漫谈客车座椅造型设计

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一、设计约束

设计约束是指设计变量间应满足的相互制约和相互依赖的关系。产品造型设计需在给定的约束条件下进行，是通过提取产品的有效约束来建立其约束模型并进行约束求解的过程。约束类型具有多样性。客车座椅造型设计主要的约束条件有:用户需求、人机尺寸、产品结构、色彩及材质等。

(1)用户需求约束。主要包括安全性需求、易用性需求、舒适性需求、美观性需求等约束。

(2)人机尺寸约束。根据GB10000—1988中国成年人人体尺寸［10］和QC/T633—2009客车座椅2项标准中的相关规定，选择合理的成年人尺寸作为参考标准，综合考虑客车内座椅布置要求、人体着衣修正量及乘客自如调整坐姿的空间要求等，明确客车座椅的人机尺寸约束条件。

(3)产品结构约束。客车座椅结构包括座椅骨架、调角器总成、升降器总成、滑轨总成等，涉及产品的各个部件。软垫、扶手、纵横向调节机构、调角机构等部件造型都应符合装配性、安全性和可靠性要求。座椅骨架作为产品结构的核心部件，是承受外部载荷的主要受力部件。软垫造型可提高舒适性，但须依据座椅骨架展开设计，软垫须能包覆靠背骨架。每种造型座椅均应满足静态和靠背后部吸能特性试验要求或者动态试验要求。

(4)色彩及材质约束。色彩应与内饰环境设计风格相协调，客车强调居住性，适当增加明度和变化，营造和谐的氛围。座椅面料须具有舒适性、功能性和装饰性，可分为纺织和皮革2种不同的面料;座椅骨架在保证强度和刚度的前提下，应尽量减轻质量，方便装配和调整;靠背和座垫须采用合适的减振材料，以获得良好的舒适性;扶手、背板、椅腿、搁板、拉手等采用模具化生产，力求造型美观［15］。

二、应用实例

以某系列客车座椅产品造型设计为例，通过对客车座椅的模块划分，分析各模块与设计约束条件之间的关系，从而确立产品平台，并基于同一产品平台快速生成系列化、模块化的客车座椅外观造型。

1.座椅模块与设计约束客车乘客座椅结合QC/T633—2009规范进行模块划分。座椅模块与设计约束条件之间存在着不同程度的制约关系。

2.确立产品平台座椅骨架模块受到产品结构约束条件的严格限制，通过静强度特性分析、动强度特性分析等试验程序，符合GB13057—2003客车座椅及其车辆固定件的强度的相关规定。座椅软垫模块受到人机尺寸约束条件的严格限制，中对客车座椅人机尺寸的数值或取值范围，结合座椅骨架模块，确定软垫的外形尺寸和角度。产品平台是用来开发系列变形产品的一组通用模块和接口。座椅骨架模块和软垫模块是用户的基本需求，并分别受到产品结构和人机尺寸的严格约束，在满足各项标准要求和经过一定时间市场检验的条件下，将被定型并延续使用。因此，座椅骨架模块和软垫模块构成了基础的产品平台。依靠成熟的产品平台，根据用户的不同需求，仅通过对面料模块、扶手模块和安装件模块的设计，即可快速确定用户所需的最终产品。

3.基于产品平台展开的快速造型设计根据用户输入的“清新、简约”造型意象定位，对扶手、安装件和面料模块展开造型设计。采用浅蓝色与乳白色的皮质面料和工程塑料的安装件诠释“清新”的造型意象;以“天鹅”为原型，通过简洁流畅的曲线对面料、扶手及背板进行形态塑造和层次划分，诠释“简约”的造型意象。在产品平台基础上，快速生成了用户所需的最终造型方案。

4.系列衍生方案的快速设计根据用户输入的“素雅、商务”造型意象定位，以“礼帽”为原型，从黑色皮纹镶边的中扶手设计入手，辅以褐色系的真皮面料，快速生成用户所需的最终造型方案B。根据用户输入的“热情、活跃”造型意象定位，以“火烈鸟”为原型，从红白结合的中扶手形态设计入手，辅以大块面的红色面料划分，快速生成用户所需的最终造型方案C。

三、结论

依靠成熟的产品平台，根据用户需求，结合产品造型意象，可快速塑造出系列化、模块化的客车座椅外观造型。增强了企业对市场环境变化的快速响应能力，提升了企业产品造型的效率，提高了企业的设计开发质量。

作者：林敬亭单位：华侨大学机电及自动化学院