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基于人机工程学的汽车驾驶室座椅设计研究

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.019

基于人机工程学的汽车驾驶室座椅设计研究

曹海燕

（泰州机电高等职业技术学校，江苏 泰州 225300）

摘 要：随着现代科技的快速发展和人们生活水平的提高，汽车仅作为代步工具已不能满足人们的需求。驾驶者对

于汽车的舒适度要求越来越高。在汽车设计开发过程中，人机工程学的运用越来越广泛。文章从人机工程学的角度

出发，对汽车驾驶室座椅的设计提出了建议，供汽车设计师参考。

关键词：人机工程学；汽车驾驶室座椅；汽车设计

中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)07-57-03

Research on Seat Design of Automobile Cab Based on Ergonomics

Cao Haiyan

( Taizhou Electromechanical Higher Vocational and Technical School, Jiangsu Taizhou 225300 )

Abstract: With the rapid development of modern science technology and the improvement of people's living standards,

cars can not meet people's needs only as a means of transportation. Drivers for the comfort of the car more and more high

requirements. In the process of Automobile Design and Development, ergonomics is used more and more widely. From the

point of view of Ergonomics, this paper puts forward some suggestions for the design of automobile cab seats, which can

be referred by automobile designers.

Keywords: Ergonomics; Cab seats; Car design

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)07-57-03

前言

人机工程学是根据人的心理、生理特性，利用系统工程

的理论，研究探讨人和机器之间的联系，为设计操作便捷、

舒适、安全，人机合一的工程系统提供方法和理论的科学。

汽车驾驶室座椅的设计属于汽车驾驶室设计中的主要部分，

座椅特性的好坏直接影响驾驶者的工作状态，影响到驾驶的

安全。

1 汽车座椅的人机要素

结合人体结构特性性能良好的座椅应具备以下几点： （1）符合人体坐姿的生理特性，是驾驶员在驾驶过程中

处于舒适的坐姿；

（2）保证驾驶员视野的开阔、清楚，便于操作其他部件；

（3）降低汽车行驶中对驾驶员的振动冲击，符合振动舒

适设计标准；

（4）在车辆发生交通事故时，将驾驶人员固定在一个位

置，保证驾驶人员的人身安全；

（5）为驾驶人员提供一个良好的操作位置，保证驾驶操

作的便利性。

2 汽车座椅的人机工程学分析

2.1 人体坐姿的生理特点

人体结构决定了人的不同生理特点。坐姿和站姿不同，

人体主要躯干骨的受力也不同，其腰部曲线弧度随之变化。作者简介：曹海燕，女，江苏南通人，本科，讲师，就职于泰州机电高等职业技术学校，研究方向：汽车技术。

汽车实用技术

58 人在端坐时身体的受力点主要集中在脊柱、盆骨、腿以及脚

部。其中脊柱的变化最大，脊柱位于人体背部中间，对人体

的支撑起到非常重要的作用。对于不同的坐姿，脊柱会呈现

出不同的形态，在设计座椅的形式、尺寸和结构时，需要考

虑脊柱的变化，如设计的座椅不能使人体脊柱形态趋于自然，

否则会引起驾驶员的驾驶疲劳，影响驾驶的舒适性。长期驾

驶会影响人体的身体健康。

在驾驶时，人的背部需要靠在座椅上，靠背的舒适与否

直接影响驾驶。人在倚靠时，分布在靠背的压力是不均匀的，

肩胛骨和腰椎这两部分的压力是最集中的，由这两部分往外，

压力降低。在人体脊柱结构中，肩靠为第5、6块胸椎，腰靠

为第4、5块胸椎，因此在座椅设计中需要重视这两部分的支

撑，否则会造成对腰椎的损伤，具体如图1所示。

（a） （b） 图1 不舒适坐姿对腰椎组织的影响

人在处于坐姿时，人体重量除了集中在靠背外，主要集

