汽車座椅設計過程中的人機工程應用

吳琳

摘 要：隨著時代的不斷發展和人民生活水平的不斷進步，汽車現在已經成為人們的日常代步工具，頻繁地出現在大眾視野范圍之中。調查數據顯示，人們在挑選汽車的時候首先重點考慮的兩個因素分別為汽車的外觀和汽車座椅的舒適程度。本文主要從人機工程應用的角度來就汽車座椅的設計進行分析。

關鍵詞：汽車座椅;人機工程;設計與應用

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車現在已經成為人們日常生活中使用的代步工具，越來越多的家庭都擁有了汽車。根據調查結果顯示，汽車座椅的設計與舒適程度成為影響人們選擇汽車的主要因素之一。汽車座椅是駕駛員與汽車接觸中最密切的零部件之一，它直接影響著駕駛員的使用感受，也關系著其他人員的乘車感受，因此汽車座椅的設計關乎汽車性能評價的主要因素之一。本文主要就人機工程給應用來就汽車座椅的設計過程進行分析。

一、人機工程應用到汽車座椅設計的目的與具體要求

人機工程是一門綜合性較強的新興邊緣學科，它是把人作為系統的一部分來研究，從而使研究的核心問題變為人-機-環境三者之間的相互作用、相互依存[1]。可以說人機工程就是在實現人與機器與環境之間的適應與平衡而建立起來的。因此，人機工程應用到汽車座椅設計之中的最主要目的就是為了讓座椅的設計能夠更加人性化與科學，也就是堅持要駕駛員的角度出來進行相關的設計工作，保證讓駕駛員在感受和使用汽車的過程中，感受到舒適、安全以及輕松，全力給駕駛員提供一個安全舒適、不易疲勞的駕駛環境。簡單地說，就是一個受到消費者歡迎的座椅一定是符合人體坐姿的安全的，具有良好的視野的座椅。

二、基于人機工程的汽車座椅設計需要考慮的因素

（一）坐姿

坐姿是直接影響到座椅設計的主要因素，甚至可以說是決定性因素。對于人體來說，坐姿是一種自然的身體體態，雖然每個人的坐姿都存在不同的點，但是相同的是當人坐下的時候，支撐人體的主要結構均是脊柱、骨盆、腿和腳。一般來說，最舒服的坐姿就是臀部略微向后傾斜，整個上半身呈現前傾姿勢，小腿與大腿以及腳掌之間呈現一定的角度的姿勢。我們都知道久坐對人的身體特別是腰椎和脊椎都有一定的影響，所以在對汽車座椅進行設計的時候，還需要結合人體相對舒適的坐姿來進行設計，盡可能讓人體在汽車這么一個相對狹窄的范圍內擁有一個相對寬松、舒適的坐姿，以此來盡可能地減少久坐帶給人的不舒適感以及對腰椎所造成的巨大壓力。

（二）振動

振動主要是指駕駛員在汽車行駛過程中感受到的汽車座椅的振動，這個行為直接影響到人體的生物動態反應以及生理反應，更嚴重的情況可以會使得人體的感應性能減退，影響到人體的振動感應敏感度。實驗數據顯示，人體最敏感的振動頻率為4～8 Hz[2]。當外界環境的振動超過了人體感官振動的承受范圍的時候，直接會將這個感受放大直接對駕駛員的生理感受產生影響，最明顯的表現就在于某些駕駛人員可能會出現頭暈、惡心、干嘔、視覺下降等情況，嚴重的情況下會加劇駕駛人員的疲勞感受，甚至會使得他們的工作狀態以及工作效率出現不同程度的下降影響，最糟糕的情況莫過于疲勞駕駛可能會出現的意外事故。

（三）環境

所謂汽車環境除了基本的汽車內部的結構設計之外，還有汽車座椅表面的溫度以及濕度的問題，這些是直接對駕駛員的坐姿產生影響的因素。當駕駛員在汽車行駛的過程之中感受到比較高的溫度與濕度的時候，必然會感覺到人體不適，座椅與駕駛員的身體直接產生連接的部位有背部和臀部，這兩個部位的不適感會加劇駕駛員的疲勞感，而且駕駛員在汽車行駛的過程中，不能也不可以讓自己的身體與座椅分離開來。

