2014年(第36卷)第11期
汽 车 工 程Automotive Engineering
2014(Vol.36)No.11
2014261
基于体压分布的汽车座椅舒适性研究
*
*国家自然科学基金(51105390)资助三
原稿收到日期为2013年1月7日,修改稿收到日期为2013年3月28日三
张志飞1,2,袁 琼2,徐中明1,2,黄深荣2,贺岩松1,2
(1.重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆 400030; 2.重庆大学汽车工程学院,重庆 400030)
[摘要] 本文中通过体压分布测试和振动舒适性试验研究汽车座椅舒适性三通过体压分布测试,获得平均压强二总压力和接触面积等体压分布量化指标,并分析静态体压分布的特征和动态体压分布的变化规律,结果表明动态工况下除最大压强以外的其它体压指标均大于静态工况,且随车速增加而增加三而通过振动舒适性试验,分析动态体压分布与振动的相关性,结果表明平均压强与振动加权加速度有很强的相关性三
关键词:汽车座椅;乘坐舒适性;体压分布;振动
A Study on the Ride Comfort of Vehicle Seats Based on Body Pressure Distribution
Zhang Zhifei 1,2,Yuan Qiong 2,Xu Zhongming 1,2,Huang Shenrong 2&He Yansong 1,2
1.Chongqing University ,State Key Laboratory of Mechanical Transmission ,Chongqing 400030;
2.College of Automotive Engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400030
[Abstract ] In this paper,both body pressure distribution measurement and vibration comfort test are con-
ducted to study the ride comfort of vehicle seat.Through body pressure distribution measurement,the quantitative indicators,including average pressure,total resultant force and contact area are obtained and the characteristics of static body pressure distribution and the variation law of dynamic body pressure distribution are analyzed,showing that all dynamic body pressure indicators except maximum pressure are larger than static ones and increase with the rise in vehicle speed.By vibration comfort test the correlation between dynamic body distribution and vibration is
analyzed with a result indicating that there is a strong correlation between mean pressure and weighted vibration ac-celeration.
Keywords :vehicle seat ;riding comfort ;body pressure distribution ;vibration
前言
近年来,人们对汽车舒适性的要求不断提高,作为直接与驾乘人员接触的汽车座椅是人机交互的主要界面,是影响驾乘人员舒适性的主要因素,因此研究汽车座椅舒适性具有重要意义三体压分布是研究汽车座椅舒适性的主要方法之一,且很多研究是基于试验台架进行[1-3]三文献[4]中用很多关于静态舒适性的研究方法对座椅舒适性进行研究,验证了体压分布与驾驶员舒适性主观评价相关性最好三为表征体压分布,文献[5]中提出了最大压强二平均压
强和不对称系数等8个体压分布指标,并结合试验
验证了这些指标与舒适性具有很强的相关性三同时座椅的体压分布和人体乘坐姿势密切相关[6-8],文献[6]中结合主观评价研究了不同坐姿下静态体压分布的情况;文献[7]中探讨了人体驾驶角度与舒适性的关系三由于车辆环境中的人椅系统常处于动态环境,文献[9]中通过研究瞬态振动环境下体压分布来反映驾驶舒适性;文献[10]和文献[11]中研究了在1~10Hz 频率范围内不同振幅的正弦垂向激励下体压分布的变化规律三然而实际上汽车座椅不是单纯地处于静态或某种特定激励,而是处于复杂的行驶工况,因此有必要针对汽车实际行驶工况研
四1400 四汽 车 工 程2014年(第36卷)第11期
究人椅系统体压分布的变化规律三
本文中针对某款乘用车座椅,在等速行驶工况下对人椅系统进行体压分布试验和振动舒适性试验,分析试验数据并总结体压分布变化规律,探讨动态工况和静态工况下体压分布特征的差异,并将动态工况下的体压分布和振动加速度功率谱进行对比分析,为提升座椅乘坐舒适性提供指导三
1 试验方法
试验采用61cm 见方二由2304(48?48)个电容传感器组成的Xsensor 压力传感器,在某型乘用车副驾驶座椅上采集人体接触座垫的体压分布数据,试验时采样频率为45Hz,采样时间为1min三本次试验包含了对汽车静态工况下11名被试者和动态工况下两名被试者的体压分布测量三动态试验路面为城市快速路,车速为30二40二50二60km /h,各工况重复采样3次三试验时使用speedbox 监测实时车速,要求车速波动在?4%之内,固定座椅前后位置和靠背角度,同时要求被试者处于自然放松状态三
本次试验11名被试者中,9名男性,2名女性,平均年龄27.5岁,平均身高二体质量分别为
167.72cm 和61.92kg,身体状况良好三
为分析动态体压与振动的相关性,结合体压分
布动态试验,在相同工况下,利用IMC 数据采集器二B&K2647B 电荷电压转换器二B&K4322三向座椅加速度传感器等采集椅面加速度,采样频率为500Hz,
采样时间为1min三图1为座椅体压分布与振动试验的现场测试图
三
图1 试验现场测试图
2 试验结果分析
对试验数据进行处理,以得到一系列的量化指标,实现对舒适性的客观评价三本文中主要应用最
大压强二平均压强二接触面积二总压力二不对称系数二纵向压力分布曲线和纵向压力中心坐标等作为评价静态二动态工况的体压分布指标三
本次试验所用Xsensor 压力传感器左右对称的放置在座垫上,如图2所示,图中每个小方格代表一个长宽均为12.7mm 的测点,i 表示纵向,j 表示横向三同时Xsensor 压力传感器的阈值为1.31005kPa,当测点压力值小于阈值时压强数据显示为零
三
图2 压力传感器平面简图
图2线框A 表示单点压力传感器所作用的面积
?S (161.29mm 2),接触面积S 指臀部全部受压点数N t (测点压强为非零的点数)与?S 之乘积三
平均压强p v 指全部受压点压强的算术平均值,
表示人体与座椅接触压力大小,在一定程度上反映人体振动舒适性三
p v =1N t ΣN
t
i =1
p i
(1)
式中:p i 为测点压强值三
不对称系数C u 指以图2纵向对称线为中心,左
右对称测点压力差的绝对值之和与总压力的比值,可用于判断体压分布的不对称程度,分析试验数据的有效性三
C u =
ΣN
i =1
ΣN /2j =1p ij -p i (N +1-j )?S ΣN
i =1
ΣN /2
j =1
p ij +p i (N +1-j )?S
(2)
式中:N 为压力传感器行列数,N =48;P ij 为第i 行j 列的测点压强值三
纵向压力分布曲线F L (x i )综合反映人体各部位
的受力大小和压力变化趋势三
2014(Vol.36)No.11张志飞,等:基于体压分布的汽车座椅舒适性研究四1401四F L(x i)=ΣN j=1p ij?S(3)
纵向压力中心坐标Cop-x指在时间历程中压力
中心与传感器前缘的距离,反映坐姿的改变三
Cop-x=ΣN i=1ΣN j=1p ij?Sx i
ΣN i=1ΣN j=1p ij?S(4)
式中:x i为第i行传感器的纵坐标三
根据图2定义的坐标,Cop-x实际反映纵向压力中心至传感器后缘(靠背一侧)的距离三
2.1 静态工况下体压分布分析
对于静态试验数据,为减小随机误差,选取连续的20帧数据计算各参数的平均值三由于不合格的试验坐姿会造成数据的离散,因此通过计算各被试者不对称系数来判断试验坐姿的有效性三不对称系数的取值范围为0?C u?1,当C u=0时,体压分布完全对称;当C u=1时,体压集中于一侧,其值越大体压分布越不对称三通过综合考虑,剔除不对称系数大于0.30的3个样本,其余被试者的不对称系数在0.1598~0.2722之间波动三
利用统计学分析方法处理试验数据,得出最大压强二平均压强二总压力和接触面积,并求其相关关系,结果见表1,分析可知:
(1)最大压强二平均压强与接触面积成负相关,说明人椅接触面积增加,人体承受的最大压强和平均压强减小;
(2)最大压强二平均压强二总压力二接触面积与被试者体质量正相关,说明体压分布除受人体坐姿影响外,还受被试者的个体参数 体质量影响,体质量增加各参数均增大三
表1 各参数相关系数
接触面积总压力体质量最大压强-0.1950.2220.150
平均压强-0.1720.5530.398接触面积0.718*0.802*
总压力0.
