省心，研究内容主要包括以下几个方面：1 .深入分析了汽车福祉座椅的基本结构，主要由头枕、安全带、调节装置、靠背、坐垫及座椅连杆架等组成。由于汽车福祉座椅中骨架是最基本结构，因此骨架所选用的材料在强度、刚度、硬度上都必须满足硬性标准，以此为目标主要采用高强钢系列的双相钢，这种材料具备无屈服延伸、高加工硬化性能，满足汽车行业需求的同时也满足了汽车福祉座椅轻量化的愿景。2 .汽车福祉座椅的操控模式：基于原有的遥控器调节座椅靠背等设计，以此为借鉴，为实现其便携化，即在操控福祉座椅的升降、旋转及靠背调节命令时选用触控式操作面板；当福祉座椅脱离车身为独立轮椅时，特殊人群操控座椅前进、后退及刹车等模式则选用操纵杆式。3 .基于对特殊人群出行安全的无障碍设计：福祉座椅的实时性和平稳性能保证特殊人群独自出行的安全性。加装三维环境感知系统探测特殊人群独自出行时周围车辆、障碍物、行人等影响安全行驶的外部因素，做到准确获取其位置、尺寸、行径方向等有效信息，并及时提醒特殊人群避开危险外界事物；加装嵌入式突发状况自动报警系统，若福祉座椅在车内遇到车身碰撞事故或成为独立轮椅,特殊人群独自出行时发生侧翻或跌倒等突发事故状况都可以触发自动报警系统;加装GPS位置监测系统，实现对特殊人群独自出行时位置的实时监测，以此方便特殊人群的家人能够及时知晓行踪。无障碍设计在最大程度上保证福祉座椅的实时性和平稳性的同时使特殊人群及其家人更安心。1.3 研究方法研究的课题是汽车福祉座椅，采用的研究方法如下：1.文献研究法：本课题通过中国专利特色数据库、中国学术期刊网以及互联网数据资源等平台进行文献检索，搜集“汽车福祉座椅”相关文献等，通过阅读相关的电子报纸、专利和各类文献期刊，对这些文献进行梳理剖析并总结归纳，为汽车福祉座椅的结构设计奠定了理论基础。2 .观察法：通过走访街道、医院及家属院，观察研究残障人士和老年群体出行方式及乘车时各方面的细节，为设计福祉座椅进一步打下基础。3 .问卷调查法：通过学习理论知识和实地考察，设计了问卷调查，发放给特殊群体，整理调研资料，主要调查的是特殊群体的出行方式与对福祉座椅的了解,包括福祉座椅的优缺点，为设计汽车福祉座椅提供有效信息参考。1.4研究意义汽车座椅作为驾乘者最直接接触的汽车重要部件，但部分特殊群体却并不能实现驾乘出行自由，受此启发，所以本课题通过汽车福祉座椅研究这一问题，不仅是为了在设计方面体现人性化，更是为了残障人士和老年群体，实现将座椅直接从车内通过旋转、升降与分离安全转移到车外至地面，从而完成便携式上下车,使行动不便的特殊人群今后能够无障碍出行。其现实意义是为了响应国家号召共同努力实现残障人士和老年人充分融入并参与社会，为提高特殊人群对生活各方面的需求度，提升为他们做出实质性意义的服务意识，促进对行动不便等特殊要求的理解，这将推进中国乃至人类社会文明发展有着重要的意义和深远的影响。2汽车福祉座椅综述2.1 汽车福祉座椅研究现状2.1.1 国外研究现状“福祉车”一词出自于日本，是指能够让行动不便的人士在乘坐轮椅的情况下可以方便上下的车辆，后来又衍生出了多种多样的形式，而福祉座椅就是其衍生物。随着日本社会中老龄化阶段呈上升趋势，福祉车逐渐普及全国，比起其他欧美地区的无障碍车辆，日本的福祉车种类更丰富、样式更多样化、功能上也更便携和人性化，当然这些能够实现的“主心骨”还得是福祉座椅。随着日本社会的进步和汽车市场的饱和，汽车市场中小型福祉车的销量也迅速增加，据统计,越来越多的日本福祉车开始基于轻型车打造。图2.1日本福祉车历年销量由于各个国家的用车环境有所差异，所以消费者在购买汽车时的喜好有着非常显著的区别。例如在地广人稀的美国，能载人还能拉大型货物的皮卡常年稳居销量榜首，而在交通拥挤的日本，尺寸小巧的轻型车则鹤立鸡群。