汽车座椅的人机工程学分析[001]
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汽车座椅的人机工程学原理第一篇:汽车座椅的人机工程学原理汽车座椅的人机工程学原理摘要:随着科学技术的发展,人机工程学理论在产品设计中占有越来越高的地位。
而作为与人类生活息息相关的汽车,人机工程学在汽车设计之中的应用显得尤为重要。
无论是以驾驶员为中心还是以乘坐人员为中心,都应最大限度地满足人们的需求。
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应该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。
本文主要阐述了人机工程学概念以及汽车座椅中应用的人机工程学原理。
关键字:人机工程学汽车座椅结构人机工程学基本概念:人机工程学是工业工程研究的众多重要学科领域之一。
所谓的人机工程学,亦即是应用人体测量学、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、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系以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、以及动作时的习惯等人体机能特征参数,分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性;分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力;探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。
在汽车设计中的人机工程学称为汽车人机工程学,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。
汽车座椅的人机工程学原理汽车的座椅是汽车的重要组成部分,汽车座椅的合理设计关系到驾驶员及乘坐者的舒适性和安全性,因此,汽车座椅的设计必须以人为基本,根据人体的基本尺寸等进行设计,不仅能够给人以视觉冲击,而且能够营造舒适、安全的驾乘环境,有效降低交通事故的发生。
座椅的结构性设计:欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然弯曲,躯干和大腿之间必须有大于135°的夹角,并且座椅的设计应使坐者的腰部有适当的支撑,以使腰曲弧形自然弯曲,腰背肌肉处于放松状态。
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。
汽车座椅设计与人机工程学的研究作为现代交通工具的重要组成部分,汽车在我们的日常生活中发挥着极其重要的作用。
然而,长时间的驾驶可能会对司机和乘客的身体健康产生一定的影响。
因此,汽车座椅的设计变得尤为重要。
本文将探讨汽车座椅设计与人机工程学的研究,以期改善驾驶者和乘客的舒适度和安全性。
人机工程学是研究人类与机器相互作用的学科。
在汽车座椅设计中,人机工程学的原则可以帮助汽车制造商设计出符合人体工程学原理的座椅,提供更好的驾驶体验。
首先,一个好的汽车座椅应该具备良好的支撑性。
驾驶者长时间坐在座椅上,缺乏足够的支撑会导致脊柱曲度不正,引发腰椎疼痛和疲劳。
因此,座椅需要有适当的弧度和支撑结构,以保持驾驶者的自然姿势。
其次,座椅的舒适性也是一个重要的考虑因素。
舒适的座椅能减少驾驶者的疲劳感,提高对路况的注意力。
座椅的软硬度、支撑点的位置和材料的选择都会对舒适度产生影响。
例如,座椅背部通常应该具有适当的柔软度,以提供舒适的支撑。
而座椅底部则需要有适当的硬度,以保持合适的姿势。
此外,座椅的调整功能也是关键。
