崔士斌

（天津一汽夏利汽車(chē)股份有限公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中心）

汽車(chē)產(chǎn)品大量進(jìn)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(yàn)越來(lái)越多地為使用者所關(guān)注，乘坐舒適性很大程度上取決于汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)本身，優(yōu)秀的座椅造型不僅在視覺(jué)上給人以美的享受，而且能夠滿(mǎn)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(shí)，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(chē)重要組成部分直接作用于使用者，逐漸成為人們選擇汽車(chē)產(chǎn)品的重要考量。汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)正是為了滿(mǎn)足這些需求而進(jìn)行的創(chuàng)造性工作。

1 汽車(chē)座椅分類(lèi)和組成

汽車(chē)座椅按車(chē)型不同分為普通座椅、運(yùn)動(dòng)座椅和概念座椅。圖1 示出不同座椅造型示意圖。不同的車(chē)型具有各自特定的人機(jī)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(chē)，能夠最大程度的滿(mǎn)足使用者的乘坐舒適性需求；運(yùn)動(dòng)座椅適用于運(yùn)動(dòng)性能優(yōu)越的跑車(chē)或者賽車(chē)，能夠在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下保持駕駛者的坐姿；概念座椅是對(duì)未來(lái)座椅發(fā)展趨勢(shì)的一種探討，通常與概念車(chē)一同出現(xiàn)，其造型與結(jié)構(gòu)均會(huì)突破傳統(tǒng)座椅的基本形式。

汽車(chē)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、坐墊、靠背和頭枕等組成。除了一些基本調(diào)節(jié)功能，高級(jí)座椅還會(huì)配備一些特定功能，如座椅加熱、座椅按摩、座椅通風(fēng)、座椅記憶及電動(dòng)調(diào)節(jié)等等。

2 座椅造型設(shè)計(jì)約束條件

汽車(chē)座椅造型涉及到人機(jī)、審美、結(jié)構(gòu)、工藝及安全等多個(gè)方面，各個(gè)方面相輔相成、缺一不可。

1）目標(biāo)人群。首先要分析車(chē)型的目標(biāo)人群，即面向的主要消費(fèi)群體。車(chē)型內(nèi)飾和外形造型風(fēng)格要與目標(biāo)消費(fèi)人群的審美理念一致。作為整車(chē)的重要組成部分，座椅造型更是要與其整車(chē)風(fēng)格達(dá)到協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。特定的消費(fèi)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(huì)對(duì)座椅的造型風(fēng)格產(chǎn)生重要影響。

2）座椅骨架。座椅骨架是座椅造型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是支撐座椅造型的平臺(tái)，它的基本參數(shù)決定了座椅造型的大致尺寸和比例關(guān)系。座椅骨架的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)成本高，因此很多車(chē)型會(huì)沿用較為成熟的座椅骨架，縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。其它如彈簧、調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、坐墊和靠背等都以骨架為基礎(chǔ)或依附于骨架上。座椅骨架結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

3）人機(jī)工程。人機(jī)工程也是座椅造型的一個(gè)重要考量因素，座椅造型在滿(mǎn)足審美的基礎(chǔ)上還需要適合使用人群自身的特點(diǎn)，乘坐者乘坐時(shí)不應(yīng)該出現(xiàn)不舒服或者受壓迫的感覺(jué)。在進(jìn)行人機(jī)布置時(shí)，H 點(diǎn)是最關(guān)鍵的參數(shù)，它是人體模型的大腿與軀干的鉸接點(diǎn)，用來(lái)確定人體的乘坐位置。R 點(diǎn)稱(chēng)為座椅參考點(diǎn)，是座椅調(diào)節(jié)到最后、最低位置時(shí)的H 點(diǎn)，也是人機(jī)工程布置的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)[1]。

圖3 示出某車(chē)型的座椅人機(jī)布置示意圖。在進(jìn)行座椅設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)前期進(jìn)行清晰定義，需要注意的是在滿(mǎn)足人體乘坐需求的同時(shí)，還要滿(mǎn)足車(chē)型內(nèi)部空間要求。

4）其它。座椅操控主要是考慮座椅調(diào)節(jié)的便利性。設(shè)計(jì)座椅時(shí)，應(yīng)該保證操作者有足夠的空間方便、快捷地調(diào)節(jié)座椅，保證在操作過(guò)程中不會(huì)與周邊物品如門(mén)飾板或中央通道盒等發(fā)生干涉。

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

3 二維創(chuàng)意設(shè)計(jì)

