汽車座椅造型設計

崔士斌

（天津一汽夏利汽車股份有限公司產品開發(fā)中心）

汽車產品大量進入人們生活，人們已經(jīng)不僅僅局限于外形的美觀程度。乘坐體驗越來越多地為使用者所關注，乘坐舒適性很大程度上取決于汽車座椅設計本身，優(yōu)秀的座椅造型不僅在視覺上給人以美的享受，而且能夠滿足使用者的乘坐需求，保證乘客在各種駕駛狀態(tài)下都具有較好的乘坐舒適性。同時，緊急情況下還能夠保障駕駛者的安全，避免受到不必要的傷害。座椅作為乘用車重要組成部分直接作用于使用者，逐漸成為人們選擇汽車產品的重要考量。汽車座椅造型設計正是為了滿足這些需求而進行的創(chuàng)造性工作。

1 汽車座椅分類和組成

汽車座椅按車型不同分為普通座椅、運動座椅和概念座椅。圖1 示出不同座椅造型示意圖。不同的車型具有各自特定的人機布置、乘坐姿態(tài)，因此座椅也具有各自不同的造型形式。普通座椅適用于家庭乘用車，能夠最大程度的滿足使用者的乘坐舒適性需求；運動座椅適用于運動性能優(yōu)越的跑車或者賽車，能夠在劇烈運動狀態(tài)下保持駕駛者的坐姿；概念座椅是對未來座椅發(fā)展趨勢的一種探討，通常與概念車一同出現(xiàn)，其造型與結構均會突破傳統(tǒng)座椅的基本形式。

汽車座椅按照使用方式還可以分為主駕座椅、副駕座椅、后排座椅及兒童座椅等。座椅本身一般由骨架、塑料覆蓋件、調節(jié)機構、坐墊、靠背和頭枕等組成。除了一些基本調節(jié)功能，高級座椅還會配備一些特定功能，如座椅加熱、座椅按摩、座椅通風、座椅記憶及電動調節(jié)等等。

2 座椅造型設計約束條件

汽車座椅造型涉及到人機、審美、結構、工藝及安全等多個方面，各個方面相輔相成、缺一不可。

1）目標人群。首先要分析車型的目標人群，即面向的主要消費群體。車型內飾和外形造型風格要與目標消費人群的審美理念一致。作為整車的重要組成部分，座椅造型更是要與其整車風格達到協(xié)調與統(tǒng)一。特定的消費群體具有特定的生活方式以及生活品味，不同的年齡、收入和性別等也會對座椅的造型風格產生重要影響。

2）座椅骨架。座椅骨架是座椅造型設計的基礎，是支撐座椅造型的平臺，它的基本參數(shù)決定了座椅造型的大致尺寸和比例關系。座椅骨架的開發(fā)周期長，開發(fā)成本高，因此很多車型會沿用較為成熟的座椅骨架，縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。其它如彈簧、調節(jié)結構、坐墊和靠背等都以骨架為基礎或依附于骨架上。座椅骨架結構，如圖2所示。

3）人機工程。人機工程也是座椅造型的一個重要考量因素，座椅造型在滿足審美的基礎上還需要適合使用人群自身的特點，乘坐者乘坐時不應該出現(xiàn)不舒服或者受壓迫的感覺。在進行人機布置時，H 點是最關鍵的參數(shù)，它是人體模型的大腿與軀干的鉸接點，用來確定人體的乘坐位置。R 點稱為座椅參考點，是座椅調節(jié)到最后、最低位置時的H 點，也是人機工程布置的一個基準點[1]。

圖3 示出某車型的座椅人機布置示意圖。在進行座椅設計時需要考慮到坐墊到小腿的空間、坐墊的寬度和靠背的寬度等。這些數(shù)據(jù)要在設計前期進行清晰定義，需要注意的是在滿足人體乘坐需求的同時，還要滿足車型內部空間要求。

4）其它。座椅操控主要是考慮座椅調節(jié)的便利性。設計座椅時，應該保證操作者有足夠的空間方便、快捷地調節(jié)座椅，保證在操作過程中不會與周邊物品如門飾板或中央通道盒等發(fā)生干涉。

座椅設計還需要考慮頭枕與頭部的空間，既要保證駕駛時頸部的舒適性，又要保證在發(fā)生碰撞的情況下，頭枕對于頭部和頸部的保護。

3 二維創(chuàng)意設計

座椅二維創(chuàng)意設計是從美學角度以藝術性的手法塑造座椅形體，以二維效果圖的形式表現(xiàn)座椅造型。在前期輸入的基礎上對頭枕、靠背、坐墊、塑料件及操作手柄等通過創(chuàng)意設計使其成為有機的整體，初步設定座椅的造型特征。

造型本身具有一定的規(guī)律性以及美學的一些基本原則，包括對稱與均衡、統(tǒng)一與變化、比例與尺度、節(jié)奏與韻律以及過渡與呼應等。合理適度地運用這些美學規(guī)律，能夠有效提升產品的造型效果。圖4 示出某車座椅造型二維效果圖，其以均勻變化的雙線為主線勾勒出座椅的主要特征。同時，輔助以回轉、韻律的縫制線作為分割，使得整體造型穩(wěn)重而富于變化。

