汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性的研究綜述

魏嬌

摘要：座椅是現(xiàn)代汽車內(nèi)飾的一大關(guān)鍵性構(gòu)成部分，在現(xiàn)代汽車設計開發(fā)過程中，汽車乘坐舒適性已成為不可忽視的重大課題之一。因此，本文從不同角度入手客觀分析了汽車座椅系統(tǒng)及其動態(tài)舒適性，在研究、分析、完善、改進的基礎(chǔ)上最大化提升汽車座椅的動態(tài)性能以及動態(tài)舒適性。

關(guān)鍵詞：汽車座椅系統(tǒng);動態(tài)舒適性

0 ?引言

汽車技術(shù)深層次發(fā)展的同時人們的經(jīng)濟水平也在日漸提升，汽車需求量明顯增加的同時對汽車也有著更高層次的要求，體現(xiàn)在安全性、美觀性、舒適性等方面。座椅舒適性已成為現(xiàn)代汽車的衡量標準之一[1]，是汽車行業(yè)企業(yè)增強自身市場核心競爭力的關(guān)鍵點。由于汽車機械振動會對人體產(chǎn)生不同程度的影響，需要在理論探究、實踐探索過程中優(yōu)化汽車座椅系統(tǒng)設計開發(fā)全過程，確保座椅有著較高使用性能的同時動態(tài)舒適性達標，滿足人們在乘坐舒適性方面的客觀需求。

1 ?汽車座椅系統(tǒng)概述

汽車座椅由多個部分構(gòu)成，比如，靠背、頭枕、座椅連接件、座椅骨架。座椅骨架是汽車座椅必不可少的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，即靠背骨架、座墊骨架、頭枕骨架[2]，起到支撐整個汽車座椅的作用，和汽車座椅的安全性深度聯(lián)系。汽車座椅的調(diào)節(jié)機構(gòu)也比較多，比如，調(diào)角器、滑軌、升降機，乘坐人員可以通過調(diào)節(jié)機構(gòu)自動調(diào)節(jié)座椅靠背的角度、座椅上下位置等。與此同時，汽車座椅系統(tǒng)的舒適性主要體現(xiàn)在靜態(tài)舒適性、動態(tài)舒適性兩大層面，靜態(tài)舒適性和調(diào)節(jié)特性、表面質(zhì)量、尺寸參數(shù)等緊密聯(lián)系，動態(tài)舒適性和振動特性有著較大的聯(lián)系，輪胎、座椅、懸架都是汽車減振不可忽視的關(guān)鍵點，直接關(guān)系汽車整體舒適度的提升。相應地，圖1便是汽車座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

2 ?汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性分析

2.1 汽車振動對人體產(chǎn)生的影響

在乘坐汽車過程中，人體和座椅直接接觸，是汽車振動的接受者。人體本身就具有振動特性，在汽車振動環(huán)境不斷作用下，乘坐者的全身、頭部、肩部、手臂、眼部等會產(chǎn)生不同程度的影響，出現(xiàn)生理變化、機能減退、視力下降、敏感度障礙、疲勞加速等[3]。在細化把握人體各部位共振頻率、振動影響程度等基礎(chǔ)上通過人體動力學模型，深入研究、分析汽車座椅的動態(tài)舒適性，優(yōu)化輪胎、座椅等汽車振動系統(tǒng)功能，全面提升座椅的動態(tài)性能，確保座椅有著更高的動態(tài)舒適性。相應地，表1是在汽車振動影響下，人體不同部位的共振頻率。

2.2 汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性的影響因素與評價方法

2.2.1 影響因素

就汽車座椅系統(tǒng)而言，其動態(tài)舒適性受到多方面因素影響，比如，椅墊的體壓分布、車體振動。從人體形態(tài)學層面入手，當人坐立的時候，人體受力的關(guān)鍵性部位是坐骨結(jié)節(jié)處，大腿下面分布著大動脈，是不適合受力的。可以優(yōu)化椅墊設計，讓人體坐立時產(chǎn)生的壓力不均勻分布，提高座椅的舒適度，緩解乘坐者久坐疲勞。車體振動也是影響座椅動態(tài)舒適性的一大關(guān)鍵性因素。一旦行駛的路面不平整，會產(chǎn)生不同程度的顛簸振動，和汽車自身具有的機械振動相互作用，駕駛員將受到來自不同方向的振動，橫向振動、垂直振動二者的影響特別大。在共振頻率達到4-8Hz，人體產(chǎn)生疲勞的同時還會出現(xiàn)多種不良反應，頭暈、惡心、嘔吐等。換句話說，通過設計最大化減小4-8Hz這一頻率段的汽車振動，可以從根本上有效提升座椅動態(tài)舒適性。