不同人高、体型各异,因此座椅需要具备能够调整的选项,以适应不同驾驶者的需求。
座椅高度、坡度和倾斜角度的调节功能,可以帮助驾驶者找到最符合自己身体特征的座椅位置,避免不必要的疲劳和不适感。
还有一个重要的考虑因素是座椅的安全性。
在发生碰撞时,座椅需要能够提供足够的保护,减轻驾驶者和乘客的受伤程度。
因此,座椅材料和结构的选择要能够吸收冲击力并稳定身体位置。
同时,座椅还应该具备安全带的固定点和适当的头枕设计,以确保乘车时的安全性。
除了上述因素外,座椅的通风和加热功能也值得考虑。
在夏季,高温下长时间坐在汽车上会让人感到闷热不适,而在冬季,冷座椅也会给驾驶者带来不便。
通过在座椅上加入通风和加热功能,可以提供更加舒适的驾驶环境。
综上所述,汽车座椅设计与人机工程学的研究是为了提供更佳的驾驶体验和舒适度。
良好的座椅设计需要考虑到支撑性、舒适性、调整功能、安全性以及通风和加热功能等方面。
基于人机工程学的汽车驾驶座椅设计分析摘要:汽车驾驶座椅关系着人们开车时的个人感受,为了让汽车驾驶座椅质量得到保障,就要结合人机工程学原理,满足驾驶员的生理需求,以此来提高驾驶舒适度与安全性。
本文对汽车驾驶座椅设计进行分析,并对以人机工程学为核心的汽车驾驶座椅设计提出个人看法,希望为关注汽车驾驶座椅设计的人群带来参考。
关键词:人机工程学;汽车驾驶座椅;座椅设计;驾驶舒适性引言:汽车座椅是影响驾驶、乘坐舒适度的关键设施,舒适的驾驶座椅不仅能够降低驾驶员开车期间的疲劳程度,还能让驾驶员的各种操作变得更加顺滑。
在人机工程学设计中,可以针对驾驶员的生理舒适性来对座椅进行性调整。
因此,有必要对人机工程学背景下的驾驶座椅设计进行分析,以此来提高座椅设计质量。
一、人机工程学背景下驾驶员坐姿与座椅之间的关系驾驶员的坐姿与人们的生活息息相关,每个人的坐姿习惯都各有不同,结合坐姿来调整座椅,往往能够让驾驶员获得更好的驾驶体验,如果座椅无法匹配驾驶员的生理需求,驾驶员的身体肌肉就容易在过度紧张中影响到驾驶效果。
从坐姿角度出发,人体在坐着的时候,将会由脊椎、胯骨、腿脚来支撑身体,承受人体重量的主要关节是腰椎与胯骨。
在坐到椅上时,如果坐姿不良,就容易出现骨盆下陷的情况,长期的不端正坐姿将会导致腰酸背痛、驼背等情况。
人在坐姿情况下,脊椎期就像是杠杆,若头部前倾,骨头与韧带就将会生成向后的拉力,若力量超出了韧带的极限,就将会对人体背后的肌肉造成影响,肌肉在力的作用下,将会逐渐出现酸痛的情况。
二、舒适坐姿情况下的驾驶员生理特征在坐姿情况下,各节脊椎骨的受力情况将会呈现由上至下逐渐增加的情况,其中腰椎将会承受最大的身体重量,这是脊椎的人体生理形态。
而且因为腰椎需要进行弯腰、侧曲等动作,所以往往更加容易在压力下受损。
从侧面角度对脊柱进行观察,可以发现脊柱能够呈现出颈、胸、腰、骶四个部位弯曲,其中颈腰向前、胸骶向后。
人在坐姿情况下,此时大腿与上身的重量要通过座椅来进行承受,人体处于骨盆下的坐骨结节是主要受力部分,坐骨结节外面的皮肤将会让动脉血液供应得到保障。
人机工程在汽车座椅设计上的应用人机工程学(Ergonomics)是研究人与机器、设备和环境之间的适配问题的学科。
在汽车座椅设计中,人机工程学起着非常重要的作用,其目的是为了提高乘坐舒适度、安全性和健康性。
以下是人机工程学在汽车座椅设计上的应用。
首先,人机工程学在汽车座椅设计中考虑了人的生理特征和人体工程学原理,使座椅能够适应不同人群的需求。
座椅的尺寸、形状和曲线是根据人体的解剖学特征来设计的,以提供最佳的支撑和舒适性。
例如,座椅的宽度和深度要能够适应不同体型的人,而座椅的曲线和支撑点要能够提供腰部和脊椎的适当支持。
其次,人机工程学在汽车座椅设计中考虑了人的活动特征,使座椅能够满足乘客在驾驶过程中的各种姿势和动作。
例如,座椅的靠背角度应能够调整,以适应乘客坐直和偏斜的需求。
