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汽車座椅體壓分布測(cè)試

2019-05-18 23:35:09·  來(lái)源：座椅檢測(cè)知多少  
　
隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步和普及，汽車座椅乘坐舒適性越來(lái)越受到主機(jī)廠和用戶的重視。汽車座椅主要承擔(dān)支撐司乘人員體重，衰減緩沖來(lái)自車身振動(dòng)的作用。設(shè)計(jì)良好的座椅
隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步和普及，汽車座椅乘坐舒適性越來(lái)越受到主機(jī)廠和用戶的重視。汽車座椅主要承擔(dān)支撐司乘人員體重，衰減緩沖來(lái)自車身振動(dòng)的作用。設(shè)計(jì)良好的座椅可以為司乘人員提供一個(gè)良好的乘坐環(huán)境和便捷的操作條件。


汽車座椅靜態(tài)舒適性是指座椅在靜態(tài)狀態(tài)下乘員的舒適性感受，是一個(gè)復(fù)雜的概念，影響因素很多。汽車座椅靜態(tài)舒適性會(huì)隨著環(huán)境改變（溫度、光照、乘坐時(shí)長(zhǎng)），乘客的心情起伏而變，因此目前沒(méi)有很好的客觀評(píng)價(jià)方法。目前常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有VOC散發(fā)、操作力、輪廓面、泡棉特性、體壓分布等，本文主要通過(guò)體壓分布數(shù)據(jù)對(duì)座椅乘坐舒適性進(jìn)行探討。

1.試驗(yàn)樣椅及設(shè)備

試驗(yàn)樣椅通常由座椅廠提供，座椅通常應(yīng)包覆完整并具有代表性。試驗(yàn)前樣椅應(yīng)在試驗(yàn)室恒溫恒濕環(huán)境下存放24h及以上。

試驗(yàn)樣椅在進(jìn)行體壓分布測(cè)試時(shí)一般需要安裝在車身或者專用工裝上進(jìn)行固定，安裝應(yīng)牢固可靠。

壓力傳感器應(yīng)在校準(zhǔn)周期內(nèi)，并且狀態(tài)完好。

2.試驗(yàn)配重(真人)

不同公司對(duì)體壓分布測(cè)試配重的要求不同，通常有以下幾種：真人、HPM假人、HybridⅢ假人。

- 真人

通常采用接近5%、50%、95%三種百分位人體尺寸，平均體重為55kg、75kg、95kg,試驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)受試者應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試，以減少樣品之間的互相干擾。

- HPM假人

用來(lái)確定汽車座椅H點(diǎn)的裝置，為標(biāo)準(zhǔn)的H點(diǎn)測(cè)試假人。

（圖片來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)）

- HybridⅢ假人

目前常用的Hybrid III系列成年假人，考慮身材規(guī)格的差異可分為：

（a）5% Hybrid女性假人 — 代表身高148cm和體重56kg的矮小身材；

（b）50% Hybrid男性假人 — 代表身高177cm和體重86kg的中等身材；

（c）95% Hybrid男性假人 — 代表身高188cm和體重108kg的高大身材。

（圖片來(lái)源于Humanetics）

3.試驗(yàn)方法

將測(cè)試座椅依照在車輛中的實(shí)際安裝情況，安裝固定。

在座椅坐墊和靠背上鋪放壓力測(cè)量傳感器，座椅坐墊無(wú)褶皺，壓力測(cè)量傳感器鋪設(shè)平整。

連接傳感器和計(jì)算機(jī)，確認(rèn)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。

根據(jù)配重情況適當(dāng)調(diào)整座椅姿態(tài)。

配重放置在壓力傳感器上方，調(diào)整座椅姿態(tài)到較舒適的位置。配重（真人）處于自然放松狀態(tài)，其臀部應(yīng)與坐墊充分接觸，測(cè)試過(guò)程中保持姿態(tài)不變。

在配重（真人）放置在傳感器上方穩(wěn)定30s后開(kāi)始記錄壓力分布數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為5min。


4.判定指標(biāo)及數(shù)據(jù)處理

根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，最舒適的體壓分布應(yīng)保證人體大部分質(zhì)量以較大的支承面積、較小的單位壓力合理地分布到坐墊和靠背上，壓力分布從小到大平滑過(guò)渡，無(wú)突變。體壓分布情況以體壓分布指標(biāo)和調(diào)查被測(cè)者的主觀感受為依據(jù)，常用的評(píng)判指標(biāo)有最大壓力、平均壓力、最大壓力梯度、平均壓力梯度、接觸面積、總壓力、不對(duì)稱系數(shù)等。

