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座椅相關(guān)的人機(jī)問題簡(jiǎn)介

2020-11-01 22:35:36·  來源：天津汽車研究所  
　
研究背景汽車座椅設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機(jī)械、化工、噴涂、熱處理、美學(xué)、力學(xué)、人體工程學(xué)等多門學(xué)科，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理綜合考慮座椅的舒
研究背景
 
汽車座椅設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機(jī)械、化工、噴涂、熱處理、美學(xué)、力學(xué)、人體工程學(xué)等多門學(xué)科，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理綜合考慮座椅的舒適性、減振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，還要考慮人體生理特征及尺寸，進(jìn)行量身定做，以提高座椅的乘坐舒適性。
 
座椅的組成
 
 
1）座椅
供一個(gè)成年乘員乘坐且有完整裝飾并與車輛結(jié)構(gòu)為一體或分體的乘坐設(shè)施。它包括單獨(dú)的座椅或長(zhǎng)條座椅的一個(gè)座位。
2）固定裝置
將座椅總成固定到車輛結(jié)構(gòu)上的裝置。包括車身上受影響的部件。
3）調(diào)節(jié)裝置
能將座椅或其部件的位置調(diào)整到適應(yīng)乘員乘坐姿態(tài)的裝置。 該裝置應(yīng)有如下功能：
A. 縱向位移
B. 垂直位移
C. 角位移
4）鎖止裝置
使座椅及部件保持在使用位置的裝置。
5）頭枕
用于限制成年乘員頭部相對(duì)于其軀干后移，以減輕在發(fā)生碰撞事故時(shí)頸椎可能受到的損傷程度的裝置。
 
座椅設(shè)計(jì)與生物力學(xué)
 
座椅設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要考慮就是減少對(duì)落座人的脊柱的負(fù)荷。生物力學(xué)研究表明，L5/S1（即第五腰椎和第一骶椎之間關(guān)節(jié)）由于壓力而承受最大的應(yīng)力集中。
當(dāng)座椅靠背角度從垂直位置增大時(shí)，上身的重量轉(zhuǎn)移到座椅靠背上，因而脊柱上的力將逐步減少。同時(shí)與沒有支撐相比，手下臂有扶手支撐時(shí)， L5/S1區(qū)負(fù)荷進(jìn)一步降低，因此適當(dāng)設(shè)計(jì)扶手也能減小脊柱負(fù)荷。
 
 
駕駛員相關(guān)座椅設(shè)計(jì)考慮因素
 
1）座椅高度
車身高度較低的跑車H30較?。s150-250mm），而重型商用車H30較大（大于405mm）。如果座位太高，矮個(gè)人體腳會(huì)吊著，會(huì)很不舒適。地板到R點(diǎn)高度不應(yīng)超過450mm。
2）坐墊長(zhǎng)度
坐墊長(zhǎng)度不足，將影響對(duì)駕駛員腿部支撐。腿比較長(zhǎng)的駕駛員更喜歡長(zhǎng)坐墊，但比較矮的女性坐墊過長(zhǎng)，將無法使用座椅靠背。此外，坐墊長(zhǎng)度較長(zhǎng)，矮個(gè)女性操作踏板也比較困難。設(shè)定在大約440mm。
3）坐墊角度
坐墊應(yīng)該向后傾斜5°~15°。這樣允許使用者可以向后滑動(dòng)，并且可以靠在椅背上分擔(dān)自己軀干重量。
4）座椅寬度
女性的髖關(guān)節(jié)比較寬，所以座椅寬度應(yīng)大于95百分位女性臀部尺寸。此外考慮到服裝余量，推薦寬度450mm以上。
5）座椅靠背角度
乘用車，駕駛員靠背角度設(shè)定在20°~26°。商用車，為了最小化容納駕駛員所占用的水平空間，且H30較高，因而駕駛?cè)讼矚g坐直，座椅靠背角度約為12°~18°。
6）椅背高度
最大座椅靠背高度可選5百分位女性肩部位置到坐墊高度，大約509mm。同時(shí)要考慮頭枕相關(guān)安全法規(guī)要求，取決于頭枕的設(shè)計(jì)。
7）座椅橫向位置
要求駕駛?cè)伺c門內(nèi)飾板有足夠的肘關(guān)節(jié)間隙。故從駕駛?cè)酥行木€到門內(nèi)飾板橫向距離應(yīng)大于95百分位男性肘間距的一半+肘關(guān)節(jié)間隙，以避免轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤肘部摩擦內(nèi)飾板。
8）扶手高度
扶手的設(shè)計(jì)可以減輕駕駛疲勞。兩側(cè)扶手盡量保持同一高度，以減少由于一邊傾斜造成的不適。
9）填充
通過填充增加支撐面積來減小壓力，約25mm的變形來分散在臀部和大腿上的壓力。填充物也有助于在駕駛條件下緩沖車身振動(dòng)帶來的不適。
10）座椅導(dǎo)軌長(zhǎng)度
為滿足身高在5百分位女性用戶到95百分位男性用戶區(qū)間的人群都能舒適駕駛車輛，座椅導(dǎo)軌長(zhǎng)度一般設(shè)置240mm左右。
 
座椅靜態(tài)舒適度評(píng)價(jià)
 
靜態(tài)舒適度是指車在靜止?fàn)顟B(tài)下，人們?cè)谲噧?nèi)對(duì)座椅的感覺，主要與座椅人機(jī)布置參數(shù)、型面參數(shù)、材料質(zhì)感等有關(guān)。
評(píng)價(jià)方式：體壓分布測(cè)試
方法原理：壓力測(cè)試墊均布?jí)毫鞲衅?，通過處理壓力信號(hào)生成壓力云圖或壓力曲線圖。
評(píng)價(jià)方法：將測(cè)試墊放置在測(cè)試座椅上，選取一組囊括 5 百分位女性到 95 百分位男性進(jìn)行測(cè)試，每人進(jìn)行三次測(cè)量，選取最優(yōu)一次結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
  若無異常應(yīng)力集中點(diǎn)，接觸壓強(qiáng)變化均勻，壓力峰值不大，且型面對(duì)稱，則整體舒適度較好。
 
結(jié)語
在汽車設(shè)計(jì)過程中，座椅的確定至關(guān)重要。它不僅影響到整車設(shè)計(jì)和乘坐體驗(yàn)，還和安全緊密相關(guān)。更重要的是，座椅還要保證行車時(shí)的人員安全。
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