座椅的头枕和扶手也需要能够调整,以提供乘客在长时间驾驶中的头部和手臂的支撑。
此外,人机工程学在汽车座椅设计中考虑了人的感官特征,使座椅具有良好的触感和舒适度。
座椅的材料选择和质地要能够适应不同季节的温度和湿度变化。
座椅的填充物和弹簧系统要能够提供适当的支撑和缓冲,以减少乘车震动和疲劳感。
另外,人机工程学在汽车座椅设计中考虑了人的行为特征,使座椅能够提供良好的控制和操纵性。
座椅的操作按钮和拉手应布置在方便乘客操作的位置,以减少不必要的身体扭动和移动。
另外,座椅还可以配备一些人机交互技术,如触摸屏、语音识别和身体感应系统,以提供更加智能化的控制体验。
最后,人机工程学在汽车座椅设计中考虑了人的心理特征,使座椅能够提供愉悦的驾驶体验。
座椅的颜色、外观和氛围可以根据乘客的喜好和情感需求来设计,以增强驾驶者的情绪和注意力。
此外,座椅还可以配备一些娱乐和舒适性功能,如按摩系统和通风系统,以提供更加轻松和惬意的驾驶环境。
综上所述,人机工程学在汽车座椅设计上的应用非常广泛。
通过对人的生理特征、活动特征、感官特征、行为特征和心理特征的考虑,可以设计出更加适用、舒适和人性化的汽车座椅,提供更好的乘坐体验和驾驶安全性。
基于人机工程学的汽车座椅设计研究人机工程学是将人的生理特性、心理特性、运动特性以及认知特性等因素应用于产品设计中的学科。
在汽车座椅设计方面,人机工程学起着重要的作用。
人机工程学可以帮助设计合理的座椅形状和结构。
座椅的形状应该符合人体工程学原理,即支持人体的自然曲线,并保持人体在使用座椅时的舒适感。
座椅的结构要考虑到人体各个部位的压力分布,避免对身体造成过大的压力,从而避免疲劳和不适。
人机工程学可以指导座椅的调节功能设计。
座椅的高度、角度、倾斜度等可以根据人的身高和体型进行调节,以适应不同用户的需求。
座椅的调节功能应该简单易操作,同时能够提供足够的调节范围,确保用户能够找到最佳的坐姿。
人机工程学还可以帮助设计座椅的支撑和缓冲系统。
座椅的支撑系统应该能够提供足够的支撑力,避免过度压迫人体。
座椅的缓冲系统要能够吸收来自道路的震动,减少身体的颠簸感,保护人体的健康。
人机工程学还可以考虑座椅的通风和加热功能。
座椅的通风功能可以通过座椅表面的通风孔设计,增加空气流通,保持座椅表面的干燥和凉爽。
座椅的加热功能可以通过在座椅内部设置加热元件,提供温暖的座椅环境,在寒冷的天气中增加驾驶的舒适感。
人机工程学还可以考虑座椅的人机交互设计。
座椅的控制按钮和显示屏应该易于操作和识别,以方便驾驶员对座椅进行调节。
座椅的设计还可以考虑人机界面,例如在座椅上添加记忆功能,使得座椅能够记住不同用户的调节习惯,提供个性化的座椅体验。
人机工程学在汽车座椅设计中起着重要的作用。
通过人机工程学的指导,可以设计出符合人体工程学原理、舒适性好、功能齐全的汽车座椅,为用户带来更好的使用体验。
目录一、车型选定:吉利帝豪 (3)二、绪论: (3)三、基础理论: (5)1、手伸及界面: (5)2、H点布置设计: (7)3、H点装置及其上的关键点 (9)4、硬点: (9)5、腿部空间: (11)6、汽车座椅人机工程学分析——人体坐姿生理特性分析 (12)7、人体坐姿功能尺寸 (14)8、汽车座椅设计的基本依据 (14)四、Ug建模: (16)五、结论: (17)六、参考文献: (17)一、车型选定:吉利帝豪帝豪EC718长4635mm、宽1789mm、高1470mm,轴距2650mm。
二、绪论:随着时代的进步,人们对于交通工具的要求不断提高。
对于常用交通工具----汽车,有更高的性能要求,也有更高的舒适性要求。
这就促进了汽车座椅设计方面突破和发展。
1984年瑞典整形外科医生阿盖布罗姆(Bengt Akerblom)所著的《站与坐的姿势》,书中详细介绍了人体不同姿势对肌肉和关节疲劳的影响,1954年他完成了著名的阿盖布罗姆座椅靠背曲线。
