主要介绍人因工程在汽车座椅中的应用

科赫

关键词：人机工程；汽车设计；座椅引言

汽车在行驶中，驾驶员坐在座椅匕对汽车进行操纵，汽车座椅的舒适性、安全性和在座椅上易于

科１技ｌ论｜坛

汽车驾驶座椅的人机工程学设计

穆春虹孔珊珊

（哈尔滨松花江汽车内饰件有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００６０）

摘要：运用人机工程学原理，讨论了汽车座椅设计过程中应考虑的人机因素。针对汽车驾驶座椅，从人体模板应用、生物力学、机械振动、作业空间等角度分析了驾驶疲劳的成因。从座椅的静态特性和动态特性论述了汽车驾驶座椅的人机工程设计。

２３＾体摸模板在车辆座椅设计中的应用。利用＾体暌版考察车辋往！内主要＾棚．

工程学设计参数，用以了解和评价汽车的人

操纵方向盘踏板和按钮开关等就显得十分重要在现代汽车产品设计中，应从』机工程学出庞寻求一

种‘‘人一机一环境”和谐、统一和踟词。如何运用人

机工程学原理，使现代汽车为驾驶员提供安全、舒

适、高效而又方便的工作空间＇ｉ圭卜步提高工作效率和降低事故发生系是目前汽车产品设计中值得深

入探讨的问题，同时＾机工程学因素也是企业提高其竞争力的手法之一。

１汽车人机工程设计的任务和要求

机工程设计。以＾体参数为基础建立的人体模型是描述＾体形态特征和力学特性的有效丑：具，是对人柳．系统进行考察研究、分析评价、试验设计不可缺少的重要辅助手段。目前ｓＥＡＪ８２６人体漠板是车身布置最常用

的（如图３），这种＾和懒是根据＾体测量

数据进行处理和选择而得到☆争际准＾体尺

图ｌ操纵件的手脚伸及性图２驾驶者的舒适性

寸来制ｒ乍的。将＾体莓濒置于１：ｌ模型或洋

车的作业空间内，或将二维＾体模型置于设计图纸的相关位置，可用于校核设汁的可行性和合理性。结合精确的＾体模版中各种主要的人体参数，按照—定的经验理论，考察

汽车的设计开发必须围绕以人为中心的人性

化前提展开。所以汽车人机工程设汁的任务就是开发出使驾驶者感到操作方便、高效、不易疲劳、舒适、安全的汽车产品。由于驾驶者身材各异，而—种汽车的布置尺寸只有—种，要使—种操纵件的布置能最大限度地满足不同身材驾驶者的手脚伸及性与

篱嚣谶兹蒜悉糍图，姒邮ｚ６人体模板

。

图４座椅各部位的受力分布

体摸板的标准参数，包括人体静态尺寸（主一要是坐寸）、功能尺寸（坐姿活动范围尺寸）、

姿势舒适性的要求，必须对人机工程进行仔细研

究。例如，同是操纵油门踏板，高个子驾驶者出暖个的座椅要靠后—些，但ｆ电ｆ『１的手臂和腿的长度相差并不大，因此，高大的男人比娇小的女人更不易触

作业尺寸（主要是手部、脚部的力学参数）

等，确定相应的汽车车厢空间、座椅位置、转

型盘端台、扶手等没计参数。具体分类匕

主要是＾体的舍ｊ：ｊ重性设计参数（座椅、室内

空问等），操作性没汁参数（方向盘、控制台、扶手壕４踏板等）以及安全性没汁参数等。

２４座椅布置。根据＾体的舒适性坐姿

和汽车设计对人体的布置要求对座椅进行图５舒适的坐姿关节角度布置并确定座椅与操纵装置的相对位置；按舒适坐

图６驾驶作业空间设计

到仪表板（如图１）。对操作姿态来说，通过试验研

究，有座椅、踏板和方向盘的位置以及驾驶姿势参

数的变ｆ｛：彳导到了驾驶者的舒适特Ｉ生坎口图２）ｏ

２汽车座椅的人机工程设计

２１座椅的人机工程学综合要求可归纳为：２１．１贴合感：要求座椅靠背和座垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状贴合。贴合感强的座椅将有利于改进接触面积和部位。２１２横向稳定性：汽车转弯时，人体承受横向加速度，为了提高乘员的身体保持性，要求座椅的侧面稍加高，以便两跨和大腿部能轻轻支承身体。２１３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，第一支承位于人体第５—６胸椎之间的高度