2.2.2 評價方法

就汽車座椅動態(tài)舒適性而言，和座椅、人體二者的振動特性緊密聯(lián)系，在分析影響因素的基礎(chǔ)上也需要對其進行合理化評價，在深入分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化座椅的動態(tài)性能。在動態(tài)舒適性研究過程中，學者提出了一些評價方法，比如，吸收功率法、總體乘坐值法、單一不舒適性指數(shù)法[4]。以“吸收功率法”為例，由于人體在和座椅不斷作用過程中能量的傳遞、流動特別明顯，一些學者在探究、分析的基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的評價方法，即吸收功率法，主要是根據(jù)人在乘坐汽車過程中自身振動系統(tǒng)吸收的總能量，評價乘坐的舒適度。該類評價方法具有一定的優(yōu)勢，比如，表示評價指標的是“瓦特”這一物理量，能夠快速、準確測量人體在乘坐過程中的直觀感受;可以在分析時域的基礎(chǔ)上構(gòu)建與之對應的非線性系統(tǒng)模型，深化探究、剖析座椅系統(tǒng)的動態(tài)舒適性，但也存在一些問題，比如，在應用過程中，必須有評價座椅舒適性的界限指標，但在不同因素作用下，界限指標值也會有所差異，這方面也存在爭議。在對吸收功率法進行深層次探究過程中，一些學者表示吸收能量方法在評價座椅舒適性方面相對可靠、有效。

2.3 汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)分析以及優(yōu)化

就汽車座椅而言，其共振頻率和剛度、振動衰減特性和阻尼系數(shù)都有著深層次聯(lián)系。盡管座椅連接件、座椅質(zhì)量二者都會對整個座椅系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，體現(xiàn)在動態(tài)性能方面，但在多種因素持續(xù)作用下，連接件之間的摩擦、座椅自身質(zhì)量的變化并不明顯，在座椅系統(tǒng)動態(tài)分析以及優(yōu)化過程中，需要全面、深入探究阻尼系數(shù)、剛度參數(shù)兩大關(guān)鍵性因素。此外，座椅懸架系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢作用，可以合理控制汽車運行中幅度較大的振動以及低頻振動，也是減小汽車垂直振動的方法，可以在深入探究懸架這類機械裝置特點、性質(zhì)、功能等過程中圍繞橫向低頻振動等，系統(tǒng)化研究座椅消振性能、人體坐姿改進，在利用現(xiàn)代技術(shù)過程中進一步提出有效的方法，比如，主動振動控制方法，從根本上將駕駛員以及乘客在乘坐汽車過程中的不舒適度最小化。

2.4 汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性的問題以及展望

由于受到多層面主觀以及客觀因素影響，汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性研究方面呈現(xiàn)了一些需要解決的問題，比如，要在分析動態(tài)舒適性、設計開發(fā)座椅過程中靈活、高效運用多種現(xiàn)代技術(shù)，加大中國人群在汽車振動環(huán)境動態(tài)變化下承受垂直、橫向等振動的具體情況的研究力度，在汽車座椅舒適性方面的國內(nèi)研究實用性有待進一步提升，在研究過程中需要系統(tǒng)化探究座椅動態(tài)舒適性，包括在汽車整個系統(tǒng)的平順性方面，座椅動態(tài)舒適性的具體影響。站在長遠的角度來說，還需要進一步拓展汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性研究的廣度以及深度，為高效設計開發(fā)不同類型、功能多樣的汽車座椅提供關(guān)鍵性支撐力量，促進現(xiàn)代汽車行業(yè)持續(xù)性發(fā)展。

3 ?結(jié)語

總而言之，座椅在汽車使用過程中起到關(guān)鍵性作用，提升汽車座椅系統(tǒng)的靜態(tài)以及動態(tài)舒適性有著重要的現(xiàn)實意義。這就需要在深化了解汽車座椅的基礎(chǔ)上全面以及系統(tǒng)剖析動態(tài)舒適性的影響因素、評價方法、呈現(xiàn)的問題，理論聯(lián)系實踐的同時深入探索新思路，在深化研究、創(chuàng)新設計開發(fā)過程中優(yōu)化汽車座椅系統(tǒng)的動態(tài)舒適性，在和靜態(tài)舒適性協(xié)調(diào)統(tǒng)一過程中促使座椅的整體舒適度最大化，確保駕駛員以及乘客安全，提高汽車使用的整體效益。

參考文獻：

[1]袁輝，劉君，喻鎮(zhèn)濤，石見白，王金亮.基于臺架試驗的座椅動態(tài)舒適性研究[J].工程與試驗，2019，59（03）：98-101，115.

[2]董明，戴善其.基于發(fā)泡硬度分布的汽車座椅舒適性分析[J].汽車工程師，2019（07）：30-33.

[3]徐勇，靳建龍，牛寶忠，傅春宏.汽車座椅舒適性及評價方法分析[J].機械研究與應用，2018，31（02）：51-54.

[4]黃飛海.基于動態(tài)舒適性的汽車海綿座椅系統(tǒng)研究[J].南方農(nóng)機，2019，50（08）：205.