中在坐垫上。分在坐垫上的压力也是存在一定的规律：人体

坐骨处的压力为最大，大腿处压力最小，压力由坐骨处向大

腿外逐渐减弱。这一规律验证了解剖学特性：坐骨处是人体

最能承受重力的地方，而大腿以下由于分布了主动脉不适合

承重。在设计座椅时应结合应力分布不均匀规律进行对应设

计，保证驾驶的舒适性。人体坐压力分布图见图2。

图2 坐压分布图

2.2 环境分析

驾驶员在驾驶时会受到外界的干扰，比如汽车的振动。

人能够承受的振动频率范围为横向1～2赫兹的振动、纵向

4～8赫兹的振动，超过此承受范围会影响驾驶员操纵的准确

性以及视觉的工作状态，从而影响驾驶的安全性[1]。 汽车座椅表面存在着一定的温度和湿度。二者的数值不

可过高也不可过低。长期处于高温高湿的环境中会造成关节

疼痛、身体乏力，容易引起疲劳。有关研究显示，最佳的湿

度要求在40%～60%，代谢量1.0～2.0met，最佳的温度要求

为18゜C～23゜C。基于以上研究分析，座椅表面的设计不

可忽略，比如座椅表面面料的材质、座椅调温装置等方面。

3 汽车座椅设计

3.1 汽车座椅结构和设计要求

汽车座椅一般由座椅骨架、头枕、座椅连接件、坐垫、

靠背、调节机构等组成（如图3所示）。座椅骨架是汽车座椅

的基础部件，它的强度直接影响座椅的安全性，一般使用钢

板冲压或钢管、型钢进行压制而成。坐垫和靠背的填充材料

一般选择发泡海绵和座椅蒙皮，为了保证驾驶员的舒适性一

般发泡海绵采用回弹性能很高的聚氨酯发泡而成。因为驾驶

员的身材各异，因此座椅必须具备调节装置，主要包括滑轨、

调角器、升降器等部件。滑轨主要是调节座椅前后移动，安

装在座椅底部。调角器是让驾驶员能够调整椅背的角度，一

般安装在座垫骨架和靠背骨架之间。升降器主要调节座椅的

上下移动，安装在座椅的下方[2]。

图3 驾驶员座椅的结构图

3.2 汽车座椅设计

（1）座椅的静态舒适性设计

座椅的舒适性设计分为静态设计和动态设计，它们受很

多因素的影响。现以静态设计注意事项为例：

1）座椅尺寸设计

座椅尺寸设计包括靠背高度、宽度、倾角；座面高度、

宽度、倾角、深度；头枕高度、宽度、倾角等。座椅椅面前

部到操作者头部的垂直距离为靠背高度。在整体设计时座椅

的高度尽量低一点，但是不能过低，太低会造成驾驶者背部

肌肉疼痛，太高会给腿部带来一定的压力。汽车驾驶者的坐

姿比较简单，坐姿几乎不会发生变化，从乘坐舒适角度出发，

椅面宽度以宽为好。在设计椅面深度时需要考虑腰椎需要支

撑，脚下部与椅面之间留有一定的间隙，同时可以使腿部有

活动空间。靠背的宽度和高度与驾驶员坐姿的肩宽和肩高有

一定的关系，在车上添加靠枕主要是为了提高靠背的高度。 曹海燕：基于人机工程学的汽车驾驶室座椅设计研究

59 2）座椅可调节

驾驶者在驾驶时虽然操纵动作比较单一，但是对于舒适

性要求却是极高。驾驶员身材各异，研究的座椅适合于P95

的人群，为了更好地服务每位驾驶者，座椅应该设置调节功

能[3]。驾驶者的舒适坐姿关节角度如图4所示。

图4 舒适坐姿的关节角度

3）座椅材料选择

汽车在行驶过程中汽车部件的振动会通过座椅传递给驾

驶者，因此汽车座椅在选择材料时第一需要解决的是减震。

座椅材料是座椅减震的主要因素，在选择座椅材料时需要考

虑该因素。由于人体结构的不同，分在座椅上的振动强度也

是不同的。在横向方面，人体脊柱依靠腰间盘前部和后部的

前纵韧带起作用，使得脊柱在横向方面的忍耐能力有限；而

在纵向方面，腰椎盘有很大的弹性和支撑力，使得脊柱在纵

向方面的忍耐能力极强。介于这些原因在选择座椅材料的时

候需要加强横向的忍耐力。比如选择靠背垫要有弹性和柔软

性，椅面和靠背的边缘两侧做成隆起状，靠背向后倾斜操作 使得腰椎和背部得到依靠，增加横向的摩擦力减小横向位移，

降低人体的横向冲击，提高人体的舒适性。

（2）座椅的动态舒适性设计

汽车驾驶室座椅的动态设计主要解决的问题就是如何进

行减震，除了汽车座椅材料对于减震的影响，从汽车座椅的

刚性结构方面也需对减少震动作出改进。在汽车座椅设计中

主要需要考虑的动态参数包括阻尼系数、刚度系数。通过对

这二者的优化选择对汽车座椅的悬架结构进行设计改善，是

的座椅能够很好地衰减汽车运行中的振动。

4 结论

本文根据人机工程学原理和理论，围绕核心思想“人机

合一”对汽车驾驶室座椅的结构进行了详细的、全面的设计

分析与描述。汽车的尺寸可以是固定的，但是驾驶员是变化

的，同样一辆车可以符合不同体型驾驶者的要求，让每位驾

驶者都能够获得满意的驾驶体验。随着人们生活水平的提高，

人们对于汽车要求不只是一个交通工具，对舒适度的要求会

越来越高，也会对车辆人机工程学提出更多新的研究方向。

参考文献

[1] 靳晓雄.关于振动对人体生理参数影响的研究[J].人类工效学,

1997,3(2):16-20.

