座椅设计参数及其对舒适性的影响
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动车座位动车座位是指高速动车列车上供乘客就座的座位。
在现代交通中,动车座位起到了舒适、安全和便利的作用。
本文将讨论动车座位的发展历程、设计特点以及对乘客出行体验的影响。
一、发展历程动车座位的发展可以追溯到19世纪。
当时的蒸汽机车使用的座位主要是硬木板凳,简陋且不舒适。
随着科技的进步,铁路运输发生了巨大的改变。
20世纪中期,高速动车在全球范围内开始运营,座位的设计也得到了改进。
如今,动车座位已经成为现代铁路交通中的重要组成部分。
二、设计特点1. 舒适性:动车座位的舒适性是设计的关键要素之一。
现代动车座位多采用柔软的材料,如绒布和皮革,以提供更好的睡眠和休息体验。
此外,座椅还配备了可调节的头枕和腿部支撑,以适应不同乘客的需求。
2. 安全性:动车的安全性一直是人们关注的焦点。
动车座位在设计上考虑到了乘客的安全需求。
座椅背面的高度和倾斜角度经过精心设计,以确保乘客乘坐时保持稳定和舒适。
3. 空间效率:动车座位的设计还注重空间利用效率。
座椅的安排和布局经过精心规划,以确保最大限度地利用车厢的空间,同时保证乘客的舒适度。
一些动车还配备了可旋转的座椅,使乘客可以根据需要调整座椅的位置。
4. 设施配套:现代动车座位还配备了一系列便利设施,以提高乘客的出行体验。
这些设施包括可调节座椅灯光、USB充电口、储物袋和桌子等。
乘客可以在旅途中使用这些设施来充电、工作或娱乐。
三、对乘客出行体验的影响动车座位的舒适性和便利设施可以提高乘客的出行体验。
舒适的座椅设计使得乘客可以在旅途中放松身心,尤其对长途旅行的人来说,更加重要。
座椅的可调节性使乘客可以根据自己的需求调整座椅的位置,以获得更好的坐姿。
此外,配备的便利设施还可以满足乘客在行程中的各种需求,如充电、工作和娱乐等。
动车座位的安全性也对乘客的出行体验起到至关重要的作用。
合理设计的座椅可以确保乘客的安全和舒适。
座椅背部的高度和角度使乘客在行程中保持稳定,减少了意外伤害的风险。
零重力座椅设计参数引言随着航天技术的发展和人类对太空探索的热情,零重力环境下的舒适座椅成为了一个重要课题。
在太空飞行任务中,航天员需要长时间处于零重力状态,而合理设计的零重力座椅可以提供更好的身体支撑和舒适度,有助于减轻航天员在长时间太空飞行中的身体负担。
本文将详细介绍零重力座椅设计的参数要求。
1. 安全性设计零重力座椅时,首要考虑因素是安全性。
座椅必须能够有效地保护航天员免受碰撞和震动的影响。
以下是关于安全性方面的设计参数:•材料强度:座椅材料必须具备足够强度和耐久性,能够承受突发冲击和压力。
•稳定性:座椅需要具备良好的稳定性,能够防止航天员在动作或突发事件中失去平衡。
•防撞设计:座椅应采用防撞设计,以减轻碰撞时对航天员身体的冲击。
2. 舒适度零重力座椅的设计还要考虑舒适度,因为航天员需要在长时间的太空飞行中保持良好的精神状态。
以下是关于舒适度方面的设计参数:•人体工程学:座椅应符合人体工程学原理,提供合理的支撑和躺卧角度,以减轻身体压力和疲劳。
•可调节性:座椅应具备可调节功能,以满足不同身高、体型和偏好的航天员需求。
•通风性:座椅材料应具备良好的通风性能,以防止过度出汗和不适感。
•血液循环:座椅设计应考虑到长时间处于零重力状态可能对血液循环造成的影响,并提供相应支持,促进血液循环。
3. 操作性零重力座椅还需要考虑操作性,以便航天员在太空任务中能够方便地使用。
以下是关于操作性方面的设计参数:•易于进出:座椅的设计应便于航天员进入和离开座椅,同时确保安全性。
•控制接口:座椅应具备简单直观的控制接口,以方便航天员调整座椅姿势和角度。
•紧急情况处理:座椅需要提供紧急情况下的自动或手动调整功能,以确保航天员在危险情况下能够迅速采取适当的姿势。
4. 可靠性零重力座椅的设计还需要考虑可靠性,以确保在长时间太空飞行中的稳定性和耐用性。
以下是关于可靠性方面的设计参数:•耐久性:座椅材料和结构应具备足够的耐久性,能够承受长时间使用和多次重复操作。
曲木餐椅技术参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述曲木餐椅是一种具有独特设计和制作技术的餐椅。
