汽車座椅人機(jī)工程的設(shè)計分析

盧鴻劍

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西柳州545007）

汽車座椅人機(jī)工程的設(shè)計分析

盧鴻劍

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西柳州545007）

為了使得汽車座椅人機(jī)工程比較舒適，本文主要研究了汽車座椅的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計，針對現(xiàn)在在汽車座椅設(shè)計中所存在的一些問題，力求找到具體的措施來解決此問題，以此來推動我國汽車行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。在進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計時，必須根據(jù)人們的需求進(jìn)行，只有滿足了人們的需求，才會得以接受和暢銷，才會創(chuàng)造更多的財富。希望本文的研究有助于推動汽車業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

汽車座椅；人機(jī)工程；設(shè)計分析

前言

眾所周知，駕駛員在開車時一直都是坐在座椅上的，因此，對于駕駛員來說，該汽車座椅的舒適性是極為關(guān)鍵的，在進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計時，一定要本著科學(xué)性和人性化的要求，只有這樣，駕駛員在進(jìn)行開車時，其動作的實施都與該汽車座椅的設(shè)計是有關(guān)的。因此，在進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計時，本著人機(jī)工程學(xué)，將汽車座椅與駕駛員完全融合起來，盡量避免交通事故的發(fā)生。

1 駕駛座椅對疲勞的影響分析

將設(shè)計出來的座椅來滿足人機(jī)工程學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)是利用人機(jī)工程學(xué)來設(shè)計汽車座椅的目的，所以說，在一定程度上，對于汽車座椅的設(shè)計也是針對駕駛員的舒適性來進(jìn)行設(shè)計的。可想而知，對于汽車座椅舒適性的影響因素有很多，以人機(jī)工程學(xué)原理為基礎(chǔ)，本著汽車座椅與人機(jī)工程的融合的思想，所以說要對汽車座椅舒適性的影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析。汽車座椅的最終作用主體是駕駛員，也是對該座椅舒適性進(jìn)行評價的主體，評價方面主要包括心理因素和生理因素兩方面。

1.1 人體生理特性分析

對于人體的生理特性分析主要包括以下兩個方面：

（1）坐姿時脊柱的形態(tài)。當(dāng)人處于坐著的狀態(tài)時，是由脊柱、骨盆、腿和腳來支撐身體的，其中脊柱很關(guān)鍵。當(dāng)坐姿不同時，脊柱的形態(tài)也不同，所以說，只有當(dāng)進(jìn)行座椅的設(shè)計時，力求座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸使得駕駛員的脊柱形態(tài)是處于自然放松態(tài)的，那么駕駛員腰椎的負(fù)荷和腰背部肌肉的負(fù)荷才能大大減小，駕駛員才不容易感到疲勞。

（2）坐姿體壓分布，而對于坐姿體壓分布來說，又包括坐墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。對于坐墊上的體壓分布來說，對于人體來說，最能忍受壓力的部分就是坐骨結(jié)節(jié)，而大腿下面則是不適合承受重壓的。所以說，在進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計時，也要根據(jù)不同部位承受不同壓力的特點，使得坐骨出可承受壓力最大，向其周圍依次減少。對于靠背上的體壓分布來說，其分布是不均勻的，在進(jìn)行座椅的設(shè)計時，可以主要集中在腰椎，其余部位壓力依次較少。

1.2 座椅對舒適性的影響

座椅對舒適性的影響主要包括以下四方面：①各部貼合度，只有當(dāng)座椅靠背的形狀和坐墊的形狀與大腿的底面的形狀和臀部的形狀相貼合時，這樣接觸面積和部位才容易改變，座椅的舒適性才有利于提高。②橫向穩(wěn)定性，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時，駕駛員要承受橫向加速度，相對應(yīng)的就要加高座椅的側(cè)面，用兩跨和大腿來承受壓力，這樣可使駕駛員身體保持平衡。③腰背支承度，應(yīng)該提供形狀和位置兩方面合適的支撐。④乘坐軟硬感，硬的座椅不容易使人產(chǎn)生疲勞，但與身體的貼合度差，也會使疲勞感增加。

1.3 環(huán)境分析

對于環(huán)境的分析主要包括振動和溫濕度兩個方面，對于振動來說，其會影響身體的生物動態(tài)反應(yīng)行為、生理反應(yīng)、性能減退和敏感度障礙等。座椅減震性差，容易引起疲勞，座椅表面的溫濕度也會影響人體的背部、臀部和下體部位的散熱性，如果溫濕度特性與人體生理機(jī)能不適時，則容易引起疲勞。