[2] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2012.

[3] 李惠彬.车辆人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社.2017.

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基于人机工程学的汽车座椅设计分析

基于人机工程学的汽车座椅设计分析

基于人机工程学的汽车座椅

摘要：目的 研究汽车座椅和人体生理特性，让乘客在乘坐过程中减少疲劳，提高舒适度和安全性.方法 通过对人体生理特性、汽车座椅的基本尺寸、安全和舒适相关特性的对比分析和研究，得出汽车座椅设计的参考性理论.结果 得到了汽车座椅设计在尺寸设计、舒适度和安全性方面的基本理论.结论 汽车座椅的尺寸符合人体自然生理状态时，越不容易产生疲劳，舒适度随之提高；反之，疲劳容易产生，舒适性以及安全性随之降低。

关键词:汽车座椅；人机工程学；舒适度；安全性

Study on the car seats based on Ergonom ics

Abstract:this paper studies the characteristics of the Car seat and Human

Physiology ,Let he passengers reduce fatigue, improve the comfort and safety when

sitting.We can draw a conclusion of the car eat design based on comparative analysis

and

research on human physiological characteristics, car seat basic size, safety and

comfort. Finally,we get the basic theory of the car seat design in size design, comfort

and safety aspects .In a word,when the size of the car seat match the body's natural

physiological condition, the fatigue is less easy to produce, at the same time,the

基于人机工程学的汽车座椅设计研究

基于人机工程学的汽车座椅设计研究

基于人机工程学的汽车座椅设计研究

近年来，随着汽车行业的不断发展，人们对汽车舒适性和安全性的需求也日益增加。汽车座椅作为汽车内部的重要组成部分，其设计对驾驶员和乘客的舒适性和安全性起着至关重要的作用。基于人机工程学的汽车座椅设计研究成为了诸多汽车制造商和研发部门关注的焦点之一。

人机工程学是一门研究人和机器之间的适配性问题的综合学科。在汽车座椅设计领域，人机工程学的原理被广泛应用于提高汽车座椅的人体工程学设计，以实现更好的舒适性、安全性和驾驶体验。本文将从人机工程学的角度出发，探讨汽车座椅设计的相关研究内容和应用方法。

一、人机工程学在汽车座椅设计中的重要性

人机工程学可以帮助设计师更好地理解人体的生理特征和人体工程学原理，从而针对不同用户群体的需求，设计出更符合人体工程学的座椅结构。考虑到人体脊柱的生理曲线和各个关节的活动范围，设计出符合人体曲线和姿势变化的座椅结构，以减少长时间驾驶对脊柱和关节的不适，并提高驾驶员的舒适性。

人机工程学还可以通过对驾驶员和乘客的行为习惯和姿势进行分析，指导汽车座椅的功能和调节模式的设计。通过实际驾驶行为的数据采集，了解驾驶员在驾驶过程中的身体姿势和活动习惯，从而设计出更符合实际使用需求的座椅调节功能和调节方式，提高座椅的人性化和便利性。

人机工程学的原理在汽车座椅设计中具有重要的指导意义，可以帮助设计师更全面地考虑人体工程学的因素，从而设计出更适合人体特征和行为习惯的汽车座椅，提高座椅的舒适性和实用性。

在汽车座椅设计领域，基于人机工程学的研究内容涉及到人体工程学原理、人体姿势分析、座椅功能设计等多个方面。下面将从这几个方面对基于人机工程学的汽车座椅设计研究内容进行详细介绍。

1. 人体工程学原理的研究

人体工程学原理是人机工程学的基础理论之一，也是汽车座椅设计中不可忽视的部分。在汽车座椅设计中，人体工程学原理的研究涉及到人体结构、生理特征和运动机能等多个方面，包括人体曲线、关节活动范围、肌肉疲劳特性等。通过对这些理论知识的研究，设计师可以更好地了解人体的结构特征和运动机能，为座椅的结构和功能设计提供理论依据。