它采用了曲木工艺,将木材加热蒸汽后进行弯曲,使其在形状上更加优美、流畅。
曲木餐椅凭借其独特的造型和结构,成为家具设计领域的经典之作。
曲木餐椅的制作过程需要经过多道工序,包括木材的选择、切割、抛光、饰面等。
通过精心的加工工艺和细致的处理,曲木餐椅的表面光滑、纹理丰富,使其在视觉上更具吸引力。
除了外观上的特点,曲木餐椅在舒适性方面也有着独到之处。
其曲线形状可以更好地适应人体的曲线,提供更好的支撑和舒适感。
同时,曲木餐椅的材料选择和加工工艺也使其具有较高的耐用性和稳定性,可以长时间使用而不易变形或磨损。
曲木餐椅的技术参数包括尺寸、材质、重量、可承载能力等多个方面。
尺寸参数可以根据不同的使用需求进行调整,以适应不同的空间和用途。
材质参数则决定了曲木餐椅的质量和外观,常见的材质包括实木、饰面板等。
重量和可承载能力是评价曲木餐椅稳定性和安全性的重要指标,可以根据需求和设计标准进行调整和测试。
曲木餐椅的技术参数不仅与其外观和舒适性相关,也与其生产成本和制作工艺密切相关。
在设计和生产过程中,需要对这些技术参数进行合理的权衡和调整,以实现最佳的效果。
本文将对曲木餐椅的技术参数进行详细的探讨和分析,旨在更好地理解和评估这一家具设计领域的创新之作。
通过对其概述和技术参数的深入研究,我们可以更好地了解曲木餐椅的特点和优势,为今后的设计和制作工作提供有益的参考和借鉴。
1.2文章结构文章结构:本文将围绕曲木餐椅的技术参数展开讨论。
文章共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将首先概述曲木餐椅的背景和相关概念,介绍曲木餐椅在家具市场中的地位和应用。
随后,将明确阐述本文的结构和内容安排,使读者对本文的框架有一个整体的把握。
最后,说明本文的目的,即通过对曲木餐椅技术参数的研究,探索其在设计和使用过程中的重要性。
正文部分将详细探讨曲木餐椅的技术参数。
家具的人体工学设计与舒适度家具的人体工学设计与舒适度是一个与我们日常生活息息相关的话题。
人体工学设计是指根据人的身体结构、生理特点以及使用习惯,设计出符合人体工程学原理的产品,而舒适度则是指家具产品在使用过程中给人们带来的舒适感。
本文将探讨家具的人体工学设计原则和提高舒适度的方法。
一、人体工学设计原则人体工学设计是以人的身体尺寸和结构为基础的设计原则。
在家具设计中,应该考虑以下几个方面来确保人体的舒适度和健康:1. 座椅设计座椅设计是人体工学设计中最为重要的一项。
座椅的高度、宽度、深度和角度都应该与人的身体特征相匹配。
座椅的高度应该能够使人的双脚平放在地面上,同时膝盖和臀部之间应该有适当的间隙。
座椅的宽度应该能够容纳到人的臀部,而深度则应该使人能够坐下去的时候脊柱能够紧贴椅背。
座椅的角度也应该根据人的体形和使用需求来进行调整,以便使人的脊椎得到舒适支撑。
2. 桌面设计桌面的高度、宽度和深度也需要遵循人体工程学原则。
桌面的高度应该使人能够将手臂平放在桌面上,手腕和手肘应该能够保持自然放松的姿势。
桌面的宽度和深度应该能够容纳到人的双手和常用工具,在使用过程中不会造成不便和疲劳。
3. 储物空间设计储物空间设计是家具设计中另一个重要的方面。
人们在使用家具的过程中需要储存各种物品,设计合理的储物空间能够提高人们的使用效率和舒适度。
储物空间的高度、宽度和深度应该能够容纳到不同尺寸的物品,并且容易操作和取用。
此外,储物空间的布局也需要足够的合理,以便人们能够快速找到需要的物品。
二、提高舒适度的方法除了符合人体工学设计原则,还可以通过以下几种方法来提高家具的舒适度:1. 选用合适的材料选择合适的材料是提高舒适度的关键。
家具的表面材料应该光滑、柔软,与人的皮肤接触时不会引起不适。
座椅和垫子的填充物应该具有一定的弹性和支撑性,以便能够适应人的身体曲线并提供舒适的支撑。
2. 使用适当的软装饰软装饰是家具舒适度的重要组成部分。
高速列车座椅调节参数对舒适性的影响研究
郝安娜;李银霞;呼慧敏;姜良奎;罗玲;牛文磊
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2024(41)4