效果圖階段還應預設座椅的色彩和面料。色彩是作用于人的視覺器官而引起的色感覺，是人對色彩在心理和生理上的反映，是人們在長期實踐中對色彩感覺刺激所形成的經(jīng)驗與聯(lián)想的結果。一般人們在觀察物體時，視覺感受的次序首先是它的色彩，其次才是它的形體，最后是它的質地。隨著觀看時間的延續(xù)，5 min后色彩和形體的分量才各占一半[2]。

色彩美的法則與形體美的法則是統(tǒng)一的，此外還要考慮座椅面料的合理搭配，面料又分為主料和輔料，主料和輔料的合理搭配也是影響座椅整體效果的關鍵因素。由于受成本及生產工藝的限制，座椅不可能用整塊面料包覆，所以有必要將面料進行合理分塊。合理運用縫制線也是二維創(chuàng)意的重要內容，如圖4所示，座椅靠背與坐墊的主料各有一條縫制線。各輔料同樣按照美學規(guī)律，通過縫制線將座椅整體有機的劃成幾個部分。

4 座椅造型三維數(shù)據(jù)

二維創(chuàng)意圖和效果圖并不能完全表達座椅造型的完整特征，所以有必要在二維創(chuàng)意圖的基礎上構建三維造型，用CAS（Computer Aided Styling）數(shù)據(jù)深入造型和細化特征。CAS 將二維效果圖轉化為三維數(shù)據(jù)，全方位和立體化地推敲產品造型特征，并進行相關工程分析，探討造型方案的合理性。

構建座椅造型CAS 數(shù)據(jù)，首先按照二維效果圖構建三維線框，按照效果圖的大致比例關系構建座椅主要特征。空間曲線要求從各個角度滿足效果圖的造型特征，通過對比和修正，達到完美視覺效果。運用三維數(shù)據(jù)構建軟件以數(shù)學的方法適度分析特征曲線曲率，使三維空間曲線光順和流暢，從而為下一階段創(chuàng)建造型曲面打下良好的基礎。

好的曲線決定好的曲面，三維曲線框架搭建完成后進入構建造型曲面階段，曲面構建是對空間曲線特征的延伸和豐富。空間曲線特征控制的范圍內包含著無數(shù)可能的造型曲面，每一個細微調整都會產生一種造型曲面，每種造型曲面又都存在一定程度的視覺差異。運用美學的觀點分析二維效果圖，觀察造型光影效果，并且查找各個特征的相對位置關系，通過調整控制點等曲面基本元素，找到最能體現(xiàn)創(chuàng)意效果的造型曲面。在滿足造型效果的同時，還需要不斷結合前期輸入條件進行造型曲面的校核，使CAS 數(shù)據(jù)同時滿足造型與工程的要求。圖5 示出座椅二維轉三維數(shù)據(jù)示意圖。

曲面構建完成后進行工程校核，涉及到操作空間及人機布置等。工程分析的盡早介入是CAS 數(shù)據(jù)融入座椅造型設計的重要意義所在，工程分析能夠保證在汽車座椅開發(fā)后期，減少失誤與反復，保障開發(fā)流程的順利推進。

完善細節(jié)，制作如倒角、縫制線和面料分割線等各造型特征。制作縫制線的時候還要特別考慮是采用單縫制線還是雙縫制線，不同的縫制線形式有不同的造型斷面，數(shù)據(jù)的制作方式也不一樣。面料分割線的設定要充分考慮制作工藝的可行性及合理性，盡量保證制作簡便以及效果整潔。

5 座椅樣件制作

經(jīng)過工程及工藝結構的可行性分析以及虛擬人機布置的校核，就能夠以CAS 數(shù)據(jù)為依據(jù)進行座椅樣件的制作。座椅樣件首先是用來驗證數(shù)據(jù)的真實效果，進而對效果進行評審做出改進并完善設計方案；其次，對座椅本身的加工制作工藝及工序進行初步評估，從而發(fā)現(xiàn)并改進工程工藝結構等；最重要的是座椅樣件能夠實際裝到車上進行體驗，驗證設計的準確性、操作的便利性以及乘坐的舒適性。

6 數(shù)據(jù)鎖定

大量的工程和工藝驗證、人機校核及座椅樣件的實際體驗從各個方面保證了數(shù)據(jù)的準確性及嚴謹性。經(jīng)過3～5 輪的評審驗證，基本上就可以完成最終A 面并鎖定造型數(shù)據(jù)。座椅造型外表面數(shù)據(jù)的最終鎖定，標志著座椅造型設計的正式完成，座椅造型設計也進入下游的工程結構制作階段。

7 結語

通過對座椅自身造型及造型設計方法的研究，可以看出汽車座椅造型設計絕對不是簡單的藝術性的形態(tài)塑造，而是涉及到人機、工程與工藝等方面。文章經(jīng)過詳細分析、全盤考慮并有機整合，基本上形成了一套比較完整的汽車座椅造型設計方法，從而在其他車型的座椅造型設計過程中提供有益的指導和借鑒，能夠保證設計質量，減少設計失誤，提高工作效率以及節(jié)省設計成本。