基于人机工程学的汽车座椅设计研究

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基于人机工程学的汽车座椅设计研究现代科学技术的突飞猛进 ，以及人们工作和生活空
间的不断变化，就要求汽车座椅的生产企业在座椅的设
计、 生产方式等方面进行改革， 同时也要考虑降低成本 ，
提高汽车座椅的经济性。 因此市场不断细分 ， 多种不同类
型和不同设计的汽车座椅不断进入市常人体工程学的
家具并不是人们头脑中所想象的仅有数据符合的座椅 ，
它还包括除了人体生理数据之外的很多因素。它的设计
原则除了常见的尺度设计原则，人体机能和环境设计原
则 ， 降设计原则外还应该讲求黄金分割 比的设计原则。
1 汽车座椅舒适性设计的重要性
关于人机工程学在汽车座椅设计中的应用的提出，
其可行性可以分为概念化阶段 、 具体化阶段、 周详设计阶
段及检验校核阶段等多阶段进行设计。概念化阶段是整
体设计的理念和宗旨，是保证今后具体设计得以顺利进
行的前提条件。 对椅子设计概念化进行设定的过程， 涉及
椅子相关的功能性、 构造和材料以及形状等问题。
具体化阶段是按照在概念化阶段设定的设计方案 ，
解决座椅的构造、 功能和美观问题并创造出其基本形状 ；
座椅周详设计的关键是将重点放在符合整体的外观和核
心架构的设计上。 产品的外观、 座椅的造型以及稳定的构
造应该既反映其精湛设计， 又能实现人们对舒适的要求 ，
这就是汽车座椅设计的重点。
2 基于汽车座椅的舒适性及安全性设计研究汽车
为考虑汽车座椅舒适性及安全性设计的充分性 ， 汽
车生产商们综观汽车座椅的主要功能，结合其能给予驾
驶员及乘客提供的最大舒适度和安全屏障的根本 目的，
达到足够能支撑驾驶员和乘客的身体，同时避免因路面
不平而产生的车体振动从而减少其给人体带来的冲击，
以给驾乘人员提供绝对舒适安全的驾乘环境。
根据有关研究结果显示 ，人体最敏感的频率范围即
纵向振动在 4 ～ 8 H z ， 横向振动为 1 2 Hz 。 若外界频率与
人体最大敏感频率相近时， 便会产生共振， 以致振幅立刻
增大， 此时各器官也会产生最大的生理反应。 而身体在振
动系统中的姿势与外界振动传人人体时所引起的增减效
应也关系密切， -般而言， 乘员坐着工作时， 人腿的减振
作用会大大减小， 抗振性能要比站着工作时差， 特别是脊
作者简介 ： 何钧 ， 襄樊学院机械与汽车工程学院。
基金项 目： 寰樊学院大学生科研项 目( 2 0 0 9 DXS 0 2 7 o
柱和胃部受到振动的损害最为明显，因此脊柱损伤和胃
病两种职业病在坐姿工作者身上最容易产生 ，而提高坐
姿的舒适度也就成了解决这-问题的关键。
根据生物动力学研究结果表明，人体若长时间的承
受高强度高负荷的全身震动，那么对其的降损害也是
极其严重的，这主要表现在腰脊和相关的神经系统会因
此受到影响。 而源于人体内部的新陈代谢、 血液循环以及
其他方面因素会恶化这个影响， 同时如身体姿势、 低温和
气流等等-些环境因素也会引起肌肉疼痛给驾乘带来不
适。 由本小组研究人员取证分析， 得到以下结论。
2 . 1 座 椅舒适度研究
2 . 1 . 1 座椅舒适度的指标
①座椅尺寸应与人体测量尺寸 d相适宜 ( -般 d取
4 5～6 0 c I n) ；②汽车内部座椅应按人体坐高坐姿不同而
合理设计成可 自由调节，以便不同驾乘人员根据自己的
客观条件和需求来达到满足 自身坐姿要求的舒适度， 如
沃尔沃公司的 F 7型汽车坐高可调 6 5 mi l l ；倾斜度可调
6 4 。； 纵向位置可调 1 3 0 ml T I 等； ③同时汽车座椅应有使
驾乘人员随时保持舒适坐姿的能力，座椅靠背设计应根
据需求设计合理结构和尺寸以给腰部充分的支撑，达到
使人乘坐时其腰脊能成正常弯曲状态。 同时， 座椅安装位
置的尺寸也很重要，它直接影响到使用者的便利性和舒
适性 ， 座椅布置需符合人体工程学的要求。 驾驶座椅也是
最关键的座椅 ， 它需布置合理 ， 操纵方便 ， 即乘坐时驾驶
者对方向盘、 操纵杆和踏板具有 良好可及性。 对于同-地
区的人群 ， 也有男女性的差异， 高矮差异 ， 驾驶座椅必须
要有调节机构， 以适应绝大部分人的身材。
2 . 1 . 2 影 响座椅舒适度 的因素
座椅 自身的尺寸设计、 人体坐姿的舒适性需求度 、 座
椅的可调节特性都是影响座椅舒适度的主要因素。基于
人机工程学的研究， 腰部是体现座椅功能的关键部位 ， 因
此座椅的腰托便成了影响舒适性设计的决定因素。而随
着现代技术的快速发展， 轿车的座椅也装配有气动装置，
由发动机舱的气泵提供气压，而靠背内分别有 4个气压
腔， 实现对腰椎部的保护。 靠背分成上下两部分， 角度可
以分别调整以使腰部和肩部同时紧贴靠背，起到安全保
护作用， 若在靠背内装-个由电脑控制的电子振荡器， 不
仅舒适腰椎 ， 还有按摩薄作用。 所以， 合理设计座椅腰
托 ，并根据不同驾乘人员的腰部不同弯曲程度设计成可
自动压缩挤压并有按摩功效的座椅腰托 ( 下转第 1 6页)