基于人机工程学的汽车座椅设计研究 2

基于人机工程学的汽车座椅设计研究 2

基于人机工程学的汽车座椅设计研究

随着汽车产业的发展，汽车座椅作为汽车内部最重要的组件之一，在汽车安全性和舒适性方面起着至关重要的作用。基于人机工程学的汽车座椅设计研究十分重要。

人机工程学是一门研究人类与机器之间相互作用的学科，关注人体结构、生理和心理能力以及行为的特征与机器设计之间的关系。在汽车座椅设计方面，人机工程学的原理可以帮助设计师更好地理解驾驶者的需求和限制，以提供更人性化、舒适和安全的座椅设计。

人机工程学的原理可以帮助设计师考虑人体工程学因素。驾驶者在长时间的驾驶过程中容易出现肌肉疲劳、颈椎疼痛等问题。在座椅设计过程中，设计师需要考虑到人体的生理结构和姿势，确保座椅提供良好的支撑，并能够减少对驾驶者身体的压力和疲劳。座椅的高度、角度和形状等参数也需要根据驾驶者的身高、体型和个人喜好进行调整，以提供最佳的舒适性。

人机工程学的原理可以帮助设计师考虑到驾驶者的心理需求。座椅的外观设计、颜色、材质等方面会对驾驶者的情绪和体验产生影响。柔软的座椅材质和舒适的靠背设计可以营造一个温馨、舒适的驾驶环境，增强驾驶者的驾驶体验。人机工程学还可以帮助设计师确定一些操作按钮的位置和方式，以提高驾驶者的操作便利性，减少因操作不便引起的驾驶操作错误。

人机工程学的原理还可以帮助设计师考虑到驾驶者的安全需求。座椅是驾驶者在发生碰撞或紧急刹车时的重要保护设备。座椅的结构设计需要充分考虑到正常和紧急情况下的驾驶者的防护需求，包括头颈部和腰椎部位的保护。

基于人体工程学的汽车座椅设计研究

基于人体工程学的汽车座椅设计研究

基于人体工程学的汽车座椅设计研究

随着汽车行业的不断发展和人们对于驾驶的需求不断增加，座椅作为汽车内部零件的一个重要组成部分，也得到了越来越多的关注和探究。特别是在长途驾驶时，座椅的舒适度和安全性更是尤为重要。为此，基于人体工程学的汽车座椅设计研究成为汽车座椅领域的热门话题。

一、人体工程学的概念及应用

人体工程学是一门综合学科，主要研究人类与工作环境、工作任务和工作系统之间的适应关系。它的研究范围包括人体生理学、人类心理学、工程学和设计学等多个学科领域。

在实际应用中，人体工程学主要用于改善人类的工作环境和工作效率。比如在工厂车间和办公室等场所，人体工程学可以通过设计合理的工作坐姿、人机界面和工具设备等，来减轻人们的疲劳和压力，提高生产效率和工作质量。

二、基于人体工程学的汽车座椅设计研究的必要性

在汽车领域，人体工程学同样具有非常重要的应用价值。汽车座椅作为汽车内部主要的人体接触部件，其设计质量直接关系到驾驶者的安全和舒适度。

基于此，人们开始关注并研究了汽车座椅的人体工程学设计。通过渐进式坐姿设计、支持区域布局和人机接口设计等多个方面的优化，汽车座椅的人体工程学设计正在实现从体验到健康再到舒适的全面转变。

三、基于人体工程学的汽车座椅设计研究的主要内容

1. 渐进式坐姿设计 渐进式坐姿设计是指座椅在横向和纵向方向上的坐垫和靠背都会逐渐改变角度，以适应人体在驾驶过程中的不同姿态。这种设计可以减少驾驶员在长时间驾驶中的疲劳程度，从而提高驾驶安全性。

2. 支持区域布局

此外，座椅的支持区域布局也非常重要。此项设计可以在座椅上增加一些具有重要作用的支持区域，如肩部、腰部和大腿等，以保证驾驶者在长途驾驶时的正确坐姿。这种设计不仅对于驾驶员的健康有卓越的贡献，同时也能够提高驾驶的精准度和舒适度。

3. 人机接口设计

最后，人机接口设计也是汽车座椅人体工程学研究中的一个重要方面。在这个方面的设计中，人们可以利用声波和触觉等不同的方式，来更好地实现汽车驾驶体验和交互效果。通过合理的人机接口设计，驾驶员不仅可以轻松地识别汽车各种信息，而且可以明确地了解车子所处的环境，提高驾驶效率和安全性。