这也是为什么日本在无障碍设计方面能首屈一指，不仅曾获得世界级美誉，而且凸显了日本民族的精神文化。日本的汽车行业所关注的消费者需求不仅仅是价格、体验、外观设计，更重要的是对于那些老年群体和残障人士来讲，福祉座椅实现了他们无障碍自由出行的梦想，这是人性化的设计更是具有人文关怀的驾驶辅助福利设施。据了解，目前日本的无障碍福祉车数量已经达到3.5万余辆，美国大约2万余辆。日本是全球辅具应用最成熟的市场，其福祉座椅的特点与设计巧思很值得借鉴思考。2.1.2 国内研究现状在无障碍设计方面反观我国汽车市场，不得不承认确实与国外相差甚远，福祉座椅在国内市场还没有完全普及，只有少部分的企业和消费者了解，多数人对福祉座椅并不了解。在几年前，中国汽车市场几乎见不到福祉车的影子，2016年年底,广汽本田在中国市场的展会上首次推出了奥德赛HOnda的量产版福祉车，上汽通用别克G1.8也与之推进，此时中国才有了对福祉车建立初步的认知。近年来，中国品牌也逐渐开始关注这一造福人类的汽车市场，于是可以看到接二连三的汽车企业例如上汽大通、广汽传祺等开始推出本土的福祉车产品，进而为我国福祉车的普及创造了机会也奠定了基础。虽然福祉座椅这个驾驶辅具福利设施在中国仍然是新鲜事物，即便是这样也不能对其失去信心，随着互联网时代的进步，媒体对福祉座椅的关注和大力支持，使消费者对福祉车的了解也逐渐升温，尤其是2019年新冠疫情爆发后，消费者越发的对福祉车投来了好奇的目光。不仅是普通用户对出行需求随着社会的进步和生活品质的提高在逐年改变，其实老年群体和残障人士对出行需求也一直存在，这些特殊用户对用车相关搜索词汇一直在逐年增长，搜索内容覆盖了车辆改装、特殊人群驾驶证考试、道路驾驶相关法律法规等等。随着福祉车的新鲜概念映入用户脑海，关于福祉车的搜索量也迅猛提升。2.2 汽车福祉座椅的功用福祉座椅是将乘员与车身紧密联系在一起的重要车内部件，更重要的是它极好的解决了行动不便的特殊群体的出行问题，其主要的作用是：与普通汽车座椅具有相同的一点是为乘员提供了良好的靠背支撑。福祉座椅给乘员背部分散了集中压力，有效的保障了乘员在车辆行驶或乘坐过程中的平稳性。为乘员提供舒适的乘车环境。福祉座椅中包含各种人性化设计以及特殊配置,减少了其他因素对乘员乘车的影响，更为突出的是减缓由于车身受到外部传来的冲击和震荡。在汽车受到撞击或者重大事故时最大限度地保护乘员的人身安全。安全稳定的配置如头枕与靠背的垫子在一定程度上防止乘员的头部与颈部在汽车发生猛烈碰撞时受到伤害。通过电子控制系统移动轮椅，实现完全脱离汽车作为独立轮椅在户外单独行驶，无需将汽车福祉座椅转换为普通轮椅，通过触控式操作面板完成座椅的上升下降功能，其次汽车福祉座椅从根本上解决了靠他人搀扶、拖抱等方式上下车的烦恼。简而言之，汽车福祉座椅的功能是：针对行动不便的特殊人群所设计的人性化机械装置，能够实现座椅可以直接从车内向外侧旋转移动到车外，并下降至较低位置完成无障碍上下车。由此可见，福祉座椅的安全性、舒适性、便携性是其重中之重的要素，也是研发过程中必须解决的难题。3汽车福祉座椅结构设计1.1 汽车福祉座椅的设计要求根据汽车福祉座椅的功用及性能，设计要求如下：1 .福祉座椅的形状及尺寸应符合国家安全生产标准且使乘员保持适宜的坐姿，并且调整其位置与角度时要保证乘员的舒适性，尤其对于特殊群体而言，操作简易化更是需要特别注意的一点。2 .福祉座椅需要有较好的动态舒适性。指的是当车身在遇到冲击和振动时，座椅能够有效减缓车身带给乘员的撞击感和推背力，面对这些特殊人群要尽可能减轻在乘坐过程中由于车身或座椅的偶发故障而产生的不适感。3 .