1968年国际人机工程学会在瑞典召开以座椅设计为主题的研讨会。
工效学原理或是人因工程学原理应用到座椅设计。
而今座椅设计更为科学化:这将意味着座椅设计时将考虑更多的因素,产品也将更加合理。
人机工程学在座椅设计时的运用将更加广泛,更加深入。
现代汽车已经不是一个单纯的运载工具,它已经是“人、汽车与环境”的组合体。
座椅作为汽车使用者的直接支承装置,在车厢部件中具有非同小可的重要性。
汽车座椅的主要功能是为驾驶者提供便于操纵、舒适、安全和不易疲劳的驾驶座位。
座椅造型的基本要点:(1)适应腰曲弧线(2)靠背必须具有正确的支撑点(3)正确分布体压三、基础理论:基于人机工程和统计学,设计达到要求舒适性、操作性,并且适用于大部分人群的车座。
基于统计的学国内平均人体尺寸尺寸名称尺寸数值尺寸名称尺寸数值男女男女身长1688 1586 肩窄宽426 392 眼高1585 1480 臀宽334 395 肩高1421 1320 下肢前伸长1016 977 坐姿身高897 849 大腿长422 409 坐姿眼高794 743 小腿长401 369 肘到坐平距离245 239 足高71 66上肢前伸长731 689 膝臀间距551 525 大臂长269 261 大腿平长433 432 小臂长247 226 膝上到足底距离515 480手长193 179 膝弯到足底距离406 383 前伸长731 6891、手伸及界面:指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。
基于人机工程学的汽车座椅设计研究
人机工程学是研究人类与机器之间相互作用的一门学科,旨在设计和创建能够符合人类需求和能力的产品和系统。
在汽车座椅设计方面,人机工程学的理念可以帮助设计师创建符合驾驶员和乘客需求的舒适和安全的座椅。
人机工程学可以帮助设计师确定座椅的人体工程学要求。
驾驶员和乘客的身体尺寸和比例不同,因此座椅应该根据不同类型的用户来设计。
通过进行人体测量和人体工程学分析,可以确定座椅的高度、宽度、深度和曲线形状,以确保座椅能够适应不同用户的身体。
人机工程学可以帮助设计师确定座椅的支撑和调整功能。
座椅的支撑结构和调整装置应该能够提供足够的支撑力和调整范围,以适应用户的不同姿势和活动需求。
座椅的背部应该具备足够的支撑力,以保护驾驶员和乘客的脊椎健康。
座椅的头枕和腰靠也应该能够根据用户的需要进行高低和角度调节。
人机工程学可以帮助设计师确定座椅的材料和细节设计。
座椅的材料选择应该具备足够的舒适性、耐用性和易清洁性。
座椅的细节设计,如缝线位置和垫料厚度,也应该考虑用户的舒适感和座椅的使用寿命。
人机工程学还可以帮助设计师进行座椅的人体工程学测试和评估。
通过使用人体模型和压力传感器等工具,可以模拟座椅在不同条件下对用户的支撑力和压力分布。
根据测试结果,设计师可以调整座椅的设计和调整,以提供更好的舒适性和支撑性。
基于人机工程学的汽车座椅设计研究可以帮助设计师创建符合驾驶员和乘客需求的舒适和安全的座椅。
通过考虑人体工程学要求、支撑和调整功能、材料和细节设计以及人体工程学测试和评估,设计师可以优化座椅的设计,提高驾驶员和乘客的舒适性和健康性。
汽车座椅调校的人体工程学原理当我们驾驶或乘坐汽车时,很少会去深入思考汽车座椅的设计和调校背后所蕴含的科学原理。
然而,一个合适的汽车座椅调校对于驾驶者和乘客的舒适、健康以及行车安全都有着至关重要的影响。
这其中,人体工程学原理发挥着关键作用。
人体工程学,简单来说,就是研究如何让工具、设备和环境更好地适应人的生理和心理特点,从而提高人的工作效率和舒适度,减少疲劳和损伤。
在汽车座椅的设计和调校中,人体工程学的目标是确保座椅能够为不同身材和体型的人提供良好的支撑,保持正确的坐姿,减轻身体的压力,并方便操作车辆。
首先,座椅的高度调校是一个重要的方面。