【摘要】为研究高速列车座椅参数对不同身高百分位人群的舒适性影响程度,文中对第5百分位、第50百分位及第95百分位人群在不同调节参数下开展主观舒适性和体压分布的试验研究。
针对座椅调节参数对舒适性的影响,选择座面高度、座面深度、座面倾角和靠背倾角4个参数作为因素,设计4因素3水平的正交试验。
采用极差法和灰色关联度分析法对正交试验数据进行分析,得到了座椅调节参数对3类百分位人群主观舒适性的影响规律及座椅参数的优化组合,同时得到了体压分布指标与主观舒适性的关联程度。
研究发现:座椅调节参数对不同身高百分位人群的主观舒适性影响不同;第5百分位人群舒适性受座椅的靠背倾角和座面高度影响较大;第50百分位和第95百分位人群受靠背倾角、座面倾角影响较大;体压分布指标与不同人群主观舒适性的关联程度不同。
研究结果可为高速列车座椅的参数优化和舒适性提升提供参考依据。
【总页数】6页(P83-88)
【作者】郝安娜;李银霞;呼慧敏;姜良奎;罗玲;牛文磊
【作者单位】郑州大学机械与动力工程学院;中国标准化研究院人类工效学实验室;国家市场监管重点实验室(人因与工效学);中车青岛四方机车车辆股份有限公司【正文语种】中文
【中图分类】U270.38
【相关文献】
1.现代高速列车座椅乘坐舒适性设计综述
2.设备与座椅悬挂参数对列车乘坐舒适性影响分析
3.基于正交试验的高速列车座椅舒适性研究
4.高速列车座椅舒适性多维评估方法研究
5.高速列车座椅乘坐舒适性影响分析
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姓名:王桃英学号:S0704111汽车驾驶座椅的人机工程学与舒适性随着汽车的技术进步及其普及,人们对汽车要求越来越高,越来越关注驾驶的舒适性。
座椅的设计无法完全保证舒适性,但是可以减少引起不舒适性的因素,避免不舒适感觉的产生。
1汽车座椅舒适性的指标体系设计根据人机工程学原理,为保证良好的舒适性,针对静态舒适性,设计中应遵循以下原则:(1) 座椅应可调节,能使乘坐者变换姿势,并大范围满足各类人体的乘坐要求;(2) 座椅应能使乘坐者保持舒适坐姿,靠背结构和尺寸应给腰部充分的支撑,使脊柱接近于正常弯曲状态。
(3) 座椅的尺度必须与相对的人体测量值配合;(4) 座椅的设计必须能提供坐在其上的人体有足够的支撑与稳定作用;(5) 靠背,特别是在腰部的支撑,可降低脊柱所产生的紧张压力;(6) 座垫必须有充分的衬垫和适当的硬度,使之有助于将人体重量的压力分布于坐骨结节附近。
(7)座椅前缘处,大腿与椅子之间压力应尽量减少。
据此,将座椅的特性分为几何、调节及物理特性(见图1) 。
座椅的各种特性都会影响到乘坐舒适性。
2 座椅的研究现状汽车驾乘人员经常抱怨座椅在乘坐时不够舒适,其主要原因有以下方面:首先,国产经济型轿车多是国内企业与国外企业合资的产品,大部分车型都是借鉴国外的同型轿车的技术开发设计而成,不论主要零部件,还是关键技术、工艺,甚至是座椅的外形尺寸都一并借鉴过来。
而国外同型轿车座椅的外形尺寸都是根据欧美人的体形而设计的,中国人和欧美人在人体结构尺寸上存在着较大的差别,主要反映在轿车座椅上,因此,中国用户乘坐国产经济型轿车感觉极不舒适,这一缺点反映出国产经济型轿车生产厂家对国外轿车技术的引进停留在简单仿制阶段。
其次,国产经济型轿车座椅多采用价格低材料。
这主要是经济型轿车生产厂家对经济型轿车概念的误解,经济型轿车不仅仅价格低,更不是低质低价的代名词,经济型轿车应该是老百姓的价格、配置上的实用和造型上的新颖这三大特点的集中体现。
客车座椅设计及CAE分析一、引言随着汽车行业的快速发展和人们对出行舒适度要求的提高,客车座椅设计也越来越重要。
良好的座椅设计能够提供乘客舒适的坐姿和支撑,减轻长时间乘车带来的疲劳感,并为乘客提供更好的安全保护。
同时,采用CAE分析技术可以帮助设计师在产品设计过程中更加全面地评估和优化座椅的性能。
二、客车座椅设计原则1.舒适性:座椅的设计应考虑到乘客的人体工学需求,包括座椅的高度、宽度、倾斜度、腿部空间等。
此外,座椅材料的选择和质量也会影响乘坐舒适度。
2.安全性:座椅设计应考虑到乘客的安全需求,如头部支撑设备、安全带等。
座椅的结构应能够为乘客提供足够的支撑力和保护,以减少发生碰撞时的伤害。
3.可调性:座椅应具备一定的可调性,以适应不同乘客的需求和身体特点。
