汽車座椅人機工程的設計分析

盧鴻劍

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西柳州545007）

汽車座椅人機工程的設計分析

盧鴻劍

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西柳州545007）

為了使得汽車座椅人機工程比較舒適，本文主要研究了汽車座椅的人機工程學設計，針對現在在汽車座椅設計中所存在的一些問題，力求找到具體的措施來解決此問題，以此來推動我國汽車行業的發展與進步。在進行汽車座椅的設計時，必須根據人們的需求進行，只有滿足了人們的需求，才會得以接受和暢銷，才會創造更多的財富。希望本文的研究有助于推動汽車業的進一步發展。

汽車座椅；人機工程；設計分析

前言

眾所周知，駕駛員在開車時一直都是坐在座椅上的，因此，對于駕駛員來說，該汽車座椅的舒適性是極為關鍵的，在進行汽車座椅的設計時，一定要本著科學性和人性化的要求，只有這樣，駕駛員在進行開車時，其動作的實施都與該汽車座椅的設計是有關的。因此，在進行汽車座椅的設計時，本著人機工程學，將汽車座椅與駕駛員完全融合起來，盡量避免交通事故的發生。

1 駕駛座椅對疲勞的影響分析

將設計出來的座椅來滿足人機工程學的標準是利用人機工程學來設計汽車座椅的目的，所以說，在一定程度上，對于汽車座椅的設計也是針對駕駛員的舒適性來進行設計的?？上攵瑢τ谄囎问孢m性的影響因素有很多，以人機工程學原理為基礎，本著汽車座椅與人機工程的融合的思想，所以說要對汽車座椅舒適性的影響因素進行系統分析。汽車座椅的最終作用主體是駕駛員，也是對該座椅舒適性進行評價的主體，評價方面主要包括心理因素和生理因素兩方面。

1.1 人體生理特性分析

對于人體的生理特性分析主要包括以下兩個方面：

（1）坐姿時脊柱的形態。當人處于坐著的狀態時，是由脊柱、骨盆、腿和腳來支撐身體的，其中脊柱很關鍵。當坐姿不同時，脊柱的形態也不同，所以說，只有當進行座椅的設計時，力求座椅的結構和尺寸使得駕駛員的脊柱形態是處于自然放松態的，那么駕駛員腰椎的負荷和腰背部肌肉的負荷才能大大減小，駕駛員才不容易感到疲勞。

（2）坐姿體壓分布，而對于坐姿體壓分布來說，又包括坐墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。對于坐墊上的體壓分布來說，對于人體來說，最能忍受壓力的部分就是坐骨結節，而大腿下面則是不適合承受重壓的。所以說，在進行汽車座椅的設計時，也要根據不同部位承受不同壓力的特點，使得坐骨出可承受壓力最大，向其周圍依次減少。對于靠背上的體壓分布來說，其分布是不均勻的，在進行座椅的設計時，可以主要集中在腰椎，其余部位壓力依次較少。

1.2 座椅對舒適性的影響

座椅對舒適性的影響主要包括以下四方面：①各部貼合度，只有當座椅靠背的形狀和坐墊的形狀與大腿的底面的形狀和臀部的形狀相貼合時，這樣接觸面積和部位才容易改變，座椅的舒適性才有利于提高。②橫向穩定性，當汽車轉彎時，駕駛員要承受橫向加速度，相對應的就要加高座椅的側面，用兩跨和大腿來承受壓力，這樣可使駕駛員身體保持平衡。③腰背支承度，應該提供形狀和位置兩方面合適的支撐。④乘坐軟硬感，硬的座椅不容易使人產生疲勞，但與身體的貼合度差，也會使疲勞感增加。

1.3 環境分析

對于環境的分析主要包括振動和溫濕度兩個方面，對于振動來說，其會影響身體的生物動態反應行為、生理反應、性能減退和敏感度障礙等。座椅減震性差，容易引起疲勞，座椅表面的溫濕度也會影響人體的背部、臀部和下體部位的散熱性，如果溫濕度特性與人體生理機能不適時，則容易引起疲勞。

2 汽車座椅的人機工程設計

2.1 設計的綜合要求

在設計汽車座椅時要注意以下五個方面：①貼合感，要保證汽車座椅的靠背和座椅靠墊的形狀與駕駛員的身體貼合，包括后背、臀部和大腿等，都盡量使其貼合，只有這樣才能依據駕駛員的體型針對接觸面積進行改良。②橫向穩定性，在駕車的過程中，不可避免的是一定會經過轉彎路段，那么在轉彎時，必須承受橫向加速度，那么對于駕駛員來說，就會出現擺動。所以說，在轉彎時，要想保證駕駛員的穩定性，要想使駕駛員的身體保持端正，那么就必須加高座椅的兩邊，在這種情況下，即使駕駛員要承受橫向加速度，那么他們的兩跨和大腿可以起作用，這樣就可以使得駕駛員的穩定性得以保持。③腰背的支撐。在設計汽車座椅時的關鍵目標是支撐駕駛員的腰部和背部，使駕駛員有一定的舒適度，盡量減少駕駛員身體的損傷。所以要進行兩點支撐。④軟硬感，硬的座椅比軟的座椅在減輕駕駛員的疲勞感方面更有效果，但是也要綜合考慮汽車座椅與駕駛員的貼合度等來對座椅的軟硬進行合理的控制，并不是一味的來設計硬座，以減少駕駛員的疲勞。⑤振動的舒適性，在進行座椅的設計時必須要充分考慮振動的舒適性，這也是很關鍵的。