2 汽車座椅的人機(jī)工程設(shè)計

2.1 設(shè)計的綜合要求

在設(shè)計汽車座椅時要注意以下五個方面：①貼合感，要保證汽車座椅的靠背和座椅靠墊的形狀與駕駛員的身體貼合，包括后背、臀部和大腿等，都盡量使其貼合，只有這樣才能依據(jù)駕駛員的體型針對接觸面積進(jìn)行改良。②橫向穩(wěn)定性，在駕車的過程中，不可避免的是一定會經(jīng)過轉(zhuǎn)彎路段，那么在轉(zhuǎn)彎時，必須承受橫向加速度，那么對于駕駛員來說，就會出現(xiàn)擺動。所以說，在轉(zhuǎn)彎時，要想保證駕駛員的穩(wěn)定性，要想使駕駛員的身體保持端正，那么就必須加高座椅的兩邊，在這種情況下，即使駕駛員要承受橫向加速度，那么他們的兩跨和大腿可以起作用，這樣就可以使得駕駛員的穩(wěn)定性得以保持。③腰背的支撐。在設(shè)計汽車座椅時的關(guān)鍵目標(biāo)是支撐駕駛員的腰部和背部，使駕駛員有一定的舒適度，盡量減少駕駛員身體的損傷。所以要進(jìn)行兩點支撐。④軟硬感，硬的座椅比軟的座椅在減輕駕駛員的疲勞感方面更有效果，但是也要綜合考慮汽車座椅與駕駛員的貼合度等來對座椅的軟硬進(jìn)行合理的控制，并不是一味的來設(shè)計硬座，以減少駕駛員的疲勞。⑤振動的舒適性，在進(jìn)行座椅的設(shè)計時必須要充分考慮振動的舒適性，這也是很關(guān)鍵的。

2.2 座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù)

要想保證駕駛員在駕駛時，能有一個比較舒適的駕駛體驗，那么對于汽車座椅來說，其舒適性主要包括以下三個方面：①振動的舒適性；②坐姿的舒適性；③操作的舒適性。其中，對于振動的舒適性來說，它是比較隨機(jī)的，不能夠根據(jù)尺寸參數(shù)來進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計。但是，對于坐姿的舒適性，對于操作的舒適性來說，它們都可以根據(jù)座椅的尺寸和結(jié)構(gòu)來進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計和調(diào)整，因此會有一個最適的狀態(tài)出現(xiàn)，能夠保證座椅的舒適度。對于汽車座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù)來說，我們可以對于駕駛者在駕駛時的尺寸進(jìn)行測量，這樣的話效率會很高，也很方便。

下面來討論一下人體模板的應(yīng)用，進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的最普遍的方式是通過對于人體模板對汽車內(nèi)部環(huán)境來對參數(shù)進(jìn)行考察，通過這樣的方式，我們可以更好的了解汽車的有關(guān)的參數(shù)，這樣也有利于我們進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計，進(jìn)行人機(jī)工程的設(shè)計。人體模板以真實的人體的人體參數(shù)為基礎(chǔ)的，其意義很強(qiáng)烈，而且，可以對人體特征和力學(xué)特征進(jìn)行很詳細(xì)的了解。所以說，在進(jìn)行汽車座椅的人機(jī)工程的設(shè)計時，必須要讓設(shè)計人員充分了解相關(guān)的參數(shù)，只有這樣，才能進(jìn)行更好的設(shè)計出舒適型的汽車座椅，因此，從上面看來，人體模板的作用是很重要的。其中SEAJ826就是最常用的一種用于車身布置的手段。SEAJ826人體模板以人體的真實指標(biāo)為基礎(chǔ)，根據(jù)對于數(shù)據(jù)的分析和處理，使得能夠找到最標(biāo)準(zhǔn)的人體尺寸。然而再將此人體模板應(yīng)用到汽車座椅的設(shè)計工程中，那么就能得到其設(shè)計的效果，之后一定要對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的檢查，檢查過程中可能會發(fā)現(xiàn)一部分問題，發(fā)現(xiàn)問題后要有針對性的進(jìn)行不斷的不斷的需改，這樣的話，則更有益于汽車座椅人工設(shè)計的合理化與科學(xué)化。一般來說，對于汽車座椅的人機(jī)工程設(shè)計來說，主要是根據(jù)人體的模型來進(jìn)行的。

