摘要：汽车座椅是影响驾驶与乘坐舒适的重要设施，舒适而操纵方便的座椅，可以减少驾驶员疲惫程度，提高舒适性和安全性。本文阐述了与座椅相关的人机工程因素，以及基于人机工程学的汽车座椅设计要点。
成都电子警察查询关键词：汽车；座椅；人机工程学
1 与汽车座椅相关的人机工程因素
xp741.1 人体脊柱问题
中华v5报价座椅设计的人机工程学原则首先是从脊柱的生理特征提出的。人由站姿变为坐姿时，人体脊柱变形主要发生在腰椎处，腰椎由站姿的前凸变为坐姿的后凹。为了解决坐姿腰椎后凹问题，人机工程师提出了靠腰设计解决方案，即把座椅由过去的平直板设计改成前凸设计，或在人的腰部提供一个靠腰支撑，以填补坐姿腰椎后凹留下的空间，使得坐姿下的腰弧曲线变小，也就使得腰椎受力变得合理。
1.2 坐姿肌肉负荷问题
此类问题主要研究何种坐姿和座椅如何设计才能使得肌肉负荷减少。根据肌电图记录显示，在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。提供靠背支撑腰椎后，活动力则明显减小。
1.3 坐行为
研究坐的行为与习惯对座椅设计和改善乘坐舒适性非常有帮助。根据人们坐行为的统计和总结，出现最多的习惯是坐在座椅中间，比例达到52%。
1.4 体压分布
由人体解剖学可知，人体坐骨粗壮，与其周围的肌肉相比，能承受更大的压力。而大腿底部有大量的血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经系统，导致使人感到不适。所以坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降低到最低值，这是坐垫设计压力分布原则。
2 座椅特性
从舒适角度考虑，座椅系统是十分重要的。座椅可以说是一个过滤器，可以放大或衰减来自路面或者其他部件的振动。多数车辆驾驶员认为座椅是对驾驶舒适性影响最大的因素。
座椅是含有弹簧装置的，而所采用的弹簧通常具有复杂的非线性阻尼，它的减振能力是比较弱的，特别是针对某些频率。因此，特别是对于重型车辆，座椅上会安装一个额外的弹簧装置，这个弹簧装置通常可以根据乘员的重量进行调整。通过这种改良，座椅就发挥了隔振功能，从而减少了乘员的不舒适之感。
一个标准的汽车座椅的设计往往既要考虑操纵感又要考虑舒适感，因此座椅内的填充物和弹簧装置必须既能在低频率（3Hz以下）振动时提供刚性支撑，又要在高频率振动时有隔振效果。
同时，座椅必须有保证乘员坐在正确位置的功能。特别是对驾驶员，一定要确保其正确的驾驶位置（要考虑其视野的可见性以及操作台控制范围等）。这对主动安全十分重要。
对于车辆和座椅的设计者来说，座椅的上述定位功能意味着座椅的尺寸必须合适，即应适应不同人的需求。一般要求目标客户中从第5百分位到第95百分位（有时高达第99百分位）
的人都可以坐在同一张座椅上。有些个性化需求可以通过调节装置来实现（比如座椅可以在X方向或Z向移动、椅靠的倾斜角度可以调整）。
座椅的另一个基本功能就是保证安全。座椅对主动安全的贡献不可小觑，但座椅的被动保护性能也非常重要。因为安全气囊通常固定在座椅上，安全带装置的两个下安装点也在座椅上。座椅的结构必须确保以下几点：
● 发生碰撞事故（车头或车尾）时将乘员约束在规定的范围内。
● 能承受一定的重量。
● 对预防“潜水现象”起重要作用。
● 依照技术参数要求，防止后排乘客或者行李物品闯入前排座椅空间。
● 依照技术参数要求，防止行李物品闯入后排座椅空间。
3 座椅设计要点
3.1 座椅靠背的设计
设计的靠背要满足强度和造型的要求，在确保强度要求的条件下，设计人员应使座椅靠背的高度与形状符合人体曲线，使驾乘人员背部肌肉处于放松状态，并能给其肩部有效、可靠的支撑，使驾乘人员保持稳定的坐姿；另外还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。
座椅靠背的高度和宽度推荐设计值分别为600mm和500mm；人体在座椅靠背的最高接触点一般为 450～500mm；靠背侧翼支撑的高度一般为30～60mm。
靠背的角度。乘用车靠背从垂直位置算起向后调节20°～26°；卡车靠背从垂直位置算起向后调节12°～18°；
3.2 坐垫的设计
座椅坐垫深度的设计原则是在充分利用靠背的情况下，使臀部得到合理支撑。坐垫结构主要影响人体坐姿的参数有颈椎倾角、胸部倾角、躯干基准线与X轴间的夹角等。另外，坐垫的宽度和深度、坐垫倾角的选取也会对座椅的安全性产生一定的影响。座椅的深度一般为400～500mm；座椅的宽度一般≥500mm，坐垫的角度一般为10°～16°。
坐垫的填充物,通过增加支撑面积来降低臀部和大腿的压力，且填充物材料允许有25mm的变形量。
3.3 头枕
头枕是为了提高乘坐人员舒适性和安全性而设置的一种辅助装置。头枕的主要作用是在汽车受到冲撞时，防止反弹的作用，保证驾驶员的头部、颈部不受损伤，所以头枕的强度首先要满足骨架强检法规要求。为了保证头枕可以有效支撑和提高舒适性的作用，人体头部与头枕的距离一般设计为20～50mm。
3.4 座椅高度
座椅高度即椅面高度，这个高度既不能太高，也不能太低。一般车辆为150～250mm，且最高不超过320mm。重卡上座椅的椅面高度≥405mm，使乘客脚掌刚接触到地板为宜。
3.5、座椅轨道长度。根据SAEJ4004标准，轨道长度大约为240mm。
另外，坐垫和靠背凸起应提供给驾驶员贴合和拥抱的感觉，在曲折路面上行驶时给他们提供稳定和安全的感觉。
4 坐态静姿舒适性设计
4.1 人体脊柱在有座椅靠腰支持下呈现出正常的弯曲弧形，如图1。
如何提高汽车舒适性
图1 图2
4.2 舒适驾驶坐姿的人体关节角度和范围，如图2，如表1。
表1 人体关节角度范围
序号 | 角度名称 | 角度代号 | 角度范围 |
1 | 座椅靠背角度 | A40 | 10°～25° |
2 | 肩关节角度 | A2 | 5°～50° |
3 | 肘关节角度 | A3 | 80°～160° |
4 | 髋关节角度 | A42 | 95°～105° |
5 | 踝关节角度 | A46 | 95°～145° |
6 | 膝关节角度 | A44 | 100°～130° |
7 | 手腕关节角度 | A7 | 31° |
8 | 颈椎关节角度 | A8 | 6° |
4.3、在实验室使用乘坐模型测量座椅关键尺寸，如图3，如表2。
表2 座椅关键尺寸测量值
SAE尺寸 | L11/mm | L40(°) | L53/mm | H30/mm | H17/mm |
最小 | 322 | 5 | 577 | 283 | 580 |
平均 | 438 | 16 | 738 | 301 | 628 |
最大 | 602 | 25 | 889 | 335 | 689 |
偏差 | 上海科鲁兹48 | 4 | 67 | 11 | 24 丰田凯美瑞2020款 |
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