福祉座椅在材料的力学性能方面应具备足够的强度、硬度、刚度、韧度，保证当乘坐车辆遇到危险事故时，福祉座椅能够有效的保护乘员的安全，从而减轻在此过程中的受伤程度，即福祉座椅的安全性固然在设计中占据首位。4 .满足操作使用简便，产品质量小，尽可能降低产品造价成本。5 .福祉座椅的旋转升降机构安装在汽车底盘下，不影响车门通过性，占用车内空间小。6 .旋转升降机构中每个连杆架结构稳固、运作缓和，当乘员想要上下车进行座椅的升降运动时保证其装置不产生卡壳、迟钝、颠簸或速度异常突变。7 .福祉座椅的坐垫与靠背的材料选择要遵循不同区域采用不同密度和硬度的泡沫软垫。低硬度泡沫用于坐垫前部分与大腿直接相接触的区域；中硬度泡沫用于人体股骨处接触的区域；高硬度泡沫用于靠背和两侧部分。8 .福祉座椅外观与车身内饰包括整车具备协调性。1.2 汽车福祉座椅的设计原则汽车福祉座椅所针对的是行动不便的特殊人群，所以在日常出行中难免会误触到某些操作按键或开关，为避免此类事件的发生，在设计座椅旋转系统的过程中则必须要同时满足的两个条件。1.右侧滑门全开2 .换挡杆挂至P挡只有同时满足上述两条件福祉座椅才会向外旋转伸出，当运行异常、车门未开或未完全打开、安全带未解除收回的情况下，座椅不会运行，确保乘员的人身安全，同时车内安装的蜂鸣器也会随之提示座椅是否安全操作。3 .3汽车福祉座椅的基本结构汽车座椅是逐渐伴随着驾乘员的舒适性和安全性相辅相成而发展的。距今汽车座椅经历了一百多年的发展历史，随着时代的进步，科技的发展，人类的需求在不同层面上也越来越多，就汽车福祉座椅而言，现如今它已不是一个单纯只满足于乘坐和观赏需要的车身内饰，而是关乎到汽车驾乘员的安全性与舒适性并且还能实现特殊人群无障碍出行愿望的系统机械工程产品。汽车福祉座椅一般由头枕、靠背、安全带、调节装置、坐垫及座椅连杆架等组成,福祉座椅骨架是座椅中最基本的结构，分为两部分:靠背骨架与坐垫骨架。1 .头枕汽车福祉座椅的安全头枕作为整车结构中必不可少的安全装置，目前头枕已被国家列入强制性标准的名单。众所周知，安全头枕的主要作用是避免当汽车发生碰撞等交通事故时车内乘员的颈椎和头部在惯性的作用下受到骨折等不同程度的伤害，而头枕则可以在撞击发生时，起到对低头部及颈部受到的冲击给予缓冲，从而保护人体的头部及颈部。在头枕的选择上对于其材质、强度、尺寸以及舒适度等都有严格规定。一般均由半硬质聚氨酯泡沫塑料制作而成，为了使其能与头部和颈部更贴合，它在形状、高度和大小上都兼顾了乘员的安全性与舒适性，目前大多数车辆都采用的是可调节式头枕，为了防止车辆受到猛烈撞击时，乘员的头部或者颈部造成不同程度的伤害。头枕高度调节过高不能减缓头部撞击，高度过低容易造成颈椎骨折。所以乘员在乘坐过程中调节正确且合适的高度尤为重要，尽可能使后脑与头枕的距离足够小，这样车辆在遇到意外事故发生时，头枕才能保护头和颈部。2 .靠背、坐垫靠背顾名思义是乘员背部所接触福祉座椅的垫子，被用来调节乘员在乘坐过程中的舒适度，通过靠背来分担乘员腰部疲劳度。坐垫的主要功用与靠背相类似,同时为了提高乘员乘坐过程中的舒适性同时也改进了透气性，针对特殊人群而言长时间久坐对身体也是一种不可避免的伤害，所以靠背和坐垫的存在大大减弱了途中车身产生的颠簸。靠背和坐垫的基本结构由内至外的顺序大致分为：泡沫、骨架、塑料件、滑轨、护面。图3.1靠背与座椅的基本结构图泡沫不同密度和材质的泡沫会使乘员对福祉座椅产生最直接的感知反馈，其乘坐的舒适度也会与之不同。目前座椅坐垫、靠背内使用的泡沫材料-一般为高回弹软质聚氨酯泡沫。由于乘员对不同汽车类型的泡沫的感知程度是不同的，所以针对为特殊群体服务的福祉车，福祉座椅的靠背和坐垫内里泡沫的选择在保证舒适性的基础上对客户进行评测，以便确定满足性能的同时价格也更满意的材料。