948**注:*显著性水平为0.05;**显著性水平为0.01三
根据式(3)计算并绘制纵向压力分布曲线(图3),其能较好地反映人体受力分布情况,亦能说明各部位对压力的敏感程度三由图3可见,压力峰值出现在人体血管二神经分布较少且可以承重的坐骨结节附近,由坐骨周围扩散到臀部外围,压力逐渐降低,直到与座垫前缘接触的大腿下平面趋于最低值,符合人体生理结构的特点三
图3 纵向压力分布曲线
2.2 动态行驶工况下体压分布分析
在实际情况下,人椅接触环境主要处于动态环境,因此需进一步研究动态条件下体压分布变化规律三本文中通过分析等速行驶工况下最大压强二平均压强二接触面积和总压力变化规律,并分析平均压强功率谱的峰值频率与幅值;计算纵向压力中心随乘坐时间的变化规律;分析人体与座椅不同接触区域的压力变化率,从而获得体压分布动态特性
三
图4 平均压强和接触面积时域图
对各工况的3组数据分别计算不对称系数,选取不对称系数最合理的一组作为动态体压分析数据三以时间为变量,计算各工况下平均压强二总压力二最大压强和接触面积随时间的变化规律三图4为不同车速下平均压强和接触面积随时间历程的变化情况,同时提取动态工况下各参数在时间历程的平均值,其与静态体压参数的对比结果如表2所示三由图4与表2分析表明,随车速的增加,总压力二接触面积和平均压强呈增加趋势,但接触面积的变化量减小,且动态条件下最大压强小于静态时三说明在实车振动环境下,人椅接触面积增加的同时降低
四1402 四汽 车 工 程2014年(第36卷)第11期
了最大压强值三
表2 体压分布动态试验参数
速度/(km /h)最大压强/kPa 总压力/N 接触面积/cm 2平均压强/kPa 静态31.5791
608.99748.4
8.31093023.0983916.25
1156.48.64454024.40831080.401209.79.46365025.85621138.201221.
09.7389
60
24.4083
1197.90
1227.4
10.3976平均压强与总压力属于同一类指标,主要反映人体与座椅接触特性的变化,做平均压强功率谱(图
5),分析得各工况均有一个明显的峰值点(具体参数见表5),其频率随车速的增加由2.461Hz 单调递增到5.273Hz,且幅值波动较小三
图5 平均压强功率谱
图6 座椅传递函数
为分析平均压强功率谱峰值点频率的影响因素是座椅固有频率还是车速,计算座椅传递函数,结果如图6所示三由图可见,各工况下座椅的传递率都在固有频率为4~5Hz 之间达到峰值,在不同车速下没有明显变化,说明乘员在座椅上的垂直振动频率
影响因素为车速三
根据式(4)计算体压分布纵向压力中心与传感器前缘距离随时间的变化,得出各等速工况下纵向压力中心距座椅前缘的距离在时间历程中逐渐减小三表明在持续的坐姿状态下,人体受力中心向前移动,
以40km /h
为例给出了纵向压力中心坐标随时间的变化,见图
7三
图7 等速行驶纵向压力中心坐标(40km
/h)
压强变化率可反映对振动的敏感程度和吸振性能,同时较低的压强变化率表明舒适性较好
三压强变化率均方根p
crms 是指计算平均压强在时间历程上变化率的均方根,即
p crms
=1T
∫
t 2
t 1d p (t )d ?è???÷t ?è?
??
÷2
1/2
(5)
式中:p (t )为平均压强在时间历程的变化三
为研究人体与座椅不同接触区域在各等速工况下平均压强和压力变化率的变化规律,参照文献[9],对坐垫区域左右部分划分为臀部二大腿和接触前缘6个区域(见图8)三利用统计分析方法计算各区域平均压强和根据式(5)计算各区域平均压强变化率,结果如图9所示三
图8 座椅体压区域分布
2014(Vol.36)No.11张志飞,等:基于体压分布的汽车座椅舒适性研究四1403
四
图9 各区域平均压强和压强变化率
由图9可见:
(1)局部最大平均压强位于臀部,最小平均压
强位于大腿前缘,与纵向压力分布曲线具有一致性,进一步验证了压力主要分布在臀部,同时,随着车速的增加,局部平均压强增大;
(2)分析局部压强变化率,最大值位于臀部,原
因是臀部含有较大的坐骨结节二较少的软组织,吸振性能较差,因此臀部的舒适性低于大腿和大腿前缘,同时车速的增加,导致各区域舒适性都降低三
为改善座椅舒适性,可采用吸振性能较好的座椅材料,提高吸振性能三
2.3 动态体压与振动相关性分析
通过体压分布试验,研究了各参数的客观变化规律三由于主观评价试验需耗费大量时间和人力,成本较高且容易出错,因此本文中采用ISO 2631 1:1997(E)推荐的加权加速度均方根来评价不同车速下人体的振动舒适性,并分析座椅垂向加速度的功率谱,与平均压强功率谱进行对比,进一步研究体压分布特性三
图10 座椅垂向加速度功率谱
对各等速工况下座椅垂向加速度进行功率谱分析,结果如图10所示三采用1/3倍频程计算加权加速度均方根a w 二加权振级L aw ,结果如表3所示三可见随车速的增加,加权加速度均方根增加,人体不舒适性增加,但加权加速度均方根均小于0.315m /s 2,
参照ISO 2631 1:1997(E)人的主观感觉表现为 没有不舒适 ,说明测量工况是小幅振动情况三
表3 加权加速度均方根值
车速/(km /h)30405060a w /(m /s 2)0.21400.23580.24270.2546L aw /dB
106.6
107.45
107.70
108.12
结合体压分布动态参数,研究发现平均压强二总压力二接触面积与加权加速度均方根具有显著正相关(表4),表明较大的平均压强和总压力会降低人体舒适性三
表4 体压分布指标与加权加速度相关系数
体压分布指标
相关系数总压力0.996**接触面积0.965*平均压强
0.994**
注:*显著性水平为0.05;**显著性水平为0.01三
为验证较大的平均压强会降低人体舒适性,结合人体各区域平均压强,随车速的增加平均压强增加,表明舒适性降低,与压强变化率有相同的结果三
分析座椅垂向振动加速度功率谱,在低频段有一个明显的峰值点,其频率随车速增加由
2.918Hz 增加到5.312Hz,且幅值波动较小,由表5分析比较可知,其与平均压强功率谱的峰值频率具有相同的变化趋势,结合座椅传递函数,说明在汽车乘员座椅系统中,人体承受振动的频率随工况而改变三
表5 平均压强与加速度功率谱峰值点频率与幅值
速度/
(km /h)平均压强功率谱
加速度功率谱