合适的座椅高度应该使得驾驶者的双脚能够自然地放在踏板上,并且膝盖仍能保持一定的弯曲度。
如果座椅过低,驾驶者的腿部可能会过度伸展,导致血液循环不畅,长时间驾驶容易引起腿部疲劳和麻木。
而座椅过高,则可能会使得驾驶者的大腿根部与座椅前沿摩擦,影响舒适度,同时也可能影响对踏板的精确控制。
座椅的前后位置调校同样关键。
座椅太靠前,可能会导致驾驶者的膝盖顶到仪表盘下方,限制腿部活动空间,增加碰撞时受伤的风险。
座椅太靠后,则可能使得驾驶者难以够到踏板,影响驾驶操作的准确性和及时性。
理想的座椅前后位置应该是在踩下踏板到底时,腿部仍有一定的弯曲余量,同时保证手臂能够自然地伸展并轻松操作方向盘。
座椅靠背的角度调校对于舒适和健康也不容忽视。
过于垂直的靠背会使得腰部缺乏支撑,容易导致腰部肌肉疲劳和疼痛。
而过于倾斜的靠背则可能让驾驶者的身体下滑,影响对车辆的控制。
一般来说,靠背的角度应该在 100 度至 110 度之间,这样能够为腰部提供良好的支撑,同时保持身体的稳定。
此外,座椅头枕的调校也有讲究。
头枕的高度和角度应该能够与头部的位置相匹配,在发生碰撞时能够有效地保护颈部免受伤害。
如果头枕过高或过低,都可能在事故中无法发挥应有的保护作用。
除了上述几个主要的调校方面,座椅的材质和形状也会影响人体工程学效果。
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。
舒适而操纵方便的驾驶座椅,可以减少驾驶员疲惫程度,降低故障的发生率[1]。
汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量。
本文以人因分析为手段,以设计出公道的驾驶座椅来满足驾驶员人体安全、舒适为设计目标,得到结论:驾驶座椅安全性设计应着重考虑人(驾驶员)坐姿生理特性及人体对车内振动、微天气的反应等两大方面。
并从主动安全性设计、被动安全性设计两个方面详尽分析了驾驶座椅安全性设计的思路。
1. 人—座椅系统安全性设计中人的因素分析任何系统实际上都是人机系统,人机系统包括人、机、环境三个方面[2]。
显然驾驶员-座椅也属于人机系统研究的范畴。
人机系统的安全模式多以人的行为为主体,即以人为本。
对人机系统的研究始于第二次世界大战。
在设计和使用高度复杂的军事装备中,人们逐步熟悉到必须把人和机器作为一个整体,在系统设计中必须考虑人的因素。
1.1 人(驾驶员)坐姿生理特性分析(1)坐姿时脊柱形态人坐着时,身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支承。
脊柱位于人体的背部中心,是构成人体的中轴。
人处于不同的坐姿时,脊柱形态不同,只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态,才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷,防止驾驶疲惫发生。
(2)坐姿体压分布当座椅上的人处于坐姿状态时,人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布[3]。
可见,坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。
①座垫上的体压分布根据人体组织的解剖学特性可知,坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位,适合于承重,而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布,故不宜承受重压。
据此座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布,即在坐骨处压力最大,向四周逐渐减少,自大腿部位时压力降至最低值,这是座垫设计的压力分布不均匀原则。