(2)骨架靠背骨架和坐垫骨架每侧有一块金属板连接,座椅靠背的旋转轴外部和金属板上部焊在一起。座椅靠背角度调整手柄拉起时,座椅靠背可以绕着转轴相对于金属板旋转，座椅靠背和金属板是相对分离的。金属板下部前后两端各用一颗螺丝和座椅坐垫骨架连接在一起。福祉座椅的骨架材料首要考虑的因素是力学性能，在强度、刚度、硬度上要满足怎样的标准则座椅的材料也就与之确定了。座椅骨架一般用轧制型钢管件与银金件焊接制成，这是因为整体座椅受力后所产生的力矩是一个三角形，这就表示调校器部分的受力达到最大，所以采用管件材料结构是一种较好的选择。靠背骨架材料的选择出于轻量化要求，主要采用高强钢系列的双相钢。这种钢材质具备无屈服延伸、高加工硬化性能，当然为了满足汽车整体行业的需求，不是所有的理想化材料均能被实现，采用轻质材料，例如铝合金、碳纤维等复合材料会比传统钢铁材料更有优势，但是就目前各零部件生产商家出于对工艺设备、工艺技术及成本的顾虑，采用上述超高强度钢是一种满足福祉座椅轻量化要求且具备现实意义的先进钢材。前端连接螺栓座椅靠背旋转轴连接钢板后端连接螺栓图3.2座椅靠背和坐垫骨架连接结构塑料件福祉座椅塑料件作为其中一部分，其主要功用是为了遮掩暴露在外部的金属骨架和连杆架等，其外形、尺寸和外观色彩等都需要去整车内外饰相协调，其优点有质量轻便、吸震性好、设计的自由度高、可塑性强等等，对于福祉座椅来讲，质量轻和体积小无疑是大大减轻了座椅本身的重量和空间，同时也提升了整体座椅的体验感。(4)座椅滑轨福祉座椅滑轨属于座椅的机械构件之一，其主要由调角器、上轨、下轨、锁止机构、调节机构、滚珠或滚柱以及保持架等组成。该构件主要作用是固定福祉座椅并且调节福祉座椅的前后、上下位置以及靠背仰角。为满足不同乘员的体型与其对坐姿的一系列需求，利用调角器调整到适宜的高度和角度。一般对于这种核心构件，在设计选型选材时要求调节精度较高，平顺性较好。在强度和刚度均兼顾的条件下首先考虑高强度钢材，一般抗拉强度在500MPa以上，钢板厚度在1.502.00mm之间，大多采用的是自动连续冲压方式，并且要保证的是钢卷的头、中、尾部以及纵横向、45。方向的强度和刚度要保持足够稳定，当车辆出现失效情况时，滑轨能安全锁止，保证乘车人员的安全。其中滑轨也分为手动型滑轨和电动型滑轨，在结构上，电动型滑轨比手动型滑轨多加装了丝杆和齿轮箱。由于丝杆在滑轨中的运动形式是与螺母做相对旋转，将轴端电机的旋转运动化为直线运动,从而实现高精度高准确的直线位移定位。相比较手动型滑轨的福祉座椅而言，具有丝杆结构的电动型滑轨传动效率更高，滑轨的直线位移运动更高效。(5)护面众所周知，行动不便的残障人士和老年人群使用轮椅的姿势常为坐姿，长时间保持同一姿势时身体难免容易产生疲劳感或不适。在材质选择上会充分考虑到该材料与特殊人群的身体长时间接触时是否更容易产生疲惫感，最大程度减缓身体疲惫度。福祉座椅护面材质一般选用真皮、织物面料与人造革。透气性、舒适性和成本是选材的重要参考因素，在产品和工艺设计条件下满足外观特性方面的要求，满足可裁剪性、可成型性、轻量化等功能要求。织物面料以其合理的价格和良好的透气性在汽车中应用较为广泛，而真皮面料多应用于高档车上，人造革面料多应用于中档车。同时在福祉座椅扶手的设计上，贴合多数老年人正常脊柱生理曲线，对舒适度的把控科学且符合人体工程学。扶手的高度设置与臀部的最低点相距25cm左右，避免老年人由于手臂长时间悬挂在高处而产生酸痛的感觉叫3.安全带安全带作为驾乘人员首要考虑的重要因素，同时也是车辆上被国家强制安装的约束装置。安全带的固定方式不同其分类也不同，分为两点式、三点式和四点式，其中三点式是目前汽车安全带中应用最为广泛的一种。