频率/Hz 幅值/(kN 2四m -3)频率/Hz 幅值/(m 2四s -3)30 2.4610.6172?10-3 2.918 1.330?10-240 3.8670.6241?10-3 3.906 1.281?10-250 4.5720.602?10-3
4.883 1.386?10-260
5.273
0.6529?10-3 5.312
1.176?10-2
综上所述,表明体压分布特征与振动环境有极
强的相关性三
四1404 四汽 车 工 程2014年(第36卷)第11期
3 结论
(1)静态工况下,平均压强二最大压强与接触面
积负相关;平均压强二接触面积与体质量正相关,表明体压分布的量化指标受被试者的个体参数(体重)影响较大三
(2)动态工况下,随车速的增加,总压力二平均压强和接触面积增加,且均大于静态工况;纵向压力中心坐标在各等速工况下随乘坐时间的延长而逐渐向座垫前缘移动;同时平均压强功率谱明确反映人体承受垂直振动的频率也随车速增加而增大,但幅值波动较小;通过分析压强变化率得出臀部的舒适性较其它区域要低三
(3)分析动态体压和振动相关性得出,平均压
强与加权加速度有显著正相关,表明较大的平均压强会降低舒适性,并且加速度功率谱充分验证了平均压强功率谱,两者具有相同的变化规律三
参考文献
[1] 张鄂,洪军,梁建,等.汽车人机接触界面体压分布的实验与评
价研究[J].西安交通大学学报,2007,41(5):538-542.
[2] 王正华,喻凡,庄德军.汽车座椅舒适性的主观和客观评价研究[J].汽车工程,2006,28(9):817-819.[3] 金晓萍,袁向科,王波,等.汽车泡沫座椅舒适性的客观评价方法[J].汽车工程,2012,34(6):551-555.
[4] De Looze M P,Kuijt-Evers L F M,Dieen J V.Sitting Comfort and
Discomfort and the Relationships with Objective Measures[J].Er-gonomics,2003,46(10):985-997.[5] 徐明,夏群生.体压分布的指标[J].中国机械工程,1997,8(1):65-68.
[6] 周敏.座椅温觉特性与坐姿体压分布的实验研究[D].长沙:湖
南大学,2007.
[7] 马佳,范智声,阮莹,等.舒适驾驶姿势试验及模糊评价[J].工
业工程与管理,2008,13(4):121-125.
[8] Jin Xiaoping,Cheng Bo,Wang Bo.Assessment of Driver s Seating
Discomfort Using Interface Pressure Distribution [J].Intelligent Vehicles Symposium,2009,3(5):1419-1424.
[9] Koro Uenishi,Katsunori Fujihashi,Hitoshi Imai.A Seat Ride E-valuation Method for Transient Vibrations[C].SAE Paper 2000-
01-0641.
[10] Wu X,Rakheja S,Boileau P E.Distribution of Human-seat In-terface Pressure on a Soft Automotive Seat under Vertical Vibra-tion[J].International Journal of Industrial Ergonomics,1999,24(5):545-557.
[11] Wu X,Rakheja S,Boileau P E.Study of Human-seat Interface
Pressure Distribution under Vertical Vibration [J].International Journal of Industrial Ergonomics,1998,21(6): 433-449.
(上接第1398页)
[5] Jalil N,Kheir N A,Salman M.A Rule-based Energy Management
Strategy for a Series Hybrid Vehicle[C].American Control Con-ference,1997:689-693.
[6] Ganji B,Kouzani Z,Khayyam H.Look-ahead Intelligent Energy
Management of a Parallel Hybrid Electric Vehicle[C].Fuzzy Sys-tems (FUZZ ),2011IEEE International Conference on,2011:
2335-2341.[7] Zanasi R,Grossi F.Modeling and Control of Power-split Hybrid E-lectric Vehicles [C].Vehicle Power and Propulsion Conference
(VPPC),2010IEEE,2010:1-6.
[8] Opila D F,Aswani D,McGee R,et al.Incorporating Drivability
Metrics into Optimal Energy Management Strategies for Hybrid Ve-hicles[C].Decision and Control,2008.CDC 2008.47th IEEE Conference on,2008:4382-4389.
[9] Liu Jinming,Peng Huei.Control Optimization for a Power-split
Hybrid Vehicle [C].American Control Conference,2006:466-471.
[10] Wang Wei,Liu Xinhui.Optimization and Simulation of Energy
Management Strategy for a Parallel-series HEV[C].International Conference on Computer Application and System Modeling,2010:
488-492.