姿选择座椅的座面高度、座宽、座深、座硅莉俑、靠背

的高、靠背与变而夹角；按汽车中利用人体样板进行人体布置的原则，来确定座椅与操纵装置的相对

位置，确定出座椅与方向盘和加速踏板的相对位置，同时确定座椅的水平调节量和垂直滴节量。

２５人体压力在座椅上的分布。人体与座椅之间的压力分布称为坐姿的体压分布，坐姿的体压分布是影响乘坐舒适性的重要因素。＾就坐时，身体重量的大部分（约８０％）经过臀部、背部隆起部分及其附着的肌肉压在座椅面上。座椅各部位的受力分布如图４。

２６座椅的设计要求。２．６ｌ有良好的静态特性，即：座椅的尺寸和形状应使＾体具有合适的坐姿，良好的体压分布，触感良好，并能调整尺寸与位置，以保证乘坐稳定、舒适，操作方便。２６２有良好的动态特性，以缓和与衰减由车体传来的冲击和振动，保证驾驶员能较长时间工作而不感到疲劳。２６３结构紧凑，外形与色彩应美观、大方，与车体内饰相协调，尽可能减轻质量，降低成本，有良好的结构工艺性。

应＾．体的舒适性；ｅ座椅的位置要与其作业空间相协调，便于人员作业。由坐姿生物力学分析，最舒适

的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略向上后倾

斜，保持上体与六棚郅司角在９妒～１０５０。同时，，ｊ煺

向前伸，大腿与小腿、，Ｊ、腿与脚掌之间也应达到一定角度，进行驾驶座椅设计，不能不考虑驾驶室特

定的范围和环境。人体关节的铺刮剖吾斯亍驾驶室

设计的主要考虑因素，图５表示的是驾驶室＾体各关节之间的关系。另外，座椅饰面采用棉织品，因为棉织品具有良好的弹性和伸缩性，而且耐磨，具有良好的透气性和透视性。这些特点较之皮革、人造革等材料都要好。另外为了驾驶员的安全，座椅需要有好的稳定性。皮革和人造革虽然比较美观，擦

上，作为肩靠能减轻颈曲变形；第二支承设置在腰

曲部位，作为腰靠，能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。２１４各部合适的软硬感：座椅最重要的作用是支撑乘员的身体，不能只是—把安乐椅，表面硬—些的座椅不易使＾疲劳，但与身体不是特

拭起来比较方便，但是皮革的防滑脱效果差，在车

辆转弯或者紧急刹车的过程中给驾驶员带来不稳定的因素。所以综合考虑座椅饰面采用棉织品。由于汽车驾驶的特点，在驾驶座椅设计时还应考虑座椅与空间的协调问题，驾驶空间以坐姿空间为依

别贴合的硬座椅会压迫身体的某一部分，使疲劳感倍增。２１５振动舒透陛：与之相联系的是座椅的静

态刚度、共振频率及衰减特性。除Ｅ述要求外，汽车座椅不得有臀部滑落感、腹部压迫感、脊背部弓形感等。

２２磨倚的缗陶参数。汽车座椅的鲡置性通常包括振动舒适陛、坐姿舒适｜生和｝桑作舒适性。振动

舒适性一般不能只靠尺寸参数来保证，而驾驶席的坐姿舒适性和操作舒适性以及乘员席的坐姿舒适性则应通过座椅的结构和尺寸参数得到相应程度的保证。座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值加以确定。

２７驾驶座椅的静态舍ｊ：ｉ删十。座椅的静态

据。图６列出了驾驶作业！奎问设计暗ｑ主要指标。

２８驾驶座椅的动态舒适性设汁。驾驶座椅动态舒适性主要与振动特ｌ生洧关。对于＝有怒架的座椅系统，影响其动态特性的因素有痤垫的刚度和阻尼

系数，悬挂系统连接件的摩擦；对于非悬架座椅系

舒适性设计须考虑的因素很多，可以概括为以下基本原则：ａ座椅的形式和尺度与其功用有关；ｈ座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定；ｃ座椅可适当调节，以满足坐姿变换；ｄ座椅所使用的材料应适

统主要考虑座垫的刚度、阻尼以及座椅刚架结构的

动态性能。刚度决定座椅的共振频率，而阻尼系数决定座椅的振动衰减特

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