例如,可以调整座椅的高度、倾斜度、面积等,以获得最佳的坐姿和支撑效果。
4.耐用性:座椅的设计应考虑到长时间的使用,需要选择耐磨损、易清洁的材料,以延长座椅的使用寿命。
三、CAE分析在客车座椅设计中的应用1.结构强度分析:通过CAE分析软件,可以对座椅结构进行强度分析,验证其在不同载荷下的承载能力。
这可以确保座椅能够承受日常使用和碰撞等情况下的力量,为乘客提供充分的支撑和保护。
2.人体工学评估:采用CAE分析技术,可以对座椅的人体工学设计进行评估。
通过仿真人体模型的使用,可以模拟不同乘客在座椅上的坐姿和姿势,评估座椅的舒适性和支撑性能,为座椅设计提供重要的参考指标。
3.性能优化:通过CAE分析,可以对座椅设计进行优化。
通过仿真分析,可以快速评估不同设计参数对座椅性能的影响,如座椅材料、结构形式等。
这可以帮助设计师优化座椅的结构和材料选择,提高座椅的性能和舒适度。
4.碰撞分析:通过CAE分析,可以模拟座椅在碰撞情况下的响应。
这对于评估座椅在发生事故时对乘客的保护能力至关重要。
CAE分析可以确定座椅的变形情况、支撑能力和乘客对碰撞的反应,以评估座椅的安全性能。
座椅设计参数及其对舒适性的影响上海交通大学硕士学位论文第二章座椅设计参数及其对舒适性的影响第二章座椅设计参数及其对舒适性的影响[2]1986年Grieco提出了一个新概念“Postural fixity”,这是指驾驶员在较长的一段车辆行驶过程中,肢体很少移动。
这种情况的确可以想象,在驾驶席开车的人仅仅需要脚踩一下踏板,把握一下方向盘,操纵一下档位而已。
此时轿车座椅设计时需要更多考虑人体生理结构,避免使人体受到静态载荷,否则肌肉长期受载会对人体生理机能产生不良的影响。
在受迫情况下血液循环将受影响从而涉及到正常新陈代谢过程中营养物质的交换,严重的更会形成硬化区域。
为了防止这种现象的产生,一个设计合理的座椅系统首先应当考虑人体生理结构,其次需要考虑结合人体工程学原理,最后需要优化座椅本身的设计参数。
2.1人体生理结构与乘坐舒适性的关系2.1.1舒适坐姿时人体的解剖学原理人体直立时,脊柱呈S型,一般成年人的脊柱具有四个生理弯曲,即颈曲、腰曲、胸曲和骶尾曲,这称为脊柱的正常生理弯曲。
就座时,身体的负担主要施加在躯干上。
脊柱总长约70cm,[3]有26块独立游离的骨块,详细分布见图2-1。
研究资料表明,凡是符合人体生理要求的乘坐姿势,就是最舒适的乘坐姿势。
从图2-1中分析在自然状态下脊柱呈现S型曲线,腰椎构成前弯,也就是向前突起的形状。
当人体以正常姿势图二入座后,靠背腰椎部分承受的负荷最大,腰曲最易于变形,即腰曲部位向前倾。
形成诸如猫背姿势,腰椎会变得笔直或向后弯的不自然状态,使人体感觉不舒适,脊柱处于非正常生理弯曲状态,使腰曲弧度减小,椎间盘的前缘受压、后缘受拉,从而导致韧带受压迫绷紧,容易引起腰酸等不[4]适的感觉。
6上海交通大学硕士学位论文第二章座椅设计参数及其对舒适性的影响cervicalvertebra 7块颈骨sternum 12块胸骨 breastbone椎间盘 centrumpelvis5块腰骨 waistbone crurapelvis1块骶骨 sacrum crura1块尾骨 coccyx图2-1人体脊椎的基本组成Fig.2-1 Humanbeing acantha’s configuration因此,汽车乘员,尤其是驾驶员首先感到疲劳的部位就是腰部。
人体工学转椅参数一、设计原则:人体工学转椅的设计原则是保持人体自然曲线的坐姿。
座椅的形状和材料等都应符合人体工学的原理,以确保使用者在长时间坐姿时的舒适度和健康性。
二、座椅形状:人体工学转椅的座椅形状应符合人体脊柱的自然曲线。
座椅的背部应有适当的弧度,以支撑腰椎的曲线。
座椅的前缘应略微向上翘起,以减少对大腿的压力。
座椅的宽度和深度应适中,以适应不同体型的使用者。
三、座椅高度:人体工学转椅的座椅高度应可调节,以适应不同身高的使用者。
座椅高度的调节范围一般为40-50厘米,使得使用者的双脚可以平稳地放在地面上,膝盖呈90度弯曲。
四、座椅材料:人体工学转椅的座椅材料应具有透气性和耐磨性。
常见的座椅材料有网布、皮革和织物等。
网布材料透气性好,适合夏季使用;皮革材料质感好,易于清洁;织物材料舒适度高,适合长时间坐姿。