2014年(第36卷)第11期 汽 车 工 程Automotive Engineering 2014(Vol.36)No.11 2014261 基于体压分布的汽车座椅舒适性研究 * *国家自然科学基金(51105390)资助三 原稿收到日期为2013年1月7日,修改稿收到日期为2013年3月28日三 张志飞1,2,袁 琼2,徐中明1,2,黄深荣2,贺岩松1,2 (1.重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆 400030; 2.重庆大学汽车工程学院,重庆 400030) [摘要] 本文中通过体压分布测试和振动舒适性试验研究汽车座椅舒适性三通过体压分布测试,获得平均压强二总压力和接触面积等体压分布量化指标,并分析静态体压分布的特征和动态体压分布的变化规律,结果表明动态工况下除最大压强以外的其它体压指标均大于静态工况,且随车速增加而增加三而通过振动舒适性试验,分析动态体压分布与振动的相关性,结果表明平均压强与振动加权加速度有很强的相关性三 关键词:汽车座椅;乘坐舒适性;体压分布;振动 A Study on the Ride Comfort of Vehicle Seats Based on Body Pressure Distribution Zhang Zhifei 1,2,Yuan Qiong 2,Xu Zhongming 1,2,Huang Shenrong 2&He Yansong 1,2 1.Chongqing University ,State Key Laboratory of Mechanical Transmission ,Chongqing 400030; 2.College of Automotive Engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400030 [Abstract ] In this paper,both body pressure distribution measurement and vibration comfort test are con- ducted to study the ride comfort of vehicle seat.Through body pressure distribution measurement,the quantitative indicators,including average pressure,total resultant force and contact area are obtained and the characteristics of static body pressure distribution and the variation law of dynamic body pressure distribution are analyzed,showing that all dynamic body pressure indicators except maximum pressure are larger than static ones and increase with the rise in vehicle speed.By vibration comfort test the correlation between dynamic body distribution and vibration is analyzed with a result indicating that there is a strong correlation between mean pressure and weighted vibration ac-celeration. Keywords :vehicle seat ;riding comfort ;body pressure distribution ;vibration 前言 近年来,人们对汽车舒适性的要求不断提高,作为直接与驾乘人员接触的汽车座椅是人机交互的主要界面,是影响驾乘人员舒适性的主要因素,因此研究汽车座椅舒适性具有重要意义三体压分布是研究汽车座椅舒适性的主要方法之一,且很多研究是基于试验台架进行[1-3]三文献[4]中用很多关于静态舒适性的研究方法对座椅舒适性进行研究,验证了体压分布与驾驶员舒适性主观评价相关性最好三为表征体压分布,文献[5]中提出了最大压强二平均压 强和不对称系数等8个体压分布指标,并结合试验 验证了这些指标与舒适性具有很强的相关性三同时座椅的体压分布和人体乘坐姿势密切相关[6-8],文献[6]中结合主观评价研究了不同坐姿下静态体压分布的情况;文献[7]中探讨了人体驾驶角度与舒适性的关系三由于车辆环境中的人椅系统常处于动态环境,文献[9]中通过研究瞬态振动环境下体压分布来反映驾驶舒适性;文献[10]和文献[11]中研究了在1~10Hz 频率范围内不同振幅的正弦垂向激励下体压分布的变化规律三然而实际上汽车座椅不是单纯地处于静态或某种特定激励,而是处于复杂的行驶工况,因此有必要针对汽车实际行驶工况研
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/1518699193.html, 汽车座椅舒适性的主观和客观评价研究 作者：杨占文魏娇 来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2015年第09期 摘要：汽车已经成为人们的日常生活中最为常见也是最主要的代步工具。随着人们的生 活水平不断发展，对于汽车的要求已经不仅仅局限在汽车的性能，人们开始更多的关注汽车的舒适性，其中尤其以汽车座椅为主要舒适体验。而今汽车座椅的舒适性也成为许多汽车生产商关注的并努力改善的地方。本文通过分析汽车舒适性的主观和客观的评价，来讨论汽车的舒适性如何才是好的。 关键词：汽车;汽车座椅;舒适性 汽车座椅是整个汽车体验过程中最重要也是最主要的舒适体验。汽车座椅的舒适性直接影响着消费者对于汽车整体的感受，消费者可以直观汽车座椅的舒适性。一辆好的汽车，除了拥有好的设备和性能，能够让消费者驾驶的时候保证其舒适体验也是必不可少的。 1 汽车座椅舒适性的研究意义 汽车舒适性的研究是人体工程学在汽车座椅设计中的体现。虽说影响汽车舒适性的因素很多，每一个人对于同一个汽车座椅舒适体验也是不一样的，但是汽车座椅的舒适性是人们最终对汽车的舒适度作出评价的主体[1]。研究汽车座椅的舒适性是为了在设计汽车座椅的时候能 够更加人性化，减少人体脊椎的承受力，减少人体疲惫，让消费者可以更舒适更安全的驾驶。这对企业提升顾客服务和自身产品价值有着重要指导意义。 2 影响座椅汽车舒适性的因素 2.1 影响汽车座椅舒适性的客观因素研究 2.1.1 汽车座椅舒适性的研究方法。客观研究方法。通过实验或者建立人体模型的方法来 找出影响座椅舒适性各因素之间的关系，制作出能够有效评价座椅舒适性的指标体系。对座椅在静态、动态和操作状态的舒适性评分，来判别座椅尺寸大小、材质、调节装置、座垫、靠背和头枕对于汽车座椅舒适性的整体影响[2]。根据汽车座椅腰脱的位置和人体坐下时压力分布 的情况计算出汽车座椅的腰托的位置是否科学合理。 2.1.2 影响汽车座椅舒适性的客观因素。座椅舒适性的影响因素主要有四个方面：①静态 舒适性。静态舒适性是指座椅在静止状态下，消费者的舒适体验。静态舒适性的主要体现在座椅的尺寸大小，材质材料，调节是否方便等。静态舒适性基于消费者在舒适体验中是起到“第一印象”的地位，直接影响到消费者对于后期的舒适体验。②动态舒适性。动态舒适性是指汽车在行驶的状态下，消费者感受座椅骨架和座垫之间的震动感。在这一体验中，消费者会更加注意汽车在行驶状态下车内的噪音情况。座椅骨架和座垫之间的震动越小，消费者所感受到的