2.2 座椅的結構參數

要想保證駕駛員在駕駛時，能有一個比較舒適的駕駛體驗，那么對于汽車座椅來說，其舒適性主要包括以下三個方面：①振動的舒適性；②坐姿的舒適性；③操作的舒適性。其中，對于振動的舒適性來說，它是比較隨機的，不能夠根據尺寸參數來進行汽車座椅的設計。但是，對于坐姿的舒適性，對于操作的舒適性來說，它們都可以根據座椅的尺寸和結構來進行汽車座椅的設計和調整，因此會有一個最適的狀態出現，能夠保證座椅的舒適度。對于汽車座椅的結構參數來說，我們可以對于駕駛者在駕駛時的尺寸進行測量，這樣的話效率會很高，也很方便。

下面來討論一下人體模板的應用，進行人機工程學設計的最普遍的方式是通過對于人體模板對汽車內部環境來對參數進行考察，通過這樣的方式，我們可以更好的了解汽車的有關的參數，這樣也有利于我們進行汽車座椅的設計，進行人機工程的設計。人體模板以真實的人體的人體參數為基礎的，其意義很強烈，而且，可以對人體特征和力學特征進行很詳細的了解。所以說，在進行汽車座椅的人機工程的設計時，必須要讓設計人員充分了解相關的參數，只有這樣，才能進行更好的設計出舒適型的汽車座椅，因此，從上面看來，人體模板的作用是很重要的。其中SEAJ826就是最常用的一種用于車身布置的手段。SEAJ826人體模板以人體的真實指標為基礎，根據對于數據的分析和處理，使得能夠找到最標準的人體尺寸。然而再將此人體模板應用到汽車座椅的設計工程中，那么就能得到其設計的效果，之后一定要對設計結果進行仔細的檢查，檢查過程中可能會發現一部分問題，發現問題后要有針對性的進行不斷的不斷的需改，這樣的話，則更有益于汽車座椅人工設計的合理化與科學化。一般來說，對于汽車座椅的人機工程設計來說，主要是根據人體的模型來進行的。

對于座椅的布置來說，第一步要做的是將座椅與相關的操縱裝置的位置找好了，要通過最合適的人體坐姿和有關的人體參數，按照汽車座椅的舒適程度進行調整，從而將其位置找出。第二步所要做的是要根據駕駛人的身材來選擇座椅的高度，來選擇座椅的寬度，來選擇座椅的深度，盡可能的使汽車座椅達到最舒適的狀態。最后一步是以人體模板為基礎，最終確定駕駛操作裝置的位置，要進行一個一個的確定，這樣可以使得駕駛員與其周圍的駕駛裝置都處于一個最合適的駕駛距離，能夠有利于駕駛員進行駕駛活動的操作，這樣的話，駕駛員在駕駛時，不僅能夠感受到駕駛的舒適性，同樣，也能保證駕駛的安全性。

對于座椅上的人體分布壓力來說，身體上八成以上的重量都以臀部和背部的方式壓在了座椅上，這就是指人體在坐著時的人體分布壓力。在進行汽車座椅的設計時，人體分布壓力是很重要的。

對于座椅的靜態舒適性來說，在進行汽車座椅的靜態舒適設計時，主要研究以下幾個要素：①左翼的形勢和尺度。②座椅設計時的科學性，一定要保證座椅是能夠調節的，這樣的話才有利于駕駛員根據坐姿不斷進行調整。③以駕駛者的作業空間為基礎，來進行座椅位置的選擇，要對駕駛室的環境進行充分的考慮，要確保駕駛員的安全行駛。要想保證汽車座椅的靜態舒適性，也要充分考慮對于材料的選擇，可以選擇棉織品，其更耐磨，其使用時間更長，其透氣性和彈性都很優良。這些優點足以讓我們選擇棉織品作為汽車座椅的材料。使用棉織品還有益于遇到突發情況時，使駕駛員的身形得到保持，使得駕駛員的安全性得到保證。

對于座椅的動態舒適性來說，其和振動性能有很大的關系，其中包括有懸架的座椅系統，還有無懸架的座椅系統。要對坐墊的剛度，要對座椅結構的動態性能進行綜合的考慮，還要對阻力系數進行充分的考慮，因為影響汽車座椅動態舒適性的最關鍵的因素就是剛度參數和阻力系數。設計者在進行座椅的人機工程設計時就是根據圖1的人體模板來進行的。

3 總結

根據以上的分析來看，在設計汽車座椅時，運用人機工程學，通過這樣的方式來設計汽車座椅時可以滿足人們的需求，也可以使得駕駛員在駕駛時能夠有一定的舒適性，能夠有一定的駕駛安全性，因為當前越來越多的使用數字化設計，我們運用的人機工程學的原理也越來越精確，希望通過本文對于汽車座椅的人機工程學進行的詳細研究可以對于以后汽車座椅的舒適性的進一步提升具有重要的價值。

圖1 SAE J826人體模板

[1]趙吉強.汽車座椅人機工程的設計研究[J].大眾汽車，2015（3）：87～88.

[2]趙天鵬，王淑芬，胡文文，等.汽車駕駛座椅的人機工程學設計[J].機械工程師，2014（9）：92～94.

[3]張谷雨.基于人機工程學的汽車座椅舒適性研究[J].汽車與安全，2015（7）：100～105.

U463.836

A

1004-7344（2016）16-0312-02

2016-5-24

盧鴻劍（1982-），男，助理工程師，本科，主要從事汽車座椅的結構設計、結構強度分析及汽車整車材料的研究工作。