座椅二維創(chuàng)意設(shè)計(jì)是從美學(xué)角度以藝術(shù)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(chǔ)上對(duì)頭枕、靠背、坐墊、塑料件及操作手柄等通過(guò)創(chuàng)意設(shè)計(jì)使其成為有機(jī)的整體，初步設(shè)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(xué)的一些基本原則，包括對(duì)稱(chēng)與均衡、統(tǒng)一與變化、比例與尺度、節(jié)奏與韻律以及過(guò)渡與呼應(yīng)等。合理適度地運(yùn)用這些美學(xué)規(guī)律，能夠有效提升產(chǎn)品的造型效果。圖4 示出某車(chē)座椅造型二維效果圖，其以均勻變化的雙線(xiàn)為主線(xiàn)勾勒出座椅的主要特征。同時(shí)，輔助以回轉(zhuǎn)、韻律的縫制線(xiàn)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(yīng)預(yù)設(shè)座椅的色彩和面料。色彩是作用于人的視覺(jué)器官而引起的色感覺(jué)，是人對(duì)色彩在心理和生理上的反映，是人們?cè)陂L(zhǎng)期實(shí)踐中對(duì)色彩感覺(jué)刺激所形成的經(jīng)驗(yàn)與聯(lián)想的結(jié)果。一般人們?cè)谟^察物體時(shí)，視覺(jué)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(zhì)地。隨著觀看時(shí)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(guān)鍵因素。由于受成本及生產(chǎn)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(jìn)行合理分塊。合理運(yùn)用縫制線(xiàn)也是二維創(chuàng)意的重要內(nèi)容，如圖4所示，座椅靠背與坐墊的主料各有一條縫制線(xiàn)。各輔料同樣按照美學(xué)規(guī)律，通過(guò)縫制線(xiàn)將座椅整體有機(jī)的劃成幾個(gè)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(dá)座椅造型的完整特征，所以有必要在二維創(chuàng)意圖的基礎(chǔ)上構(gòu)建三維造型，用CAS（Computer Aided Styling）數(shù)據(jù)深入造型和細(xì)化特征。CAS 將二維效果圖轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)，全方位和立體化地推敲產(chǎn)品造型特征，并進(jìn)行相關(guān)工程分析，探討造型方案的合理性。

構(gòu)建座椅造型CAS 數(shù)據(jù)，首先按照二維效果圖構(gòu)建三維線(xiàn)框，按照效果圖的大致比例關(guān)系構(gòu)建座椅主要特征?？臻g曲線(xiàn)要求從各個(gè)角度滿(mǎn)足效果圖的造型特征，通過(guò)對(duì)比和修正，達(dá)到完美視覺(jué)效果。運(yùn)用三維數(shù)據(jù)構(gòu)建軟件以數(shù)學(xué)的方法適度分析特征曲線(xiàn)曲率，使三維空間曲線(xiàn)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(chǔ)。

好的曲線(xiàn)決定好的曲面，三維曲線(xiàn)框架搭建完成后進(jìn)入構(gòu)建造型曲面階段，曲面構(gòu)建是對(duì)空間曲線(xiàn)特征的延伸和豐富?？臻g曲線(xiàn)特征控制的范圍內(nèi)包含著無(wú)數(shù)可能的造型曲面，每一個(gè)細(xì)微調(diào)整都會(huì)產(chǎn)生一種造型曲面，每種造型曲面又都存在一定程度的視覺(jué)差異。運(yùn)用美學(xué)的觀點(diǎn)分析二維效果圖，觀察造型光影效果，并且查找各個(gè)特征的相對(duì)位置關(guān)系，通過(guò)調(diào)整控制點(diǎn)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(mǎn)足造型效果的同時(shí)，還需要不斷結(jié)合前期輸入條件進(jìn)行造型曲面的校核，使CAS 數(shù)據(jù)同時(shí)滿(mǎn)足造型與工程的要求。圖5 示出座椅二維轉(zhuǎn)三維數(shù)據(jù)示意圖。

曲面構(gòu)建完成后進(jìn)行工程校核，涉及到操作空間及人機(jī)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(shè)計(jì)的重要意義所在，工程分析能夠保證在汽車(chē)座椅開(kāi)發(fā)后期，減少失誤與反復(fù)，保障開(kāi)發(fā)流程的順利推進(jìn)。

完善細(xì)節(jié)，制作如倒角、縫制線(xiàn)和面料分割線(xiàn)等各造型特征。制作縫制線(xiàn)的時(shí)候還要特別考慮是采用單縫制線(xiàn)還是雙縫制線(xiàn)，不同的縫制線(xiàn)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(xiàn)的設(shè)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(jiǎn)便以及效果整潔。

5 座椅樣件制作

經(jīng)過(guò)工程及工藝結(jié)構(gòu)的可行性分析以及虛擬人機(jī)布置的校核，就能夠以CAS 數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行座椅樣件的制作。座椅樣件首先是用來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的真實(shí)效果，進(jìn)而對(duì)效果進(jìn)行評(píng)審做出改進(jìn)并完善設(shè)計(jì)方案；其次，對(duì)座椅本身的加工制作工藝及工序進(jìn)行初步評(píng)估，從而發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)工程工藝結(jié)構(gòu)等；最重要的是座椅樣件能夠?qū)嶋H裝到車(chē)上進(jìn)行體驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)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(yàn)證、人機(jī)校核及座椅樣件的實(shí)際體驗(yàn)從各個(gè)方面保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及嚴(yán)謹(jǐn)性。經(jīng)過(guò)3～5 輪的評(píng)審驗(yàn)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(biāo)志著座椅造型設(shè)計(jì)的正式完成，座椅造型設(shè)計(jì)也進(jìn)入下游的工程結(jié)構(gòu)制作階段。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)座椅自身造型及造型設(shè)計(jì)方法的研究，可以看出汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)絕對(duì)不是簡(jiǎn)單的藝術(shù)性的形態(tài)塑造，而是涉及到人機(jī)、工程與工藝等方面。文章經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析、全盤(pán)考慮并有機(jī)整合，基本上形成了一套比較完整的汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)方法，從而在其他車(chē)型的座椅造型設(shè)計(jì)過(guò)程中提供有益的指導(dǎo)和借鑒，能夠保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)失誤，提高工作效率以及節(jié)省設(shè)計(jì)成本。