基于温度的座椅舒适度客观评价方法研究 刘卓夫1, 李恩会1, 李峻夫1, Cascioli Vincenzo 2，Heusch I Andrew 3，McCarthy W Peter 3（1哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院测控技术及仪器黑龙江省高校重点实验室，哈尔滨，中国，150080； 2 Murdoch University Chiropractic Clinic，Murdoch, Western Australia, 6150； 3 WIOC, University of Glamorgan, Pontypridd, United Kingdom, CF37 1DL） 摘要建立了人体-座椅接触面的温度模型,利用实测温度数据验证了模型的精度。从座椅温度特性曲线中提取出了三个评价指标:座椅表面最终温度,座椅表面温度的最大变化率以及座椅表面的平均温度。建立了基于评价指标的座椅舒适度客观评价体系。利用评价体系对三种材料座椅(泡沫、压模和木质座椅)的计算表明:泡沫座椅的舒适度得分为8.82,压模座椅的舒适度得分为 5.85,木质座椅的舒适度得分为4.49。通过主观测评法得到的座椅舒适度得分情况为:泡沫座椅的舒适度得分为8.36,压模座椅的舒适度得分为7.27,木质座椅的舒适度得分为5.36。可见,基于座椅表面温度的座椅舒适度客观评价体系具有一定的实用性。 关键字温度模型；座椅舒适度；评价指标 Objective evaluation of sitting comfort based on body-seat interface temperature Zhuofu Liu 1, Enhui Li 1, Junfu Li 1，Cascioli Vincenzo 2，Heusch I Andrew 3，McCarthy W Peter 3 （1 The higher educational key laboratory for Measuring & Control Technology and Instrumentations of Heilongjiang Province，Harbin University of Science and Technology, Harbin, China, 150040; 2 Murdoch University Chiropractic Clinic，Murdoch, Western Australia, 6150; 3 WIOC, University of Glamorgan, Pontypridd, United Kingdom, CF37 1DL） Abstract Establishing the body - seat contact surface's temperature model, we use measured temperature data that verified the accuracy of the model.We extract the temperature curve from the three physical quantities: the final temperature seat surface, seat surface temperature of the maximum rate of changing, and the average temperature of the seating surfaces, , the establishment of three temperature indicators bases on the seat comfort and objective evaluation.Evaluation of the three materials used seat (foam, wood molding and chair) of the calculations shows that: foam seat comfort scores 8.82, die seat comfort scores 5.85, and wooden seat comfort scores 4.49.Subjective evaluation of the questionnaire of the comfortable seat comfort scores: foam seat comfort scores 8.36, die seat comfort scores 7.27, and wooden seat comfort scores 5.36.In all words, basing on the seat comfort evaluation system has a certain practicality. Keywords temperature model; seat comfort; evaluation indicators 基金项目：本项目获得英国CIRP （HE05COL1006）计划和哈尔滨理工大学青年拔尖创新人才培养计划的联合资助。
毕业论文毕业论文题目汽车座椅舒适度研究
摘要 汽车已经在人们的生活中越来越普及，安全、舒适、方便是现代汽车设计所追求的最优目标。汽车座椅是汽车的重要组成部分，它直接关系到乘员驾乘的安全、舒适和工作效率。为解决现代汽车座椅传统的经验设计方法中对舒适性分析的不足，本文以人机工程学的理论为基础，结合计算机技术，对汽车座椅的动态、静态舒适性和评价进行了综合分析和深入研究，为座椅和其它类似机械的舒适性设计和检验提出了一些新的思路。研究结果对于提高中国汽车座椅的设计水平具有重要的指导意义，并可以广泛应用于其它座椅的舒适性设计。 本文概述了人体承受全身振动的舒适性评价方法，并建立了汽车人-座椅系统的三自由度模型，针对特定汽车的地板输入谱特性，运用Matlab进行仿真研究该模型的动态特性，合理设计座椅的动力学参数，结合ISO 2631对模型进行人体振动舒适性的定量评价。将人体H点是汽车驾驶室设计的基准点，将坐姿舒适性要求与坐姿角度相结合，建立人体坐姿杆系模型和数学模型。 另外，正负刚度并联弹簧作为一种新型非线性被动控制减振元件，对提高汽车舒适性具有重要意义。本文基于正负刚度并联相消原理设计了新型汽车座椅弹性元件,并建立了其力学及数学模型进行分析。基于人机工程学原理和脊柱测量数据，研究舒适性汽车座椅的结构设计和适合我国人体测量的座椅结构尺寸，为舒适性座椅的设计提供了一种有效的手段。 关键词：舒适性；隔振；H点；人机工程学
Abstract Vehicles are becoming more and more popular in people’s daily life. Safety, comfort and efficiency are the main objective of directly guarantee the driver’s safety, comfort and work efficiency. In order to overcome the deficiency of traditional experiential design method for vehicle seat in comfort. Ergonomics theory is used in this thesis, with the help of computer technology, the dynamic, static comfort and evaluation index are explored based on the characteristics of vehicle seat. In this thesis, some new conceptions about comfort design and testing are suggested, which will be beneficial for the design of a vehicle seat. The contents of this study include: This paper summarizes the human body vibration comfort under evaluating methods, and establish the car seat system for certain three dof model car, the floor input spectrum characteristics, using Matlab simulation research this model, the dynamic characteristic of reasonable design of dynamic parameters of the seat, combined with ISO 2631, the model of quantitative evaluation body vibration comfort. Will human H point is the benchmark, automobile cabin design requirements and posture will posture comfort is established by combining the human body Angle of model and sitting stem mathematical model. In addition, plus or minus stiffness parallel spring as a new nonlinear