基于人机工程学的汽车座椅设计研究

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汽车驾驶座椅的人机工程学设计

作者：张义鲁

来源：《数字化用户》2013年第17期

【摘 要】汽车已经成为人们日常生活中必不可少的交通工具，汽车座椅是人和汽车直接接触的界面，其设计的好坏直接影响着人们驾乘的舒适度。随着科学技术的不断发展，人们对生活要求的提高，越来越多的设计师开始意识到，产品能否被用户接受不仅仅取决于产品的技术特征、价格和服务，更多的是取决于其外观造型和人机工程学设计。本文就以人机工程学为基础依据，对汽车座椅进行了综合研究，对其头枕和腰靠两个部分进行了设计。

【关键词】人机工程学 汽车座椅 设计

一、汽车座椅的设计要求

在汽车行驶过程中，驾驶员采用坐姿驾驶，这样腰椎就会偏离正常状态，如果长时间驾驶就会引起要不疲劳。这就要求设计合理的座椅，以减少驾驶过程中的疲劳。对于汽车来说其座椅的设计要满足以下两个方面的内容：

（一）良好的静态特性

1.座椅的尺寸和形状要根据人才测量学给出的相关资料来确定，以保证驾驶员能够选择合适的坐姿。即能够使其肌肉放松，血液通畅，身体稳定并处在舒适的活动范围内。

2.臀部和坐骨结节应该能够承受人体大部分的重量，使座椅前缘大腿处与座椅间的压力尽可能的小。

3.靠背的支撑方式要合理，以保证驾驶员的腰椎、椎间盘及软组织能够承受上半身大部分的负荷。

4.驾驶员在保证不滑脱的情况下能够方便的更换坐姿。

（二）良好的动态特性

1.在合理的范围内座椅要能够实现尺寸和位置的调整，以保证驾驶员能够根据自身条件选择合适的位置，但是考虑到空间的限制，应尽量减小需要调节的尺寸和位置。

2.座椅要能够起到缓冲的作用，以减少路面不平带来的影响，避免驾驶疲劳。

3.座椅还要具有较好的软硬度和温湿度，既能够让驾驶员保持在一种稳定的坐姿状态不产生疲劳，又能够起到透气增加舒适度的作用。 龙源期刊网

基于人机工程学的汽车座椅设计研究

汽车座椅作为车内最常用的设备之一，其设计与舒适性、安全性等方面直接关系到驾乘体验和乘员安全。因此，基于人机工程学的汽车座椅设计研究日益受到关注。

人机工程学是一门研究人类与机器、工作环境或产品等之间的关系，以提高人类工作效率和工作安全性为主要目的的学科。在汽车座椅设计中，基于人机工程学原理可从以下几个方面进行研究：

座椅的人体工程学设计是指将人的身体形态和生理特征与座椅的设计相结合，使人体在座椅上能够获得最佳的舒适性和支撑性。

人体在座椅上的部位主要有头部、颈部、腰部、髋部和膝部等。在设计座椅时，应该考虑到各个部位的形态和力学特征，以便为人体提供足够的支撑和舒适感。比如，座椅的头枕部位应该能够与头部保持一定的距离，以减少颈部的张力；腰部支撑部位应该具有一定的弹性以适应腰部曲度等。

二、座椅的材料与结构设计

座椅的材料与结构设计直接关系到其耐久性和支撑性。在材料选择上，应该综合考虑其环保性、舒适性和安全性等因素。常用的座椅材料有皮革、布料、合成革等，并需要考虑隔音、防水、透气等功能。在结构上，应避免使用过于复杂的结构，以免影响座椅的稳定性。

三、座椅的调节和功能设计

座椅的调节和功能设计直接关系到驾乘者的舒适感和驾驶体验。常见的座椅功能包括座椅高度调节、角度调节、腰部支撑功能、座椅加热、通风等。其中，座椅高度和角度调节能够帮助驾乘者找到最佳的驾驶姿态，腰部支撑功能能够保护腰椎健康，座椅加热和通风功能则能够增加驾乘者对座椅的舒适感受。