三点式安全带经过汽车生产厂商的大量试验，发现当车身发生剧烈碰撞或其他交通事故时，三点式安全带比两点式安全带更为稳固，正因为它具有良好的兼容性，所以驾乘人员所受的冲击伤害更小。而四点式安全带多数是运用在赛车上或是加装了运动安全座椅的汽车，相比于三点式安全带，四点式安全带更具有压迫性，对于乘员的舒适度上会大打折扣，所以优先考虑选择三点式安全带即可。在材料选择方面，安全带的主要材料是由尼龙、聚酯、聚丙烯等合成纤维所构成。当然安全带不止只有织带这一部分，还有其他零部件组装而成，例如卷收器，它的主要功能是放置织带和锁紧织带被拉出，它也是安全带中最为复杂的一个机械装置。无论是驾驶人员还是福祉座椅所针对的特殊人群，安全带的存在无疑有效保护了驾乘人员的人身安全，营造了一个安全且舒心的驾驶与乘车环境。图3.5三点式安全带3.4福祉座椅旋转升降机构的固定在福祉车后排加装福祉座椅旋转升降机构，福祉座椅在车厢内进出的过程中,为保证给座椅留出进出空间，所以无法做到车厢后排全部安装联排固定座椅，并且旋转升降机构的固定座与旋转座只针对福祉座椅从而无法安装普通座椅。为合理使用车厢内空间，将旋转升降机构中固定座安装在汽车底盘下，同时为提高福祉座椅旋转时的稳定性和平顺性，增加旋转座的高度保证旋转升降机构中电动推杆与减震支撑杆能平顺运行。右侧滑门全开且换挡杆挂至P挡的情况下：1 .旋转升降机构中旋转指令运行：当乘员通过触控式操作面板向福祉座椅发出旋转指令，固定座不发生转动，电机会带动上方旋转座、电动推杆、伸缩驱动件以及座椅本体进行整体旋转0。-90°朝向车外。2 .旋转升降机构中升降指令运行：福祉座椅已完成旋转指令，当乘员通过触控式操作面板向福祉座椅发出升降指令，固定座依然保持不动，电机工作，伸缩驱动件在直形轨道带动折叠连接架进行上下伸缩进而完成福祉座椅的升降功能，从而达到了福祉座椅能够安全下降至地面。3 .旋转升降机构中分离指令运行：当福祉座椅已安全降至地面高度，乘员通过操控座椅壳体上安装的分离按键,此时座椅底部的扭转弹簧使分离装置中压缩偏置弹簧进行拔销运动，螺栓失去束缚，在扭转弹簧的作用下自动旋转掉落，从而完成座椅本体与旋转升降机构的分离。图3.6福祉座椅结构解析图3.5 特殊人群独自出行的无障碍设计福祉座椅的设计要求中位居首位的必然是安全性，为保障特殊人群在出行中避免处于危险状态，从而满足他们对安全的需求，无障碍逐步从专用设计走向通用设计、从特殊照顾走向合理通融，所以需要针对性的对特殊人群无障碍出行的安全性进行无障碍设计。特殊人群出行安全还要保证福祉座椅的实时性和平稳性。在实时性方面，第一，在福祉座椅上加装三维环境感知系统来探测特殊人群独自出行时周围车辆、障碍物、行人等影响安全行驶的外部因素，做到准确获取其位置、尺寸、行径方向等有效信息，并及时提醒特殊人群避开危险外界事物；第二，加装福祉座椅嵌入式突发状况自动报警系统，若福祉座椅在车身内发生车身碰撞或成为独立轮椅在户外行进发生侧翻和跌倒等突发故障状况时都可以触发自动报警系统，这也在很大程度上保障了特殊人群在出行方面的安全性；第三，加装福祉座椅GPS位置监测系统，通过互联网无线连接，实现对特殊人群在外出行位置的实时监测，以此能及时知晓他们的行踪进而保证自主无障碍出行。在平稳性方面，选用在强度、刚度和硬度上都较好的轧制型钢管件与镀金件焊接制成，其具备良好的承载力，而且最为重要的是这样的福祉座椅结构稳定坚固乂耐用，让福祉座椅从外观上看起来粗硕敦实，从而在特殊人群对于福祉座椅的直观感受上多增添了一份安全感。