汽车驾驶座椅的人机工程学设计

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1、汽车驾驶座椅的人机工程学设计摘要:运用人机工程学原理,针对汽车驾驶座椅,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汽车驾驶座椅人机工程学设计,完成了对汽车驾驶座椅从分析—设计的系列开发过程。关键词:汽车驾驶座椅;人机工程学;驾驶舒适性：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。舒适而操作方便的驾驶座椅,可以减少驾驶员疲劳程度,降低故障的发生率汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾

2、驶质量。汽车驾驶座椅人机工程学设计目的,就是使设计出来的座椅能够满足人机工程学标准,这样一来,所谓汽车驾驶座椅人机工程学设计也就转化为针对驾驶员舒适性的设计。当然对于座椅设计来讲,对其安全性的设计也是不容忽视的。从人机工程学原理出发考虑,一个性能优良的驾驶座椅应当符合的基本要求如:为驾驶员提供一个舒适而稳定的坐姿,符合人体舒适坐姿的生理特性;减轻传给驾驶员身体的机械振动和冲击负荷,满足振动舒适性评价标准的要求;将驾驶员置于良好视野的位置,保证他能安全而有效地完成各项操纵作业;为驾驶员提供一个相对于各种操纵机

3、构的合适位置,使他能方便地进行操作;考虑提高驾驶员的人身安全性,当发生翻车或撞车事故时,将驾驶员约束在驾驶座椅上且处于一定的容身空间以内。1汽车驾驶座椅人机工程学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:一是坐姿舒适性(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

4、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。1.1座椅尺寸结构设计驾驶座椅尺寸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,椅结构型式、尺寸、轮廓形状及材料选择(1)座椅尺寸设计[4~6]。座椅尺寸设计主要参数包。括:椅面高度、宽度、深度、椅面倾角;靠背的高度、宽度和倾角。座椅尺寸设计涉及主要参数如图1所示。椅面高度A:椅面高度定义为椅面前缘至驾驶员躯干线点的垂直距离。在设点:椅面过高会使大腿肌肉受压,椅面过低就会增加背部肌肉负荷。驾驶座椅的椅A.椅面

5、高度B.椅面宽度C.椅面深度面高度应低些。D.靠背高度!.靠背倾角".椅面倾角椅面宽度B:在图2座椅尺寸设计主要参数空间允许的条件下,以宽为好。但对于汽车驾驶座椅来讲,驾驶员坐姿单一,不涉及变换姿势,通常设计应以满足最宽人体需要为准。椅面深度C:指椅面前缘至靠背前面水平距离。其尺寸应满足:腰部得到靠背的支承;椅面前缘与小腿之间留有适当距离,以保证大腿肌肉不受挤压,腿弯部分不受阻碍靠背高度D及宽度:靠背的高度和宽度与坐姿肩高和肩宽有关,对于汽车驾驶座椅靠背的高度应采取高靠背,最好加靠枕。靠背倾角:靠背倾角是指

6、靠背与椅面水平方向的夹角。椅面倾角:指椅面与水平之间的夹角。主要考虑到为了防止人体臀部向前滑动而是椅面前缘向后倾。此角不易过大,否则会增加大腿下平面与座垫前缘的压力,从而减少双脚着地的负荷,阻碍血液循环,引起身通以上座椅尺寸参数的确定,以节的角度应该满足保证驾驶员人体脊柱曲线更接近于正常生理三是脊柱曲线。舒适坐姿的各关节的角度应该满足(2)座椅结构设计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,从而导致腰酸背痛的现象的产生。研究表明:过于松软的椅面,使

7、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承即就是人体背部和腰部的合理支承。汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承,第一支承部位位于人体第5~6胸椎之间的高度上,作为肩靠;第二支承设置在腰曲部位,作为腰靠。肩靠能减轻颈曲变形,腰靠能保证乘坐姿势下的近似于正常的腰弧曲线。(3)座椅材料选择。座椅材料的选择主要考虑到以下两个方面:振动舒适性以及座椅对人体热环境的主要影响。座椅材料是座椅的主要减振元

8、件,要想使座椅获得较低的振动传递率,使座椅有较高的振动舒适性,必须采用合适的座垫和靠背减振材料。根据驾驶室的微气候环境,调整座椅表面的温湿度特性,可以适当调节在人体代谢,达到减轻疲劳的目的。1.2座椅振动舒适性设计座椅材料是座椅的主要减振元件,那么在座椅振动舒适性设计时首先要考虑的就是从座椅材料的选择上下功夫来保证座椅振动舒适性。座椅的结构形状也不同程度的影响其振动舒适性由于椎间盘有较大的压缩潜力和很好的弹性,所