座椅舒適性的主觀評(píng)價(jià)通常有舒適性主觀評(píng)價(jià)表進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分范圍為0~10分，0分為極端不舒服，10分為非常舒服。

4.1最大壓力Pm

最大壓力即全部測(cè)點(diǎn)中的最大值為

Pm=max(P1，P2，P3，…，PN)   （N為測(cè)點(diǎn)數(shù)）

Pm體現(xiàn)坐墊的軟硬程度，Pm越大坐墊越硬。合理的體壓分布，Pm應(yīng)位于人體坐骨結(jié)節(jié)部位。

4.2平均壓力Pv

平均壓力為全部受壓點(diǎn)壓力的算術(shù)平均值，即
     
  （Np為受壓點(diǎn)數(shù)）

平均壓力直接受座墊剛度影響，同一材質(zhì)的座椅受表面形狀的差異，導(dǎo)致受壓點(diǎn)數(shù)不同平均壓力也將不同。

4.3壓力梯度Gm

壓力梯度是壓力沿某一方向的變化率，最大壓力梯度為：

Gm=max(gradG1，gradG2，gradG3，…，gradGN) （N為測(cè)點(diǎn)數(shù)）

最大壓力梯度體現(xiàn)了座墊的剛度和材質(zhì)分布。剛度較大的座墊最大壓力梯度也較大,材質(zhì)分布較為合理的坐墊最大壓力梯度較小,人體感受也較為舒適。這可以為座椅提供一個(gè)改進(jìn)設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合人體的生理結(jié)構(gòu).最大壓力梯度也應(yīng)在人體臀部坐骨結(jié)節(jié)附近。

4.4平均壓力梯度Gv

平均壓力梯度為各受壓點(diǎn)壓力梯度的算術(shù)平均值。

（Np為受壓點(diǎn)數(shù)）

平均壓力梯度體現(xiàn)坐墊材質(zhì)的分布是否合理以及坐墊的剛度大小，坐墊的形狀也會(huì)產(chǎn)生重要的影響。同一材質(zhì)的坐墊，合理的材質(zhì)分布或符合人體生理特點(diǎn)的形狀，平均壓力梯度較小，這也提供了一個(gè)改進(jìn)座椅設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)。

4.5不對(duì)稱系數(shù)Cu

試驗(yàn)表明，人的坐姿是決定體壓分布的關(guān)鍵因素之一。坐姿的不同會(huì)造成體壓分布較大的差異。為了表征之一因素的影響，引入不對(duì)稱系數(shù)指標(biāo)，用以判斷體壓分布的不對(duì)稱程度，它是左右對(duì)稱測(cè)點(diǎn)壓力差的絕對(duì)值之和與總壓力的比值，即


式中：

N——測(cè)點(diǎn)數(shù)

PiL，PiR——第i對(duì)左右對(duì)稱測(cè)點(diǎn)壓力值

S——單點(diǎn)壓力傳感作用的面積

不對(duì)稱系數(shù)的實(shí)際意義在于：一方面統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以作為某一座椅好壞的判定條件之一，對(duì)稱性好的座椅更為合理；同時(shí)在單一的實(shí)驗(yàn)中可以用于判定試驗(yàn)結(jié)果的有效性。由于不符合試驗(yàn)要求的坐姿，勢(shì)必造成試驗(yàn)結(jié)果的較大離散，我們可以依據(jù)不對(duì)稱系數(shù)予以剔除。此外，,坐墊本身的形狀以及坐墊材質(zhì)分布是否均勻也會(huì)對(duì)不對(duì)稱系數(shù)產(chǎn)生很大的影響。

4.6總接觸面積ST

總接觸面積ST為配重（真人）與壓力傳感器的總接觸面積

ST=S*Np

式中：

S——單個(gè)傳感器的面積，cm2;

Np——配重（真人）與壓力傳感器接觸的傳感器個(gè)數(shù)，即受壓點(diǎn)數(shù)。

總接觸面積受座椅表面形狀和材質(zhì)影響，座椅泡棉和骨架受力后會(huì)發(fā)生形變從而影響人體的受力面積。通常設(shè)計(jì)不好的座椅與人體總接觸面積較小，不能很好的和人體貼合。

4.7總壓力Fs

總壓力Fs為ST為配重（真人）作用在壓力傳感器的總壓力

Fs=ST*Pv

式中：

ST——配重（真人）與壓力傳感器的總接觸面積，cm2;

Pv——平均壓力，kg/ cm2。

5.總結(jié)

體壓分布結(jié)果會(huì)受到許多隨機(jī)因素的影響，如真人坐姿、假人的擺放等，因此其結(jié)果通常具有一些差異性。為了消除這些差異造成的影響應(yīng)進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具進(jìn)行整理分析歸納。
 
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