总之，基于人机工程学的汽车座椅设计研究具有重要的理论和实际意义。只有将人类的生理特征与座椅的设计相结合，才能够创造出更加舒适、合理的汽车座椅，提高驾乘用户的体验和乘员的安全性。

人机工程学在汽车设计中的应用

工业工程, 是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和设置的一门学科. 它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术, 以及工程分析和设计的原理与方法, 对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。工业工程的研究目标就是使生产系统投入的要素得到有效利用，降低成本、保证质量和安全、 提高生产率、 获得最佳效益。人机工程学是工业工程研究的众多重要领域之一。人机工程学概念所谓人机工程学，是把人的因素作为产品设计的重要参数，从而为产品设计提供一种新的理论依据和方法，人机工程学研究的中心问题就是优化人机关系。在汽车设计中人机工程学称为车辆人机工程学，它是以改善驾驶员的劳动条件和车内人员的舒适性为核心，以人的安全、健康、舒适为目标，力求使整个系统总体性能达到最优。车辆人机工程学应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的机能特性。

自从德国人卡尔·本茨在1885年发明的三轮汽车开始，汽车已有百年历史。在这上百年时间里，汽车可谓进行了一番翻天覆地的变化，各大汽车厂商陆续建立，展开了激烈的竞争。现在汽车早已走进普通人家中，并成为人们出行必不可少的工具时，人机工程逐渐被重视，并广泛被应用到了汽车设计之中。无论是以驾驶员为中心还是以乘坐人员为中心，都最大限度地满足人们，并且各种主、被动保护措施也使人们在突发危险时，能最大限度地减小伤害，确保人的安全。总之，汽车设计中的各种设计都以将人的因素考虑其中，确保了以人为主的设计原则，使汽车更完美地服务于人们。

随着人机工程学的不断发展，人机工程学所涉及的研究和应用领域不断扩大，从事本学科研究的专家所涉及的专业和学科也愈来愈广泛，解刨学、生理学、工业卫生学、工业与工程设计、工作研究、建筑于照明工程、管理工程等多个方面都被包括其中，由此可见人们越来越重视人机工程学的发展。今天，汽车已广泛地被人们所接受，并作为日常外出的首选代步工具，因此人机工程学学在汽车设计中就显得更加重要。现在的新车不仅仅是外形或名字上的新，除了外形的设计较老款来说进一步之外，其人机工程学的设计也是非常先进的，具体体现在以下三个方面。

２００９年第８卷第１１期（总第１３５期）　

基于人机工程学汽车驾驶员理想坐姿的研究　

张兰江　，王贵杰　

（１．聊城大学汽车与交通工程学院，山东聊城２５２０５９；２．聊城大学基建处，聊城２５２０５９）　

摘要：运用人机工程学原理，研究了汽车驾驶过程中驾驶员的最佳坐姿问题。从人体测量、生物力学、作业空间等方面，参照相关　

设计标准及国标分析并设计了不同身高驾驶员的理想坐姿指标参数。　关键词：人机工程学；理想坐姿；汽车座椅　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｉｄｅａｌ　ｓｉｔｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｄｒｉｖｅｒｓ．Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ａｎｔｈｌｏｐｏｍｅｔｒｙ，ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，　

ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｌｏｏｍ　ａｎｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ａｎｄ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｄｅａｌ　ｓｉｔｔｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｈｅｉｇｈｔ　ｄｒｉｖｅｒｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ；Ｉｄｅａｌ　ｓｉｔｔｉｎｇ；Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｅａｔ　

中图分类号：Ｕ４７１．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—８０８９（２００９）１１－００２０—０３　

驾驶汽车属于一种劳动，这种劳动是坐在座椅上进行的。研　

究表明，驾驶员疲劳很大程度上受驾驶坐姿的影响，如果坐姿不　

当，不但会使驾驶员容易产生疲劳，而且还会影响驾驶操作，给行　

车安全带来隐患，所以汽车驾驶员在驾驶过程中的理想坐姿尤为　

重要。　

一、驾驶员身体模型的人机工程学简化　

人机系统设计是人机工程学的一个重要组成部分，它是把人　

作为系统中的一部分，把“人一机一环境”三者作为一个系统进行　研究。在设计中考虑“人的因素”所提供的人体尺度参数，应用人