图1为坐姿时座垫上的体压分布[4]。
图 1坐姿时座垫上的体压分布②靠背上的体压分布靠背上的体压分布也以不均匀分布,压力相对集中在肩胛骨和腰椎两个部位。
从这两个部位向外,压力应逐步降低。
1.2 人体对车内振动、微天气的反应(1)人体对振动的反应驾驶员坐在行使中的汽车上所承受的振动属于全身振动的范畴。
有关研究表明,人体最敏感的频率范围为纵向振动4~8Hz,横向振动1~2Hz。
当外界振动接近器官的共振频率时,即产生共振,振幅迅速增大,此时引起器官的生理反应最大。
外界振动传进人体时所引起的增大或减弱效应与身体在振动系统中的姿势有关,一般来说,坐姿工作时,由于人腿的减振作用大大降低,抗振性要比站姿工作时差,特别是脊柱和胃部受到振动的损害,因此坐姿作业者轻易产生脊柱损伤和胃病这两种职业病。
振动对驾驶员操纵的影响主要表现为视觉作业效率的下降和操纵动作正确性变差。
当振动频率低于2Hz时,由于眼肌的调节补偿作用,使视网膜上的映像相对稳定,因此对视觉的干扰作用不大,但当振动频率大于4Hz时,视觉作业效率将受到严重的影响,振动频率为10~30Hz时,对视觉的干扰最大,振动频率为50Hz、加速度为2m/s2时,视觉下降约50%。
振动对操纵动作正确性的影响,主要是由于振动降低了手(或脚)的稳定性,从而使操纵动作的正确性变差,而且振幅越大,影响越大。
另外人体在振动环境中会加速疲惫过程。
当振动环境中的振动特性处于人体神经系统的敏感区域时,这种刺激频繁传进大脑皮质,引起大脑皮质细胞兴奋。
当达到一定限度时,皮质细胞的工作强度将减弱,人就会感到疲惫,工作效率明显下降。
(2)微天气研究表明[5],驾驶员在驾驶状态下的舒适温度为18℃~23℃,舒适湿度为40%~60%,代谢量为1.0~2.0met。
座椅对人体热环境的主要影响因素有:座椅表面的温度和湿度。
座椅表面的温湿度特性将影响人体背部、臀部、下体等部位的散热性能及皮肤的呼吸功能,当其温湿度特性与人体生理性能不适应时将引起人体局部不快感,从而加速人体疲惫的形成。
2. 驾驶座椅安全性设计基于以上分析,以人体舒适性、安全性为目标进行驾驶座椅安全性设计。
2.1 主动安全性主动安全性是指汽车驾驶座椅防止事故的能力。
汽车驾驶座椅的主动安全性设计主要从减轻驾驶员的疲惫进手进行分析设计,以满足主动安全性要求。
如前论述,主动安全性主要考虑公道的座椅尺寸设计、座垫上公道的体压分布、靠背上公道的体压分布等为驾驶员提供一个舒适的作业环境,减轻驾驶员的疲惫,从而保证驾驶座椅主动安全性的设计要求。
(1)座椅尺寸设计驾驶座椅尺寸结构设计的研究把留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、轮廓外形及材料选择。
座椅尺寸设计[4][6]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2中所示。
A.持面高度B.持面宽度C.持面深度D.金背高度Q.余背倾角尽持面倾角图 2 座椅尺寸设计主要参数椅面高度A:椅面高度定义为椅眼前缘至驾驶员踵点的垂直间隔。
在设计时主要考虑到两点: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。
驾驶座椅的椅面高度应低些。
椅面宽度B:在空间答应的条件下,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:指椅眼前缘至靠背前面水平间隔。
其尺寸应满足:腰部得到靠背的支承;椅眼前缘与小腿之间留有适当间隔,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α:靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。