五、座椅调节功能:人体工学转椅的座椅应具备多种调节功能,以满足不同使用者的需求。
常见的座椅调节功能包括座椅高度的调节、座椅倾斜角度的调节、腰部支撑的调节等。
这些调节功能可以根据使用者的身体状况和需求来进行个性化的调整。
六、扶手设计:人体工学转椅的扶手设计应符合人体手臂的自然姿势。
扶手的高度应与座椅的高度相匹配,以保持使用者手臂的放松状态。
扶手的宽度应适中,以提供足够的支撑面积。
扶手的材料也应具有适当的软硬度,以提供舒适的触感。
人体工学转椅的设计参数包括座椅形状、座椅高度、座椅材料、座椅调节功能和扶手设计等。
这些参数的合理设计可以提供舒适的坐姿和减少长时间坐姿对人体的不良影响。
通过符合人体工学原理的设计,人体工学转椅可以有效地改善工作和学习时的坐姿姿态,保护脊柱健康,提高工作效率和学习效果。
因此,在选择和使用人体工学转椅时,我们应注重其参数的合理性和适用性,以保障我们的健康和舒适度。
汽车座椅系统舒适性设计及评价方法刘光辉摘㊀要:为了提高座椅舒适性,座椅设计要利用人机工程学合理布置人体模型㊁合理优化座椅外形尺寸㊁合理进行腰部支撑的设计,科学地设计座椅有效旋转点,从而达到座椅舒适性设计㊂座椅舒适性评价分为客观和主观评价,通过人体体压测试和动态客观评价进行舒适性验证,再结合主观感知评判座椅的舒适性㊂关键词:座椅舒适性;主观评价;客观测试;敏感度分析一㊁汽车座椅舒适性设计(一)座椅人机工程学汽车座椅人机工程学的设计理念是座椅设计的基础㊂座椅舒适性分为静态舒适性和动态舒适性两类,静态舒适性是动态舒适性的前提㊂汽车座椅靠背舒适性主要取决于人体脊骨是否处于正常生理弯曲状态㊂利用人体模板及参考参数能直观了解和评价座椅人机工程设计㊂将人体模板1ʒ1布置于模型和样车,充分校核座椅设计的可行性和合理性㊂结合精致的人体模板,调节靠背角㊁臀部角㊁膝盖角等人体参数便可得到人体最佳舒适位置㊂合理布置背部和腰部的支撑,座椅设计时应对靠背形状和位置提供良好的腰部和肩部支撑㊂肩部支承位于人体第5 6胸椎之间,作为肩靠减轻劲曲变形㊂腰部支承位于腰椎偏下第3 5节区域,能保证乘坐姿势正常腰曲弧线,有利于减轻长途驾驶疲劳㊂(二)座椅尺寸设计座椅的几何尺寸是影响座椅舒适度的因素,所以座椅必须优化外形尺寸㊂利用人体模板考察车辆室内主要人机工程学设计参数,用以了解和评价汽车的人机工程设计㊂以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体形态特征和力学特性的有效工具,是对人机系统进行考察研究㊁分析评价㊁试验设计不可缺少的重要辅助手段㊂乘员正常入座时,人体身躯与大腿的连接点 胯点(简称H点)㊂H点的位置是决定驾驶员操作方便㊁乘坐舒适性相关的车内尺寸的基准㊂座椅尺寸设计主要参数包括:坐垫的深度㊁最大压陷深度坐垫倾角;靠背的高度㊁宽度和倾角㊂座椅所有尺寸的布置以H点为基准㊂座椅靠背与坐垫的景中宽度影响乘客活动自由舒适度,座椅的侧翼高度直接影响乘客乘坐包裹性㊂H点高度影响:过高会使大腿肌肉受压,过低则增加背部肌肉负荷㊂对于座椅宽度,通常设计应以满足最宽人体需要为准,同时要校核环境数据尺寸空间㊂座椅深度其尺寸应满足: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㊂二㊁乘坐舒适性客观指标构建合适的舒适性座椅应保证人体的大部分质量以较大的支撑面积㊁较小的单位压力合理地分布到坐垫和靠背上,压力分布从小到大平滑过渡,无突变㊂人体在坐垫上的压力分布在坐骨结节处压力最大,由此向外逐渐减小,直到与坐垫前缘触地大腿下平面压力最小;靠背上的体压分布,应该是腰靠部位最大㊂三㊁座椅舒适性评价方法(一)座椅动态舒适性客观性评价座椅动态舒适性是指汽车在运动状态下,通过座椅将振动传递到人体,人体主观感受到的舒适程度,主要分析座椅对振动的频响;驾驶用座椅动态舒适性主要与振动特性有关㊂人体对垂直振动最敏感的频率范围是4 8Hz;人体对水平振动最敏感的频率范围是ɤ2Hz;眼部的共振频率为20 25Hz,如果通过座面与靠背传递给人体的振动频率在20 