3.6 汽车福祉座椅的操控模式由于汽车福祉座椅最主要的服务对象是行动不便的特殊人群，所以不是所有行动不便者都可以自主掌握福祉座椅的相关操作和运行，基于这一点考虑从简单的结构和操作简易且轻松的设计要求入手，抛开繁琐的结构和复杂的操作流程,保证绝大部分的行动不便者都能自行掌握福祉座椅的操作，在保障福祉座椅自身服务功能完善的同时也要满足其操控的简约性，这样才更容易获得人们的广泛认可和大力支持。图3.7福祉座椅遥控按钮特殊人群中存在着个性差异化，所以考虑在操控福祉座椅的升降及旋转命令时选择触控式操作面板，当福祉座椅脱离车身成为独立轮椅进而特殊人群操控其行进方向时选择操纵杆式，广汽丰田Honda奥德赛福祉车最大亮点来自于其第二排右侧的皮质电动旋转升降座椅，座椅具备ECU智能系统和记忆再生系统，通过遥控或座椅按钮，使福祉座椅灵活向外旋转，椅背自动调节下降至车外，提供便利闾。要注意的一点是，当福祉座椅还未脱离车身时若乘员误触操纵杆，福祉座椅并不执行命令，所以在满足福祉座椅上操纵杆的功能基础上加装误触感应器与车身相连接，此时乘员不必担心是否会在出行过程中由于自身无意触碰操纵杆引发交通安全事故。同时可以考虑在福祉座椅的操控模式方面应用人工智能AI技术，这不仅减少了特殊人群操控轮椅的操作步骤，减轻了他们的操作负担，而且将人工智能AI与汽车行业相结合，真正意义上实现了特殊人群操控福祉座椅的无障碍出行，这就意味着人工智能对汽车行业的发展有着巨大的推动力，也是一次突破性的创新。194福祉座椅三维建模图4.1 SolidWorks软件SolidWorks软件创始于1993年，是全世界第一个在Windows基础上开发的三维机械设计软件，该软件设计的初衷是为每个工程师实现一套具备生产力和现实意义的实体模拟设计系统。社会工业化的发展逐渐提高了人们对性能优良、制造周期快、安全可靠等方面的要求，传统机械及设备受实验条件限制。美国公司研发并总结经验基于CAD软件成功开发SOlidWOrkS三维机械设计软件，性价比高，有较大的上升空间和市场价值，伴随着SolidWorks软件的更新迭代，其性能也在不断优化和升级，目前该软件功能多样，特点鲜明，由于能提供多种设计方案，减少了设计中的错误，从而提高了SOlidWorkS在机械设计软件市场中的地位和产品效果。在本论文中灵活运用了SolidWorks三维机械设计软件绘制汽车福祉座椅的三维建模图与动画仿真。在绘图过程中要注意的是正确合理的选择初始基准面，为后续绘制草图打好基础。4.2 SolidWorks三维建模图首先选择正确的基准面绘制出每个零部件的草图，其次确定零部件草图尺寸,然后通过拉伸指令，扫描绘制大致实体图，最后在装配的过程中注意各零部件正确的装配方式。M;二Q?:<：,一G-,q*.喊一-P：一卜,S40*w>-eSJJnn301a2i图三*三11图4.1头枕三维建模图2一j也W,J2/0Bi>>(E9lCJtdKie.3*三.-KS1-*«cvmwlowMtKWacanMKrw>r>nFM图4.2旋转升降机构三维建模图汽车福祉座椅中旋转升降机构的SolidWorks三维建模图，如图4.2所示。*QB三t*E-E®A一万baaQ图4.3座椅三维建模图汽车福祉座椅本体的SolidWorks三维建模图，如图4.3所示。图4.4福祉座椅三维建模图汽车福祉座椅整体SolidWorks三维建模图，如图4.4所示。23结论本文首先分析了国内外汽车福祉座椅的现状，然后根据目前福祉座椅在我国的发展情况对其在生活中的重要性进行说明，最后在原有福祉座椅结构设计的基础上对其进行改进。主要作用是通过旋转、升降和分离三种机械设计使行动不便的特殊人士安全转移到车外至地面，从而实现特殊人士自由无障碍出行。在本文设计中，主要对汽车福祉座椅的结构设计及三维建模做了以下具体工作：1 .