椅面倾角β: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眼前缘向后倾。
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,引起身心疲惫。
通过以上座椅尺寸参数的确定,以保证驾驶员人体脊柱曲线更接近于正常生理脊柱曲线。
舒适坐姿的各关节的角度应该满足图3中所示的要求角度[7]。
图3舒适坐姿的关节角度(2)座椅结构设计为了保证座垫上公道的体压分布,座垫应坚实平坦。
太软的椅子轻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[4]:过于松软的椅面,使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,轻易差生疲惫。
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公道支承。
汽车座椅设计时应提供外形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。
根据驾驶室的微天气环境,调整座椅表面的温湿度特性,可以适当调节人体代谢,达到减轻疲惫的目的。
如进步座椅材料的呼吸能力,增加材料的透气性,在不同的季节条件、温湿环境下使用不同的座椅面料,以及在中高档汽车中采用主动透风式座椅,消除驾驶员在座垫表面和背部表面所产生的热量,使人体与座椅接触区保持适宜的温湿度等措施均能改善座椅表面的温湿度特性,减轻驾驶疲惫。
2.2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。
座椅的结构外形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,所以脊柱具有忍受较强的纵向振动的能力。
在横向上,脊柱只有前纵韧带分别附在腰间盘的前缘和后缘并起一定的作用。
因此,人体脊柱忍受横向力的能力很低。
在设计座椅时必须使其具有抵抗横向振动的能力。
座椅靠背后倾斜使腰部背部得到依靠,加之靠背衬垫的适度柔软性,致使摩擦力增大,可缓冲横向振动对人体的冲击,同时靠背两侧稍隆起、椅面的外形(如图2)两边向上隆起,也能减轻人体的横向移动趋势,使人感觉乘坐舒适。
2.3 座椅空间位置设计座椅空间位置设计就是为了达到操纵舒适性的目标,而进行驾驶座椅空间位置设计以确保驾驶员有良好的视野,同时对汽车转向盘、脚踏板等操纵部件有恰当的操纵要求间隔,以达到操纵舒适性的终极目的。
图4列出了驾驶作业空间设计的主要指标。
图4驾驶作业空间设计的主要指标2.4 驾驶座椅被动安全性设计被动安全性是指事故发生时,保护乘员的能力。
驾驶座椅作为安全部件,是汽车被动安全性设计的主要考虑部件之一。
考虑进步驾驶员的人身安全性,汽车驾驶座椅被动安全性设计目标为:(1)在事故中要保证驾驶员处在自身的生存空间之内,并防止其他车载体进进到这个空间;(2)要保持驾驶员在事故发生时,保持一定的姿态,以使其他的约束系统能充分发挥其保护效能;(3)在事故中,使得事故后果对驾驶员的伤害降低到最小限度。
目前采取的主要安全措施:进步座椅骨架强度,达到汽车驾驶座椅强度的要求值;设置座椅安全带,使在紧急制动或正面撞车时不致将驾驶员碰伤;达到一定的阻燃要求,坐垫和靠背材料应达到汽车内饰材料燃烧特性技术要求的规定。
3 结束语从人机工程学的角度出发,进行汽车驾驶座椅的设计,使驾驶座椅具有良好坐姿舒适性、振动舒适性、操纵舒适性和安全性的必要手段。
目前,固然已有企业在利用人机工程学的研究成果来设计驾驶员座椅了,但对设计出来的驾驶座椅还不够完善,因此建立一个从分析一设计的系列开发过程有着非常重要的现实意义。
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