漫談客車座椅造型設計

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一、設計約束

設計約束是指設計變量間應滿足的相互制約和相互依賴的關系。產品造型設計需在給定的約束條件下進行，是通過提取產品的有效約束來建立其約束模型并進行約束求解的過程。約束類型具有多樣性。客車座椅造型設計主要的約束條件有:用戶需求、人機尺寸、產品結構、色彩及材質等。

(1)用戶需求約束。主要包括安全性需求、易用性需求、舒適性需求、美觀性需求等約束。

(2)人機尺寸約束。根據GB10000—1988中國成年人人體尺寸［10］和QC/T633—2009客車座椅2項標準中的相關規定，選擇合理的成年人尺寸作為參考標準，綜合考慮客車內座椅布置要求、人體著衣修正量及乘客自如調整坐姿的空間要求等，明確客車座椅的人機尺寸約束條件。

(3)產品結構約束?？蛙囎谓Y構包括座椅骨架、調角器總成、升降器總成、滑軌總成等，涉及產品的各個部件。軟墊、扶手、縱橫向調節機構、調角機構等部件造型都應符合裝配性、安全性和可靠性要求。座椅骨架作為產品結構的核心部件，是承受外部載荷的主要受力部件。軟墊造型可提高舒適性，但須依據座椅骨架展開設計，軟墊須能包覆靠背骨架。每種造型座椅均應滿足靜態和靠背后部吸能特性試驗要求或者動態試驗要求。

(4)色彩及材質約束。色彩應與內飾環境設計風格相協調，客車強調居住性，適當增加明度和變化，營造和諧的氛圍。座椅面料須具有舒適性、功能性和裝飾性，可分為紡織和皮革2種不同的面料;座椅骨架在保證強度和剛度的前提下，應盡量減輕質量，方便裝配和調整;靠背和座墊須采用合適的減振材料，以獲得良好的舒適性;扶手、背板、椅腿、擱板、拉手等采用模具化生產，力求造型美觀［15］。

二、應用實例

以某系列客車座椅產品造型設計為例，通過對客車座椅的模塊劃分，分析各模塊與設計約束條件之間的關系，從而確立產品平臺，并基于同一產品平臺快速生成系列化、模塊化的客車座椅外觀造型。

1.座椅模塊與設計約束客車乘客座椅結合QC/T633—2009規范進行模塊劃分。座椅模塊與設計約束條件之間存在著不同程度的制約關系。

2.確立產品平臺座椅骨架模塊受到產品結構約束條件的嚴格限制，通過靜強度特性分析、動強度特性分析等試驗程序，符合GB13057—2003客車座椅及其車輛固定件的強度的相關規定。座椅軟墊模塊受到人機尺寸約束條件的嚴格限制，中對客車座椅人機尺寸的數值或取值范圍，結合座椅骨架模塊，確定軟墊的外形尺寸和角度。產品平臺是用來開發系列變形產品的一組通用模塊和接口。座椅骨架模塊和軟墊模塊是用戶的基本需求，并分別受到產品結構和人機尺寸的嚴格約束，在滿足各項標準要求和經過一定時間市場檢驗的條件下，將被定型并延續使用。因此，座椅骨架模塊和軟墊模塊構成了基礎的產品平臺。依靠成熟的產品平臺，根據用戶的不同需求，僅通過對面料模塊、扶手模塊和安裝件模塊的設計，即可快速確定用戶所需的最終產品。

3.基于產品平臺展開的快速造型設計根據用戶輸入的“清新、簡約”造型意象定位，對扶手、安裝件和面料模塊展開造型設計。采用淺藍色與乳白色的皮質面料和工程塑料的安裝件詮釋“清新”的造型意象;以“天鵝”為原型，通過簡潔流暢的曲線對面料、扶手及背板進行形態塑造和層次劃分，詮釋“簡約”的造型意象。在產品平臺基礎上，快速生成了用戶所需的最終造型方案。

4.系列衍生方案的快速設計根據用戶輸入的“素雅、商務”造型意象定位，以“禮帽”為原型，從黑色皮紋鑲邊的中扶手設計入手，輔以褐色系的真皮面料，快速生成用戶所需的最終造型方案B。根據用戶輸入的“熱情、活躍”造型意象定位，以“火烈鳥”為原型，從紅白結合的中扶手形態設計入手，輔以大塊面的紅色面料劃分，快速生成用戶所需的最終造型方案C。

三、結論

依靠成熟的產品平臺，根據用戶需求，結合產品造型意象，可快速塑造出系列化、模塊化的客車座椅外觀造型。增強了企業對市場環境變化的快速響應能力，提升了企業產品造型的效率，提高了企業的設計開發質量。

作者：林敬亭單位：華僑大學機電及自動化學院