30Hz,会造成驾驶员视线变化范围太大而无法正常操作;座椅+人体的固有频率与车身的固有频率不能相差太大而靠近人体的主共振频率,否则,增加人体不适感,甚至造成伤害㊂(二)客观指标与主观评分敏感度分析客观指标的有效性取决于能否真实反映驾驶员的主观感觉,影响座椅舒适性的因素包括座椅尺寸㊁坐垫硬度㊁靠背硬度㊁座椅操作力㊁移动速度㊁座椅柔软度等㊂通过客观参数的敏感度分析,可以找出影响座椅舒适性的敏感性因素,分析敏感性因素变动的原因,并为进一步进行设计优化提供依据;同时对比多个方案的敏感性大小,在更改设计成本相似的情况下,选出最优的改进方案㊂以某汽车座椅客观参数与主观评分的敏感度分析为例,发现硬度分布参数对座椅舒适性具有较高的敏感性,侧向支撑可以有效提高乘坐舒适性,大腿支撑硬度参数对长距离乘坐舒适性有重要影响㊂手工座椅整体压力分布评分很低,通过分析发现座椅座垫对乘员支撑不均匀,局部压力过大㊂软模座椅通过提高发泡硬度,很好地解决了驾乘动态舒适性问题,但同时带来乘员抱怨座椅偏硬,影响了静态舒适性;另外软模座椅在大腿支撑位置出现了局部压力过大,导致在长途驾驶过程中感受到局部发酸发麻㊂工装座椅首先通过合理配置座椅发泡在不同区域的硬度分布,通过多硬度发泡的应用,使座椅保持了乘员进入整车时的静态舒适性㊂四㊁结语在消费者进行购买汽车的时候,汽车座椅的舒适性很大的影响到汽车的性价比问题㊂汽车座椅的所选用的材料㊁构成㊁尺寸都会成为影响消费者的购买因素;汽车座椅的安全性和舒适性也是最重要的考虑因素㊂座椅舒适性设计开发中,座椅是个复杂的系统,对其舒适性影响因素很多㊂工程经验表明:座椅总成只有在符合人机工程学㊁合理的操作空间㊁对人体有良好的支撑包裹性的条件下,才能对人体各部位压力有效分解,才能为乘客提供良好的舒适效果㊂参考文献:[1]金晓萍,袁向科,王波,等.汽车泡沫坐垫舒适性的客观评价方法[J].汽车工程,2012,34(6):551-555,565.[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(9):817-819.[3]刘鹏,雷明星,段小刚.汽车座椅体压分布研究[J].汽车科技,2015(2):23-27.作者简介:刘光辉,长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心㊂651。
第二章座椅设计参数及其对舒适性的影响1986年Grieco提出了一个新概念“Postural fixity” [2],这是指驾驶员在较长的一段车辆行驶过程中,肢体很少移动。
这种情况的确可以想象,在驾驶席开车的人仅仅需要脚踩一下踏板,把握一下方向盘,操纵一下档位而已。
此时轿车座椅设计时需要更多考虑人体生理结构,避免使人体受到静态载荷,否则肌肉长期受载会对人体生理机能产生不良的影响。
在受迫情况下血液循环将受影响从而涉及到正常新陈代谢过程中营养物质的交换,严重的更会形成硬化区域。
为了防止这种现象的产生,一个设计合理的座椅系统首先应当考虑人体生理结构,其次需要考虑结合人体工程学原理,最后需要优化座椅本身的设计参数。
2.1人体生理结构与乘坐舒适性的关系2.1.1舒适坐姿时人体的解剖学原理人体直立时,脊柱呈S型,一般成年人的脊柱具有四个生理弯曲,即颈曲、腰曲、胸曲和骶尾曲,这称为脊柱的正常生理弯曲。
就座时,身体的负担主要施加在躯干上。
脊柱总长约70cm,有26块独立游离的骨块[3],详细分布见图2-1。
研究资料表明,凡是符合人体生理要求的乘坐姿势,就是最舒适的乘坐姿势。
从图2-1中分析在自然状态下脊柱呈现S型曲线,腰椎构成前弯,也就是向前突起的形状。
当人体以正常姿势入座后,靠背腰椎部分承受的负荷最大,腰曲最易于变形,即腰曲部位向前倾。
形成诸如猫背姿势,腰椎会变得笔直或向后弯的不自然状态,使人体感觉不舒适,脊柱处于非正常生理弯曲状态,使腰曲弧度减小,椎间盘的前缘受压、后缘受拉,从而导致韧带受压迫绷紧,容易引起腰酸等不适的感觉[4]。
671块尾骨 1块骶骨5块腰骨 椎间盘 12块胸骨7块颈骨图2-1人体脊椎的基本组成Fig.2-1 Humanbeing acantha’s configuration因此,汽车乘员,尤其是驾驶员首先感到疲劳的部位就是腰部。
由此可见,最舒适的乘坐姿势要求[5]:(1).腰曲弧形应保持正常的生理弯曲而不受载变形,腰部的肌肉应处于松弛休息状态。
(2).腹部通向大腿的血管和神经不受压迫,保持血液循环畅通。