passive control to improve vibration isolation components, automobile comfort to have the important meaning. Based on the positive and negative stiffness parallel destructively principle designed a new type of car seat elastic components, and established its mechanics and mathematical model is analyzed. Based on the ergonomic principles and spinal measurement data, a study of automobile seating comfort of structural design and suitable for China's anthropometric seat structure size, the design for comfort seats provides an effective means. Key words：Comfort; Vibration isolation; H-Point; Ergonomics
汽车舒适性综述 一、影响汽车舒适性的主要因素 1.1汽车上的振动 汽车上的振动主要包括由路面不平度引起的车身垂直方向振动、发动机不平衡往复惯性力产生的车身振动、转向轮受地面冲击和自身摇摆振动、传动系传动过程的扭转振动等。由于汽车的结构和使用工况十分复杂，如果不进行适当的简化，这些振动都是随机振动，通常用振动量(如位移、速度、加速度)的均方根值来衡量，并且按照频率进行加权计算。一般来说，对人体舒适性影响较大的振动主要是座椅、地板对人体的低频振动，其频率范围在1～80Hz左 右。此外，转向盘、仪表板等部件的抖动也会对人体舒适性产生较大的影响。1.2噪声 噪声是NVH问题中最主要的部分，常用声压和声压级评价。汽车上的噪声主要包括车身壁板振动产生的噪声、空气冲击摩擦车身形成的噪声以及外界噪声源(如发动机、制动器等)传人的噪声。汽车噪声是城市环境主要的噪声源，必须严格控制。国家标准规定：汽车加速行驶时车外噪声要小于88dB，公共交通类汽车应小于77dB。车内噪声会影响乘员的语言交流，损害驾驶员的听力。 1.3声振粗糙度 声振粗糙度指的是振动和噪声的品质，它并不是一个与振动、噪声相并列的物理概念，它描述的是人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。因为汽车的乘坐舒适性最终要表现为人体的感觉，所以声振粗糙度在NVH特性研究中占有十分重要的地位．这也是世界各大汽车公司坚持采用专家实际乘坐汽车的方式来最终评价汽车NVH特性的缘故。 由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有称之为不平顺性的。又因为它经常用来描述冲击激励(如道路的接缝或凸起)产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有称之为冲击的。总的说来，声振粗糙度描述的 是振动和噪声共同产生的使人感到极度疲劳的感觉。 二、汽车座椅舒适性研究 2.1汽车轮椅的主要设计 （1）设计出一般人体适合的座椅尺寸。现代人类在人种方面存在一定的差异，不同人种的身高体重、主要身体结构有着一定的区别，因此，一般的汽车生产商在设计欧洲车辆座椅和亚洲车辆座椅的时候，需要针对不同人体特征设计有针对性的座椅尺寸，从而满足不同身高体重人体的需要，假设将设计给欧洲人的座椅安装在销售给中国的车辆上，这样将大大降低驾驶或者是乘坐的舒适性，降低整体的安全性。因此在尺寸方面需要尤为注意舒适性的要求。 （2）可调节功能是座椅舒适性的一个主要参数特征。座椅具有可调节性能十分重要，因为不同状态下，人们在驾驶或者乘坐车辆的过程中需要有专业性较强的调节功能，这一功能可以进一步保障其主要的舒适性，在停止状态下，驾驶者在车辆中可以将座椅调节到最低的状态，以便自己更好的休息，在驾驶过程中由于身高存在差异，也需要进一步调节座椅的位置，进而使得驾驶更加具有舒适性能。因此，调节性能也是一种主要的座椅性能指标。 （3）基本坐姿需要符合人体力学要求。由于人们在驾驶或者乘坐车辆过程中，
汽车舒适性探讨 随着人们生活水平的提高，人们对汽车性能的要求除在动力性、经济性、安全性方面之外，在车辆的舒适性、可靠性、耐久性和安全性等方面的要求也越来越高。良好的驾驶操作性能、舒适的驾乘环境、低振动和低噪声渐渐成为现代汽车的重要标志。 汽车的舒适性更多的是为驾驶者和乘坐者提供一种人性层面的关怀，特别是在汽车进入家庭以后，其作用越来越受到消费者的重视，人们买车不再仅仅局限于车子的外观、动力、空间等因素，汽车的舒适性也成为了重要的参考条件。同时，对于汽车生产厂家来说，汽车舒适性也已经成为了汽车的发展方向之一。那么，影响汽车舒适性的因素有哪些呢？ 1. 悬挂 悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。悬挂一般由弹性元件（弹簧）、减震器和导向机构组成，弹簧的作用大家应该都很清楚就是抗震，减震器顾名思义就是减震，由导向机构固定连接传递动力。 随着大家对汽车舒适性要求越来越高，所以悬挂的技术也越来越先进，像空气弹簧、油气弹簧、脉冲式阻尼回弹弹簧减震器，这类弹簧、减震器都有一个共同的特点，就是减震、抗震能力都会随着路面对车轮冲击大小变化而变化，所以在保证了汽车的操控稳定外，还大大提高了汽车的舒适性。不过空气弹簧、油气弹簧、脉冲式阻尼回弹弹簧减震器一般都是使用在高级车上。一般的中高级车如采用独立麦弗逊式（含脉冲阻尼回弹弹簧减震器）前悬挂系统。 空气悬挂是一种运用在高档客车和重型载货车上的悬架系统，是世界钢板弹簧发展趋势，空气悬架簧的最终发展趋势是不再需要或使用很少的弹簧扁钢。空气悬架在欧美发达国家已经有70多年的发展历史，二十世纪五十年代，空气悬架弹簧开始应用在载重车、小轿车、大客车及铁道车辆上。到六十年代，德国、美国等工业发达国家生产的大部分公共汽车中装有了空气弹簧悬架 目前中国市场上的车用空气悬架系统主要有三类： 第一类是随着引进车型整体进入中国市场上的空气悬架系统。这一类主要体现在客车市场上，如西安沃尔沃、常州依维柯、亚星奔驰等。这一类在中国车用拖车车轴系统市场上占有主导地位。 第二类是直接从国外引进的空气悬架系统。这一类车用空气悬架系统供货周期一般在三个月以上，难以适应中国人在一个月以内供货的习惯，而且运输成本
商用车的舒适性研究 摘要随时经济社会的不断发展，现代人对商用车的需求，促进了商用车业的空前发展。同时，人们对商用车的舒适性也提出了一个更高的要求。作为运送货物为主要特征的商用车，其舒适性也已经成为广大市民所期待的。本文就针对如何提高商用车的舒适性程度，进行有效分析，为提高司机的舒服，减少疲惫提供可参考的意见。 关键词商用车；舒适性 驾乘舒适性是车辆设计的一个重要指标。随着商用车工业的发展和用户要求的提高，人们对商用车性能的要求除了在动力性、经济性、安全性之外，对车辆的舒适性的要求也越来越高。舒适的驾乘环境渐渐成为现代商用车的重要标志。同时，从提高工作效率和降低事故发生率的要求出发，商用车的乘坐及工作环境必须有一定的舒适性。为提高商用车的舒适性，本文主要从商用车的平顺性、空气调节性能、乘坐环境和驾驶操作性能四个方面进行具体分析。 1 采用空气悬架，提高商用车的平顺性 商用车的平顺性就是保持商用车在行驶过程中司机所处的振动环境具有一定舒适度的性能。商用车行驶时，由于路面不平等因素激起商用车的振动，这不仅会影响驾乘人员的舒适度和身体健康，还会在商用车上产生动载荷，加速零件磨损。因此，减少商用车振动，保证商用车的平顺性，是提高商用车舒适性的重要方面。这就不得不提到商用车的悬架系统。悬架是商用车中连接车架与车桥或车轮的一种弹性装置。它的主要作用是缓和由于路面不平而给车架造成的冲击，以保证汽车能平顺地行驶，提高乘车的舒适性。目前一些低档商用车多采用板簧悬架，这种悬架结构简单，制造容易，维修方便，工艺成熟，工作可靠，但是平顺性、舒适性较差。还有一种空气悬架，它以空气弹簧为弹性元件，以空气做弹性介质，在一个密封的容器内充入压缩空气，利用气体的可压缩性，实现其弹性作用的。这种悬架半挂车轴的刚度可变，具有较理想的弹性特性。因此，商用车要在空气悬架的研究制造上加大投入，以最大程度的降低车辆行驶时的振动，提高商用车的平顺性。 2 采用全自动区域空调，提高商用车的空气调节性能 空气调节性能是指对车内空气的温度、湿度和粉尘浓度实现控制调节，使车室内空气经常保持使乘员舒适的状态。空调则是调节车内温度、湿度与粉尘浓度，提高驾乘环境舒适度的重要手段。 现在使用的商用车空调基本可分为手动空调和自动空调。顾名思义，手动空调就是需要驾驶员手动调节的商用车空调，多用于大型客车、货车和一些低档的轿车。而全自动区域空调则是具有高智能控制系统的商用车空调，可以实现对车内空气环境的智能调控。与传统手动空调不同，全自动区域空调带有自动恒温功