三、汽車駕駛座椅的人機工程學設計研究

（一）椅面設計

椅面基本上決定著人體在汽車座椅上的腿部姿勢以及腿部與椅面之間的壓力，如果椅面高度太低會使得人體的腿部出現彎曲，給人不舒適感;但是若是椅面高度太高，那么也會加劇椅面與大腿部之間的壓力。因此，根據調查數據結果顯示，最適合人體的椅面高度范圍為280mm～360mm，這個范圍能夠滿足不同身高的駕駛員的一般要求;除了身高對椅面的限制之外，駕駛員的體重也對椅面提出了一定的限制，想要給駕駛員提供一個相對寬敞舒適的駕駛環境還必須要考慮駕駛員的體重問題，可以適當拓展椅面的橫向支撐力量，有效防止因為駕駛員重力不同的原因所導致的椅面受力不均衡的情況;除此之外，還應該考慮椅面的深度問題，這一點直接關系著駕駛員坐姿中的腰部支撐以及腿部支撐力量。加入這個椅面的深度過小，使得駕駛員一直處于身體挺立的狀態，那么可能會無法緩解駕駛員的疲勞問題;假若深度過大，那么駕駛員的腰部得不到一個有力的支撐，進而也會加劇駕駛員的疲勞狀態。

（二）靠背設計

座椅的靠背是給駕駛員提供坐姿的軀干支撐的重要支持力量，能夠剛好地緩解人體的腰部支撐壓力和緊張度。因為人體坐姿的原因，所以在對座椅靠背進行設計的時候需要有一定的傾斜角度來更好地支撐駕駛員的肩部壓力，也正因為此，汽車座椅的靠背需要根據人體來進行相關的高寬度設計，一般為高730mm，寬480mm。另外，根據人體坐姿，靠背的傾斜角度應該是可以調整的，根據駕駛人員的要求，靠背角度可以調節為80°到160°之間;最后，想要更好地為駕駛員提供乘坐的舒適性與安全性，所以一般會在座椅的腰部和肩部進行一個有效支撐，特別是腰部，這一點主要是針對駕駛員的腰部提供的依托感，盡可能減少駕駛員在駕駛中的腰部疲勞問題[3]。

（三）汽車駕駛座椅空間位置設計

汽車駕駛座椅空間位置設計的目標就是為了達到操作的方便性、安全性，以及駕駛員的視覺感受、心理感受以及功能性感覺的舒適性。這個是從座椅空間上對駕駛員的影響與感受，是一個整體上的問題與感受，更是在對座椅的具體細節感受進行設計之前需要先行考慮的問題。

（四）汽車駕駛座椅材料選擇

關于座椅材料的選擇主要從座椅的振動感以及座椅中的人體環境感受兩個方面入手進行考慮。首先，座椅材料要選擇具有良好減振效果的材料，從而幫助駕駛員減少因為振動產生的不良影響，提高座椅的舒適程度;其次要使用能夠有效減濕降溫的材料，簡單地說，就是增強座椅材料的透氣性，能夠有效減輕駕駛員的疲勞與壓力，而且能夠使得駕駛員在座椅上具有一個相對比較好的感受。這一點完美契合了人機工程應用中對人體、機器以及環境三方的環境和諧要求，是從駕駛員的感受中來進行汽車座椅相關服務的設計工作。

綜上所述，本次主要從人體在汽車座椅上的感受出發從汽車座椅高度、寬度、傾斜度、空間以及材料等多方面進行分析。隨著人們生活水平的不斷提高和數字化信息技術的不斷發展，未來進行汽車座椅設計中一定還會加入許多其他方面的信息處理能力與人體感受數據，也可以更好地根據人體的感受來進行相關的設計工作。

參考文獻

[1]李彥晶，張亞萍，尹新權.基于人機工程的汽車駕駛座椅舒適性設計研究[J].機械研究與應用，2014，27（05）：28-30.

[2]方超.關于人機工程在汽車總布置設計中的應用分析[J].時代汽車，2018（09）：100-101.

（作者單位：江鈴汽車股份有限公司）