考虑到人体生理结构的影响,座椅设计应使乘员脊柱处于正常生理弯曲状态,各部分肌肉处于放松状态,身体屈伸部位的角度以及受压都要有利于人体保持正常的血液循环。
由于下体的腰椎承重最大,弯曲度也最大。
据医学统计,几乎95%的病变均发生于第4和第5腰椎的椎间盘,所以一般座椅设计需要在这个位置设置腰托装置,同时它还能够为胸曲部分的肩胛骨提供凭靠,减轻胸曲变形。
当然身体某一部分受力也不能够过大,否则人体同样会产生不适感[6]。
2.1.2座椅合理体压分布所谓体压分布是指人坐在座椅上,人体与座椅之间的接触压力分布。
cervicalvertebra sternum centrumwaistbone sacrum coccyx pelviscrurabreastbone pelviscrura座椅的体压分布分座垫压力分布与靠背压力分布,体压分布和乘坐姿势互相影响。
显然,这里所讲的合理体压分布是指舒适乘坐姿势状态下的体压分布,合理的体压分布以保证全身肌肉放松及血液正常循环[7]。
为了使座椅具有合理的体压分布,应考虑采用下列座椅设计参数:1.适当提高坐垫与水平方向的夹角,约5°~10°为宜这样的话可以使压力集中于大腿后部的坐骨结节周围,同时还能够防止行车过程中乘客臀部向前滑动的趋势,避免造成生理和心理上的疲劳感。
根据人体臀部的组织结构特点可以看出,臀部不同部位在产生不适感之前所承受的压力不同,构成骨盆的粗壮坐骨所承受的压力比周围大腿的肌肉承受的压力大,是人体重量的主要支承部位,另外,分布于大腿下面肌肉中的血管和神经极容易受压而使两腿发麻造成腿部疲劳。
因此,合理的座椅体压分布并不是一种平均分配的分布,而是按照臀部的不同部位的在产生不适感之前所能承受的压力大小的合理分布,即从坐骨的最大压力部位逐渐向外扩展减弱,大腿下面的压力最小。
但也要注意坐垫的后倾角不宜过大,否则容易增大大腿前缘的压力,并减少双脚着地的负荷,这样反而会防碍血液循环而引起的双腿发麻。
2. 体腿夹角,一般在105°~115°左右为舒适躯干和大腿之间的角度称为体腿夹角。
在体腿夹角为105°~115°左右时,能够保证人体腹部与大腿之间的血管不受压迫且血液通畅,这一生理需求同样要求座椅靠背稍微向后倾。
靠背倾斜能使躯干的部分体压分布在座椅靠背上,可以对人体腰背部进行支撑,使得腰背部肌肉得以放松,减少肌肉做功,从而减缓疲劳的发生。
但靠背角度不宜过大,否则会使乘员起坐不便,会造成人体颈部上抬有沉重的感觉,并产生颈部疲劳以及心理上的不适和疲劳感。
同时坐垫不宜过高,应该比小腿长度短,这样使双腿能够踩到地面以支撑大腿的部分重量。
3.小腿与大腿之间达到105°~115°左右为舒适这样的话,小腿可以向前伸,保持人体血液流畅。
此外,坐位时大腿稍微倾斜并向后下、小腿稍微向前的位置也使得静脉血易于回流,可以减少疲劳的发生。
4.可考虑增加座椅前排扶手有了扶手能够起到促进上肢静脉血回流及减轻疲劳的作用,但其高度要配合适当,应该不能使得人体的肌肉为凑合扶手高低而产生屈曲或伸张的感觉。
85.可考虑增加靠背腰托装置对于靠背,为保持人体脊柱的自然生理弯曲,乘坐时,人体靠背的主要受力点就是由肩胛骨提供凭靠的支承和腰曲部位的支承[8]。
这就是我们通常所说的肩靠和腰垫的两点支撑。
这两点是乘坐舒适的凭靠点,而且其承受的压力最大,并沿着两点向外逐渐减小。
合理的体压分布,例如图2-2所示。
增加靠背腰托装置后会明显增加对于人体腰部区域的支撑,避免腰部区域受载过大变形而造成人体疲劳。
体压分布的数据处理结果最终通过一系列量化的指标体现出来,他们应当分别从不同角度体现座椅的特性,尤其应体现那些与乘坐舒适性关系密切的几何物理参数的影响,如座垫形状、座垫的刚度以及刚度的分布等。
The lumbar region pressure腰部区域压力值图2-2典型靠背与座垫的体压分布图Fig.2-2 Pressure support map of seating back and cushion 在已有的文献中,不同的研究者分别采用了一些指标来表征体压分布,即使是相同的指标,计算方法也有差异,以下8个具有较高价值、能够较好的体现前述原则的指标[9]。