大 众 文 艺 85 摘要：舒适性是一个动态的复杂概念，影响座椅舒适性的要素 很多。本文解析了座椅舒适性的概念，对座椅行为舒适性和知觉舒适性设计提出了设计原则，并探讨了可行的舒适性评价方法。 关键词：舒适性；座椅；行为；知觉 项目来源：浙江省教育厅科研项目“座椅舒适度的评价体系 研究”，项目编号Y200804825 1舒适性的概念 舒适性是一个动态的复杂的概念，一般认为在正常情况下，能够使得80%的使用者感到满意，那么这个环境就是这个时期的舒适环境。[1]一般而言，人体的舒适性包含行为舒适性和知觉舒适性两个方面。 行为舒适性是环境行为的舒适程度，满足人的静态和动态使用要求。就座椅而言，应当具备“坐”的使用功能，让使用者可以舒适的坐和变换坐姿。知觉舒适性指的是环境刺激引起的知觉舒适程度，主要和人的视觉、听觉、嗅觉和肤觉舒适性有关。 2座椅舒适性设计的要素2.1造型 古今中西，座椅造型的设计变化万千，不同时期有不同的风格与装饰特征。明代家具结构严谨、线条简洁流畅、做工精湛、造型典雅隽秀，尺寸与比例科学合理，代表着我国古代家具设计的最高成就。西方家具从古典到现代，具有丰富的文化内涵，观其优秀作品绚烂的外表背后，无不遵循对称均衡、单纯齐一、调和对比、比例和谐、节奏韵律和多样统一等形式美法则。来自外界超过80%的信息都由人眼接收和加工处理，造型美观的座椅更能吸引使用者的眼光，提升视觉舒适程度。 2.2功能尺寸 座椅的功能尺寸是座椅舒适性设计的重要内容，主要包括座面和靠背的尺寸与角度。 ⑴座高。合适的座高应能使得使用者的大腿保持水平[2]，尽量避免座面前沿对大腿内侧的压迫，小腿垂直平放于地面或能自由变换落地位置。一般而言，座高的设计依据第5百分位点的人体局部尺寸“小腿加足高”进行设计，如设计目标为座面高度可调座椅，应可调节到使第5到第95百分位点范围内所有人使用方便。具体的设计建议如下： 座高=小腿加足高+鞋跟高-间隙（20mm左右的活动余量）⑵座宽。座宽设计的依据为第95百分位点的女性坐姿臀宽。具体的设计建议如下： 座宽=坐姿臀宽+活动余量 ⑶座深。座深的设计是舒适性设计的一个重要方面，过深易导致使用者后背悬空或膝腘窝受压，过浅则不能保持稳定坐姿。一般座深的设计依据第5百分位点的坐姿大腿水平长进行设计，具体设计建议如下： 座深=坐姿大腿水平长-活动余量 ⑷座面倾角。座面倾角的设计与靠背的角度有关，也与使用者坐姿与使用环境有关。座面后倾有助于长时间保持稳定姿势，配合合理的靠背姿势可帮助使用者维持最佳的松弛状态；座面前倾有利于帮助使用者保持上体的自由活动状态，例如设计膝部支撑装置的平衡椅可帮助使用者在工作时保持最佳的脊椎状态。 表1 座面倾角设计的推荐值（°）工作椅0~4休息椅5~15平衡椅 课椅餐椅办公椅 一般休息椅躺椅0~23-4 2-4 5-10 10-15 -25 ~ -30 ⑸靠背尺寸。座椅靠背的设计主要在于其高度和支撑点的设计，尽量帮助使用者的脊椎保持健康的S型状态。座椅的靠背类型分低靠背、中靠背和高靠背三种，其中低靠背椅应能在使 用者离座面250mm左右提供第一腰部支撑，中靠背椅还应提供310mm~360mm处的第二腰部支撑，高靠背椅还应具备360mm~410mm处的背部支撑。 ⑹靠背倾角。不同用途的靠背角度设计差别较大，具体推荐值如表2。 表2 座椅靠背倾角设计的推荐值（°） 工作椅 休息椅 长时间较长时间短时间一般休息椅休息椅高度休息椅95100105 110110~123115~123 2.3材料 座椅材料种类繁多，不同的材料拥有其特有的感觉特性，包括视觉和触觉的质感。不同材料的自然质感和人为质感给人带来不同的视觉心理感受，如木材的温暖感，玻璃的透明感、不锈钢的科技感和丝绸的高贵感等等。恰当的运用座椅的设计材料，可以丰富椅子的艺术效果，提升椅子的设计品质。 从触觉舒适性角度考虑，要求选择座椅材料时注意到冬暖夏凉的搭配使用。炎热地区选用导热系数较高的感觉凉爽的竹、藤、木材座椅以带走多余的热量，寒冷地区则多选择布艺、海绵等作为和人体直接接触的材料。 3座椅舒适度的评价方法3.1眼动分析方法 眼动研究通过对人在观察外界事物时的眼动轨迹的记录和分析来探究其内在心理活动或认知过程。在视向心理测量中，研究者经常使用眼动仪记录被试者在观看平面图像时的眼动轨迹，并对第一次注视点的位置、注视时间、注视次数、瞳孔直径变化等参数进行分析。对座椅设计而言，眼动分析可以用于评价座椅的造型、色彩、质感等方面的视觉舒适性。 3.2体压分布测量分析法 体压分布就是当人坐在座椅上时，人体和座椅界面各部分压力的大小及其分布状态。研究表明，体压分布的不合理容易引起人体臀部、腿部和腰背部的局部疲劳，严重时可导致臀部压疮。一般而言，我们用体压分布测试仪器获得人椅界面的体压分布图形及其大小，从而科学的确定椅面和椅背形状，并依据逐步确立的一些量化指标作为座椅舒适度评价的依据之一。 3.3肌电测量评价方法[3] 人们处于坐姿状态一段时间后肌肉发生了疲劳，常有腰酸背痛的状况发生。为了检验肌肉疲劳的程度从而对座椅的舒适程度进行评价，可以采用肌电测量的方法。表面肌电分析有时域分析、频域分析、时频联合分析和小波分析等方法。一般认为，频域分析的主要指标平均功率频率(Mean Power Frequency， MPF)和中位频率(Media Frequency， MF)对于评价肌肉疲劳有重要意义。MPF在反映较低负荷收缩时的灵敏度较高，MF在抗噪声干扰方面更具优势。人体的坐姿肌肉疲劳是由于低负荷肌肉收缩引起的，且易受运动肌肉肌收缩的影响，功率谱大多由高频向低频漂移，MF和MPF值也相应下降，在座椅舒适度评价时常将两个指标结合使用以获得较好效果。 3.4心理学问卷法。 心理学问卷法即用语言来记述环境行为中人的心理活动和对客观环境的反应，是常用的对环境行为的表达方法。使用者对座椅的生理心理感觉，例如座椅的尺度是否合理，坐垫及靠背材料的软硬程度以及弹性是否合适等等，可以利用主观评价量表，记录和描述使用者的舒适感，并对其数据进行统计分析。 4 小结 座椅的舒适度是一个复杂的主观概念，受到的影响因素较多。在知觉舒适度范畴，除了上述提到的视觉舒适度，还应考虑嗅觉、听觉和触觉的舒适度，需要对座椅材料的嗅觉特性、座椅结合的强度和材料的感觉特性进行进一步的深入研究。希望在将来的工作中，可以尝试更多有效的座椅舒适度评价方法，为座椅的舒适性设计提供理论支持。 参考文献： [1]刘盛璜.人体工程学与室内设计.中国建筑工业出版社2004年7月 [2]陆剑雄，张福昌，申利民. 坐姿与座椅设计的人机工程学探讨. 人类工效学.2005年12月第11卷第4期 [3]王笃明，王健，葛列众.肌肉疲劳的SEMG时频分析技术及其在工效学中的应用[J].航天医学与医学工程.2003(5):387～390 座椅设计的舒适性研究 周 敏 （浙江科技学院艺术学院 浙江杭州 310023） 理论研究·设计
汽车座椅设计 摘要：运用人机工程学原理，针对汽车驾驶座持，从驾驶员生理特性与作业环境两个方面分析了影响驾驶舒适性及安全性的原因，在此基础上从坐姿舒适性，振动舒适性，操作舒适性，安全性等四个方面论述了人机工程学在汽车座椅设计中的应用，完成了对汽车驾驶座椅从分析到设计的系列开发过程。 关键词：人机工程汽车设计座椅 引言：交通事故统计分析表明，疲劳驾驶是造成交通事故的主要原冈。驾驶座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施，对于减少驾驶员疲劳程度，降低事故发生率有重要作用，汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量与安全。人机工程学是一门综合性较强的新兴交叉学科，它是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境相互关系和相互作用的规律；其目的是让人在使用机械的过程中，感到“安全、健康、舒适、高效”。汽车设计是否符合人机工程要求，不仅关系到有效利用车内空间及提高乘用舒适性，而且影响整车内外造型和尺寸参数，进而影响整车性能和市场竞争力。 一、舒适驾乘首要在于座椅设计 通过对汽车座椅设计中的人机因素分析,即尺度、形态、功能、色彩四方面的具体分析,寻求汽车座椅设计与人机工程学的关系,从而论证目前汽车座椅设计中人机工程学应用的一些局限性,即学科内涵与目标的矛盾、共性原则与个性需求的矛盾、统计与个案的矛盾以及合理与合情的矛盾,通过对这些应用矛盾的透析,探求出汽车座椅设计中人机工程学应用的原则,从而最终为汽车座椅产品设计中人机工程学的应用探索出一条道路。 