汽车座椅造型设计

崔士斌

（天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心）

汽车产品大量进入人们生活，人们已经不仅仅局限于外形的美观程度。乘坐体验越来越多地为使用者所关注，乘坐舒适性很大程度上取决于汽车座椅设计本身，优秀的座椅造型不仅在视觉上给人以美的享受，而且能够满足使用者的乘坐需求，保证乘客在各种驾驶状态下都具有较好的乘坐舒适性。同时，紧急情况下还能够保障驾驶者的安全，避免受到不必要的伤害。座椅作为乘用车重要组成部分直接作用于使用者，逐渐成为人们选择汽车产品的重要考量。汽车座椅造型设计正是为了满足这些需求而进行的创造性工作。

1 汽车座椅分类和组成

汽车座椅按车型不同分为普通座椅、运动座椅和概念座椅。图1 示出不同座椅造型示意图。不同的车型具有各自特定的人机布置、乘坐姿态，因此座椅也具有各自不同的造型形式。普通座椅适用于家庭乘用车，能够最大程度的满足使用者的乘坐舒适性需求；运动座椅适用于运动性能优越的跑车或者赛车，能够在剧烈运动状态下保持驾驶者的坐姿；概念座椅是对未来座椅发展趋势的一种探讨，通常与概念车一同出现，其造型与结构均会突破传统座椅的基本形式。

汽车座椅按照使用方式还可以分为主驾座椅、副驾座椅、后排座椅及儿童座椅等。座椅本身一般由骨架、塑料覆盖件、调节机构、坐垫、靠背和头枕等组成。除了一些基本调节功能，高级座椅还会配备一些特定功能，如座椅加热、座椅按摩、座椅通风、座椅记忆及电动调节等等。

2 座椅造型设计约束条件

汽车座椅造型涉及到人机、审美、结构、工艺及安全等多个方面，各个方面相辅相成、缺一不可。

1）目标人群。首先要分析车型的目标人群，即面向的主要消费群体。车型内饰和外形造型风格要与目标消费人群的审美理念一致。作为整车的重要组成部分，座椅造型更是要与其整车风格达到协调与统一。特定的消费群体具有特定的生活方式以及生活品味，不同的年龄、收入和性别等也会对座椅的造型风格产生重要影响。

2）座椅骨架。座椅骨架是座椅造型设计的基础，是支撑座椅造型的平台，它的基本参数决定了座椅造型的大致尺寸和比例关系。座椅骨架的开发周期长，开发成本高，因此很多车型会沿用较为成熟的座椅骨架，缩短开发周期，节约开发成本。其它如弹簧、调节结构、坐垫和靠背等都以骨架为基础或依附于骨架上。座椅骨架结构，如图2所示。

3）人机工程。人机工程也是座椅造型的一个重要考量因素，座椅造型在满足审美的基础上还需要适合使用人群自身的特点，乘坐者乘坐时不应该出现不舒服或者受压迫的感觉。在进行人机布置时，H 点是最关键的参数，它是人体模型的大腿与躯干的铰接点，用来确定人体的乘坐位置。R 点称为座椅参考点，是座椅调节到最后、最低位置时的H 点，也是人机工程布置的一个基准点[1]。

图3 示出某车型的座椅人机布置示意图。在进行座椅设计时需要考虑到坐垫到小腿的空间、坐垫的宽度和靠背的宽度等。这些数据要在设计前期进行清晰定义，需要注意的是在满足人体乘坐需求的同时，还要满足车型内部空间要求。

4）其它。座椅操控主要是考虑座椅调节的便利性。设计座椅时，应该保证操作者有足够的空间方便、快捷地调节座椅，保证在操作过程中不会与周边物品如门饰板或中央通道盒等发生干涉。

座椅设计还需要考虑头枕与头部的空间，既要保证驾驶时颈部的舒适性，又要保证在发生碰撞的情况下，头枕对于头部和颈部的保护。

3 二维创意设计

座椅二维创意设计是从美学角度以艺术性的手法塑造座椅形体，以二维效果图的形式表现座椅造型。在前期输入的基础上对头枕、靠背、坐垫、塑料件及操作手柄等通过创意设计使其成为有机的整体，初步设定座椅的造型特征。

造型本身具有一定的规律性以及美学的一些基本原则，包括对称与均衡、统一与变化、比例与尺度、节奏与韵律以及过渡与呼应等。合理适度地运用这些美学规律，能够有效提升产品的造型效果。图4 示出某车座椅造型二维效果图，其以均匀变化的双线为主线勾勒出座椅的主要特征。同时，辅助以回转、韵律的缝制线作为分割，使得整体造型稳重而富于变化。