●最大压力●平均压力●最大压力梯度●平均压力梯度●不对称系数9●纵向压力分布曲线●纵向力矩分布曲线●侧倾稳定性系数2.2人体测量学与乘坐舒适性的关系在座椅开发初期,座椅技术部门一般会从汽车主机厂得到整个车身的三维模型。
因此在一开始便需要从人机工程角度来考虑问题,进而在车身环境中布置整个座椅系统,从而满足座椅舒适性的要求[10]。
座椅系统设计时在CAD环境中布置SAE J826中规定的假人模型,该模型勾勒出了重要的H点、靠背角度以及脚跟点等等的信息。
以此模型作为布置时的基准,从而保证乘坐者有足够的可视性、合理的驾驶操作性等等。
除了SAE假人模型以外,SAE还负责管理另外一个项目简称为CAESAR [11]即Civilian American and European Surface Anthropometry Resource。
该项目的目的是为了更新与补充现代人体测量学方面的数据,该数据库采样了将近2500北美公民与2500左右的欧洲公民(男性与女性)的尺寸,如图2-3,他们年龄跨度从18到65周岁,CAESAR代表了当今最完整的成年公民人体测量学方面的研究数据,这些数据来自于不同的国家与不同的行业,其中当然包含了汽车工业,CAESAR能够反映人类长期发展趋势之中目前的阶段性变化,从而为我们更好的设计汽车座椅系统提供数据。
10图2-3 CAESAR采集人体测量学数据Fig.2-3 Anthropometry data gathered by CAESAR对于座椅系统而言,以下参数必须考虑到人体测量学。
•坐垫宽度为了满足绝大部分人体尺寸的要求,坐垫宽度应该能够承载较宽臀部区域且保留足够的间隙以方便人体活动[12]。
•坐垫长度为了满足绝大部分人体尺寸的要求,坐垫长度应该能够承载最小的乘坐者。
坐垫的长度因人而异,高个的驾驶者一般喜欢坐垫的长度短一些,这样他们更能够踩上刹车板。
而个子稍微小一点的驾驶者则喜欢稍微长一些的坐垫,这样才能便于他们踩到刹车板。
•座椅高度为了满足绝大部分人体尺寸的要求,座椅高度应能够承载最小的乘坐者。
同时为了满足不同尺寸人群的需要,座椅的高度应该能够调节。
•座椅靠背宽度为了满足绝大部分人体尺寸的要求,靠背宽度应该能够承载最大人群的的肩部与腰部,同时为了避免人体手臂运动时与靠背区域干涉,靠背的肩部区域最好有足够的宽度。
布置时,整个靠背的宽度还需要与轿车前排的中央控制盒以及外侧车门门板区域进行匹配,以防止干涉。
•座椅靠背高度为了满足绝大部分人体尺寸的要求,靠背高度应该能够承载最小的乘坐者。
座椅靠背需要足够高度来支持人体的上背部以及肩部区域,当然为了不影响了后排乘客的视线,靠背不能太高。
11表2-1人体测量数据与座椅设计尺寸关系Table 2-1The relationship between CAESAR and seating design parameters2.3人体工程学与乘坐舒适性的关系1213图2-4在车身里座椅的人机工程学尺寸Fig.2-4 The Ergonomics in automobile enviroment乘客在座椅里面的位置对于舒适及安全性相当重要。
尤其是以下三点。
1.头,手部,腿部,以及膝部空间如图2-4所示,头部空间不仅对于人体舒适性而且对于安全性也相当重要。
足够的头部空间能够提供人们充足的视觉空间,防止头晕,同时避免车辆颠簸时造成头部受伤[13]。
足够的手部空间对于驾驶员而言是相当重要的,这样能够保证手臂操纵自如 [14]。
同样道理,充足的腿部空间能够保证驾驶员踩上刹车。
膝部空间是指后排乘坐者的膝部与前排靠背后部之间的距离。
足够的膝部空间,能够使得后排的乘坐者腿部伸展自由,没有压迫感。
从而有效防止因为坐姿的一成不变引起腹部以及腰部区域受到压载而导致人体不适。
2.视觉空间保证汽车安全运行需要驾驶员能够及时接受足够正确的信息。
事实上80%以上的信息是驾驶员通过视觉获得的,汽车驾驶视野是汽车主动安全系统中的重要组成部分。
汽车驾驶视野的宜人化程度直接决定车辆预防交通事故的性能。
同时充足的视觉空间能够保证在车辆行驶过程中方向Head spaceHead spaceHandle spaceLeg spaceKnee spaceFront and rear space盘、汽车顶板、保险带、柱子等对驾驶员视线影响最小,使驾驶员能够清晰的通过反光镜来控制驾驶[15]。