而人机工程学在汽车座椅设计中的作用主要体现在以下几方面： 1、为确定汽车空间范围提供依据。 2、为设计汽车座椅提供依据。 3、为确定感觉器官的适应能力提供依据。 二、汽车座椅的人机工程设计 汽车驾驶座椅的人机工程学分析，安全舒适的汽车驾驶座椅的设计必须满足以下要求：意识坐姿舒适性（静态舒适性）；二是振动舒适性（动态舒适性）；三是操作舒适性；四是安全性（包括主动安全性及被动安全性两个方面）。 上述要求具体到驾驶座椅的设计中满足驾驶员坐姿舒适性的座椅尺寸结构设计、满足驾驶员振动舒适性的座椅抗振减振设计、满足操作舒适性的座椅空间位置设计以及满足驾驶员的安全性的汽车驾驶座椅主动安全性及被动安全性的设计。 1、座椅结构设计 驾驶座椅结构设计的研究把注意力集中在人体生理结构特点对驾驶舒适程度的影响上，寻求最佳的座椅结构形式、尺寸、轮廓形状及材料选择。 （1）座椅结构设计 为了保证座垫上合理的体压分布，座垫应坚实平坦。太软的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，从而导致腰酸背痛现象的产生。研究表明：过于松软的椅面，使臀部与大腿的肌肉受压面积增大，不仅增加了躯干的不稳定性，而且不易改变坐姿，容易产生疲劳。 依据靠背上体压分布不均匀原则，在座椅靠背设计时应保证有靠背两点支撑，即就是人体背部和腰部的合理支撑。汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支撑，第一支撑部位位于人体第5—6胸椎之间的高度上，作为肩靠；第二支撑设置在腰曲部位，作为腰靠。肩靠
10.16638/https://www.doczj.com/doc/1518699193.html,ki.1671-7988.2019.02.015 汽车座椅舒适性设计要求的探讨 郝利生，张智勇 （泰极爱思（郑州）汽车座椅研发有限公司，河南郑州451450） 摘要：随着经济和生活水平的提高，购买汽车的需求不断增加，对汽车消费需求也从耐用和安全提升到了更舒适的驾车体验。汽车不但要美观、大气、符合主流消费者的观念，同时整车需要更好的安全保障；而汽车座椅的舒适性可以为驾驶员和乘坐者提供更为舒适的乘车环境，从而提高车辆的实用性能。所以，为了保证驾驶者有更好的乘车感受，汽车企业对于座椅的设计也日益重视，这就需要在设计过程中，必须要将座椅的舒适性性能充分考虑。关键词：汽车座椅；舒适性能；设计；探讨 中图分类号：U461.4 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)02-43-02 Discussion on design requirements for comfort of car seats Hao Lisheng, Zhang Zhiyong ( Taiji Aisi (Zhengzhou) Car Seat R&D Co. Ltd., Henan Zhengzhou 451450 ) Absrtact: With the improvement of economy and living standard, the demand for buying automobiles is increasing, and the demand for automobile consumption has also increased from durability and safety to a more comfortable driving experience. The car should not only be beautiful, atmospheric, in line with the concept of mainstream consumers, but also need better safety protection. The comfort of the car seat can provide more comfortable driving environment for drivers and passengers, thus improving the practical performance of the vehicle. Therefore, in order to ensure that drivers have a better ride experi -ence, automotive companies pay more and more attention to the design of seats, which requires that in the design process, the comfort performance of seats must be fully considered. Keywords: car seat; comfort performance; design; Explore CLC NO.: U461.4 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)02-43-02 1 汽车座椅的舒适性能提高乘客乘车感受 第一点，汽车座椅作为汽车内部饰件的主要组成部分，是汽车使用过程中与消费者接触时间最长的部件，因此，座椅舒适性显得尤为重要。首先，座椅构造及外观造型要和整体内饰构建相搭配、协调；其次，对于座椅外观材料选择也更讲究，不仅需要美观，更需要易于清洁，环保。消费者购买车辆对座椅的舒适性要求已经扩展到人体机能的感知领域，即所谓的看、听、闻、感受等方面。随着互联网大面积普及，消费者能通过各种渠道对汽车和座椅舒适性的了解，使得对汽车的舒适性能和安全性能提出了更高的要求。汽车座椅的构造在人体机能学领域仍在初级阶段，其发展潜能是巨大的。对于消费者来说，汽车除了外形吸引人以外，更为重要方面就是驾乘舒适性了，毕竟外观是认知，舒适是体验。 第二点，在人体机能学研究领域，汽车的座椅的开发加入了科学技术，结合人体构造，研究出更适合人们乘坐的汽车座椅。对于汽车座椅的要求，应该从广大消费者的需求上考虑，国内诸如吉林大学、武汉理工大学等高校致力于对不同人群对座椅构造的需求，积累了大量的数据，但这仅限于高校的研究而已，并未达到产研合作，真正将汽车座椅舒适性设计还是落在广大的汽车制造商和座椅供应商身上，因为汽车制造商忽略了客户对座椅舒适性要求，就会导致销量的 作者简介：郝利生，就职于泰极爱思（郑州）汽车座椅研发有限公 司。 43
汽车中的座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施，而驾驶员的座椅就更为重要。舒适而操纵方便的驾驶座椅，可以减少驾驶员疲惫程度，降低故障的发生率[1]。汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量。 本文以人因分析为手段，以设计出公道的驾驶座椅来满足驾驶员人体安全、舒适为设计目标，得到结论：驾驶座椅安全性设计应着重考虑人（驾驶员）坐姿生理特性及人体对车内振动、微天气的反应等两大方面。并从主动安全性设计、被动安全性设计两个方面详尽分析了驾驶座椅安全性设计的思路。 1. 人—座椅系统安全性设计中人的因素分析 任何系统实际上都是人机系统，人机系统包括人、机、环境三个方面[2]。显然驾驶员-座椅也属于人机系统研究的范畴。人机系统的安全模式多以人的行为为主体，即以人为本。对人机系统的研究始于第二次世界大战。在设计和使用高度复杂的军事装备中，人们逐步熟悉到必须把人和机器作为一个整体，在系统设计中必须考虑人的因素。 1.1 人（驾驶员）坐姿生理特性分析 （1）坐姿时脊柱形态 人坐着时，身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支承。脊柱位于人体的背部中心，是构成人体的中轴。人处于不同的坐姿时，脊柱形态不同，只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲惫发生。 （2）坐姿体压分布 当座椅上的人处于坐姿状态时，人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布[3]。可见，坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。 ①座垫上的体压分布 根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。据此座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。图1为坐姿时座垫上的体压分布[4]。