效果图阶段还应预设座椅的色彩和面料。色彩是作用于人的视觉器官而引起的色感觉，是人对色彩在心理和生理上的反映，是人们在长期实践中对色彩感觉刺激所形成的经验与联想的结果。一般人们在观察物体时，视觉感受的次序首先是它的色彩，其次才是它的形体，最后是它的质地。随着观看时间的延续，5 min后色彩和形体的分量才各占一半[2]。

色彩美的法则与形体美的法则是统一的，此外还要考虑座椅面料的合理搭配，面料又分为主料和辅料，主料和辅料的合理搭配也是影响座椅整体效果的关键因素。由于受成本及生产工艺的限制，座椅不可能用整块面料包覆，所以有必要将面料进行合理分块。合理运用缝制线也是二维创意的重要内容，如图4所示，座椅靠背与坐垫的主料各有一条缝制线。各辅料同样按照美学规律，通过缝制线将座椅整体有机的划成几个部分。

4 座椅造型三维数据

二维创意图和效果图并不能完全表达座椅造型的完整特征，所以有必要在二维创意图的基础上构建三维造型，用CAS（Computer Aided Styling）数据深入造型和细化特征。CAS 将二维效果图转化为三维数据，全方位和立体化地推敲产品造型特征，并进行相关工程分析，探讨造型方案的合理性。

构建座椅造型CAS 数据，首先按照二维效果图构建三维线框，按照效果图的大致比例关系构建座椅主要特征。空间曲线要求从各个角度满足效果图的造型特征，通过对比和修正，达到完美视觉效果。运用三维数据构建软件以数学的方法适度分析特征曲线曲率，使三维空间曲线光顺和流畅，从而为下一阶段创建造型曲面打下良好的基础。

好的曲线决定好的曲面，三维曲线框架搭建完成后进入构建造型曲面阶段，曲面构建是对空间曲线特征的延伸和丰富。空间曲线特征控制的范围内包含着无数可能的造型曲面，每一个细微调整都会产生一种造型曲面，每种造型曲面又都存在一定程度的视觉差异。运用美学的观点分析二维效果图，观察造型光影效果，并且查找各个特征的相对位置关系，通过调整控制点等曲面基本元素，找到最能体现创意效果的造型曲面。在满足造型效果的同时，还需要不断结合前期输入条件进行造型曲面的校核，使CAS 数据同时满足造型与工程的要求。图5 示出座椅二维转三维数据示意图。

曲面构建完成后进行工程校核，涉及到操作空间及人机布置等。工程分析的尽早介入是CAS 数据融入座椅造型设计的重要意义所在，工程分析能够保证在汽车座椅开发后期，减少失误与反复，保障开发流程的顺利推进。

完善细节，制作如倒角、缝制线和面料分割线等各造型特征。制作缝制线的时候还要特别考虑是采用单缝制线还是双缝制线，不同的缝制线形式有不同的造型断面，数据的制作方式也不一样。面料分割线的设定要充分考虑制作工艺的可行性及合理性，尽量保证制作简便以及效果整洁。

5 座椅样件制作

经过工程及工艺结构的可行性分析以及虚拟人机布置的校核，就能够以CAS 数据为依据进行座椅样件的制作。座椅样件首先是用来验证数据的真实效果，进而对效果进行评审做出改进并完善设计方案；其次，对座椅本身的加工制作工艺及工序进行初步评估，从而发现并改进工程工艺结构等；最重要的是座椅样件能够实际装到车上进行体验，验证设计的准确性、操作的便利性以及乘坐的舒适性。

6 数据锁定

大量的工程和工艺验证、人机校核及座椅样件的实际体验从各个方面保证了数据的准确性及严谨性。经过3～5 轮的评审验证，基本上就可以完成最终A 面并锁定造型数据。座椅造型外表面数据的最终锁定，标志着座椅造型设计的正式完成，座椅造型设计也进入下游的工程结构制作阶段。

7 结语

通过对座椅自身造型及造型设计方法的研究，可以看出汽车座椅造型设计绝对不是简单的艺术性的形态塑造，而是涉及到人机、工程与工艺等方面。文章经过详细分析、全盘考虑并有机整合，基本上形成了一套比较完整的汽车座椅造型设计方法，从而在其他车型的座椅造型设计过程中提供有益的指导和借鉴，能够保证设计质量，减少设计失误，提高工作效率以及节省设计成本。