對于座椅的布置來說，第一步要做的是將座椅與相關(guān)的操縱裝置的位置找好了，要通過最合適的人體坐姿和有關(guān)的人體參數(shù)，按照汽車座椅的舒適程度進(jìn)行調(diào)整，從而將其位置找出。第二步所要做的是要根據(jù)駕駛?cè)说纳聿膩磉x擇座椅的高度，來選擇座椅的寬度，來選擇座椅的深度，盡可能的使汽車座椅達(dá)到最舒適的狀態(tài)。最后一步是以人體模板為基礎(chǔ)，最終確定駕駛操作裝置的位置，要進(jìn)行一個一個的確定，這樣可以使得駕駛員與其周圍的駕駛裝置都處于一個最合適的駕駛距離，能夠有利于駕駛員進(jìn)行駕駛活動的操作，這樣的話，駕駛員在駕駛時，不僅能夠感受到駕駛的舒適性，同樣，也能保證駕駛的安全性。

對于座椅上的人體分布壓力來說，身體上八成以上的重量都以臀部和背部的方式壓在了座椅上，這就是指人體在坐著時的人體分布壓力。在進(jìn)行汽車座椅的設(shè)計時，人體分布壓力是很重要的。

對于座椅的靜態(tài)舒適性來說，在進(jìn)行汽車座椅的靜態(tài)舒適設(shè)計時，主要研究以下幾個要素：①左翼的形勢和尺度。②座椅設(shè)計時的科學(xué)性，一定要保證座椅是能夠調(diào)節(jié)的，這樣的話才有利于駕駛員根據(jù)坐姿不斷進(jìn)行調(diào)整。③以駕駛者的作業(yè)空間為基礎(chǔ)，來進(jìn)行座椅位置的選擇，要對駕駛室的環(huán)境進(jìn)行充分的考慮，要確保駕駛員的安全行駛。要想保證汽車座椅的靜態(tài)舒適性，也要充分考慮對于材料的選擇，可以選擇棉織品，其更耐磨，其使用時間更長，其透氣性和彈性都很優(yōu)良。這些優(yōu)點足以讓我們選擇棉織品作為汽車座椅的材料。使用棉織品還有益于遇到突發(fā)情況時，使駕駛員的身形得到保持，使得駕駛員的安全性得到保證。

對于座椅的動態(tài)舒適性來說，其和振動性能有很大的關(guān)系，其中包括有懸架的座椅系統(tǒng)，還有無懸架的座椅系統(tǒng)。要對坐墊的剛度，要對座椅結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能進(jìn)行綜合的考慮，還要對阻力系數(shù)進(jìn)行充分的考慮，因為影響汽車座椅動態(tài)舒適性的最關(guān)鍵的因素就是剛度參數(shù)和阻力系數(shù)。設(shè)計者在進(jìn)行座椅的人機(jī)工程設(shè)計時就是根據(jù)圖1的人體模板來進(jìn)行的。

3 總結(jié)

根據(jù)以上的分析來看，在設(shè)計汽車座椅時，運用人機(jī)工程學(xué)，通過這樣的方式來設(shè)計汽車座椅時可以滿足人們的需求，也可以使得駕駛員在駕駛時能夠有一定的舒適性，能夠有一定的駕駛安全性，因為當(dāng)前越來越多的使用數(shù)字化設(shè)計，我們運用的人機(jī)工程學(xué)的原理也越來越精確，希望通過本文對于汽車座椅的人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行的詳細(xì)研究可以對于以后汽車座椅的舒適性的進(jìn)一步提升具有重要的價值。

圖1 SAE J826人體模板

[1]趙吉強(qiáng).汽車座椅人機(jī)工程的設(shè)計研究[J].大眾汽車，2015（3）：87～88.

[2]趙天鵬，王淑芬，胡文文，等.汽車駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計[J].機(jī)械工程師，2014（9）：92～94.

[3]張谷雨.基于人機(jī)工程學(xué)的汽車座椅舒適性研究[J].汽車與安全，2015（7）：100～105.

U463.836

A

1004-7344（2016）16-0312-02

2016-5-24

盧鴻劍（1982-），男，助理工程師，本科，主要從事汽車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析及汽車整車材料的研究工作。