在搜集大量参考文献的基础上，深入分析了国内外汽车福祉座椅的现状,凸显了福祉座椅的必要性和重要意义。2 .基于现有的福祉座椅对其结构设计进行改进，介绍了福祉座椅与旋转升降机构的安装固定与福祉座椅的操控模式，为后续绘制福祉座椅的三维建模图奠定基础。3 .为实现福祉座椅能够多方位保护特殊人群的安全，进而在福祉座椅上加装了三大系统，保障了特殊人群独自出行时的安全性，不仅提高了特殊人群的出行率同时更减轻了其家庭的身心负担。4 .结合上述的理论基础，绘制出汽车福祉座椅的SoIidWorkS三维建模图与动画仿真，从而更形象的体现福祉座椅的可行性。虽然研究设计工作已经告一段落，但是在此次汽车福祉座椅结构设计中也遇到了许多困难，比如由于福祉座椅整体占车内空间大导致加装的车型有一定的局限性，只能加装在SUV、MPV车型中，车内空间宽阔，比如本田奥德赛、奔驰威霆等。由于自身学术水平有限，探究问题的角度和设计思路还比较浅显，在各方面还有些不足之处和一些错误在所难免，请各位老师提出宝贵意见，我将继续改正。2S参考文献11张茫茫,傅将,刘洁,闫媚.面向残障人群的城市公共交通出行服务研究J.包装工程,2022,43(12):199-2002董杨慧，王婷，刘雪杰等.老龄化背景下北京老年人主要出行问题研究J.交通世界,2022(19):2-33李春华.文化生产力与人类文明的跃迁M.北京:北京社会科学出版社,2016:232-2334为每一个人实现自由移动的梦想N.北京,北京日报,2017-06-165陈洁.汽车头枕高度自适应调整控制系统设计J.福州大学学报,2021,49(06):822-8236杨晶.开车上路前必须做好四件事N.山西晚报,2012-11-0971郝飞宇,郭顺.浅谈座椅材料选择与设计J.汽车世界,2019,(07):138崔新康.增加座椅靠背转动角度对BioRlDll假人伤害值的影响研究J.汽车零部件,2022,(10):35-4091郝飞宇,郭顺.浅谈座椅材料选择与设计J.车辆技术,2019/07):1410王叶.基于无障碍理念的老年人电动轮椅设计研究D.安徽:安徽工业大学,2021:42IIJingWang,Shaohua1.iu,NimanWang.Neo4j-BasedAccessibilityDataStorageandRetrievalApplicationResearchIJ.ComputerScienceandApplication,2023,13(3):502-50912Honda奥德赛福祉车J.轿车情报,2017,(12)1131翟滕子.SolidWorks技术在机械设计中的应用J.信息周刊,2014(49)27致谢光阴荏苒，岁月如梭。午后的阳光透过校园的槐树叶映射在我的身上，婆娑的倒影夹杂着花香仿佛在为我演奏一首不舍离别的歌舞，让我产生无限遐想。惋惜的是，我即将离开这承载我本科四年美好回忆的大学校园了。寒窗四载，获益匪浅。桃李不言，下自成蹊。在此感谢我的指导老师，施晓芬老师。在我的论文指导中，每每遇到难点她总会启发我的灵感，悉心指导，孜孜不倦，精益求精。四年的求学之路上，无论是传道授业还是疑难解惑，感谢您的谅解、关爱和包容,或是从论文的选题到最终稿，感谢您的点拨、教诲和激励。最后，祝施晓芬老师身体健康，工作顺利，心想事成。陪伴是最长情的告白。感谢我的父母在二十多余载对我的养育之恩，父母的眼角那是岁月的痕迹，父母是我最坚实的后盾，感谢您们对我无私的奉献和付出，父母之情，无以回报。人的成长像是离离原上草，一边是野火，烧掉稚嫩和莽撞；一边是清风，生出理性和勇气。但愿野火烧不尽的是纯粹，而清风得意，我们永远天真烂漫。29附录I：汽车福祉座椅调查问卷您好！我是来自兰州城市学院的学生，