基于人机工程的汽车驾驶座椅研究的文献综述

第一篇：基于人机工程的汽车驾驶座椅研究的文献综述

基于人机工程的汽车驾驶座椅研究的文献综述

摘要：

汽车驾驶座椅设计中人机工程至关重要，而相关的研究论文不在少数。本文对关于人机工程汽车驾驶座椅研究的论文进行汇总分析和对比，探索汽车驾驶座椅设计中考量人机因素的普遍状况，得出汽车驾驶座椅设计的最普遍的设计规范，以及其中的规律和方法。并提出作者对于汽车驾驶座椅人机工程方面未来发展的可能性展望。

关键词：汽车驾驶座椅；人机工程；设计规范；文献综述；

1.引言

汽车已经深入人们生活，成为人们日常出行的必备工具之一。汽车在带给人们方便的同时，交通事故却频繁发生。专家预估我国到2020年汽车保有量将达到2.5亿辆。而我国交通事故已成为危害人类健康和社会发展的重大问题，也是我国人群伤害死亡的第一原因。其中影响驾驶员安全驾车的重要因素就是汽车驾驶座椅。在这样的背景下，本文从人机工程角度对汽车座椅设计相关的论文进行分析和对比，以期得出汽车驾驶座椅设计的最普遍的设计规范，以及其中的规律和方法。

人机工程学是一门新兴的边缘科学，又是一门多学科的交叉学科。它致力于探究“人、机、环境系统”之间的相互作用和关系。研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。善于利用人机工程的手段来指导汽车驾驶座椅设计，将极大提高驾驶员的操控效率和安全系数。

2.驾驶座椅人机因素对于驾驶安全的影响

汽车驾驶员在长时间驾驶后（持续约4个小时后），身体生理和心理方面的机能将下降，同时驾驶员的大脑也会反应迟钝，这将直接影响到驾驶操作。这些症状的出现是在驾驶者无意识的情况下出现的，往往驾驶员自身并不能及时意识到。驾驶座椅作为驾驶员直接的载体，对驾驶体验关系颇为紧密。2.1 驾驶座椅人机因素对于驾驶员疲劳度的影响

“驾驶疲劳”是交通安全隐患最大的因素，交通事故中超过一半的事故都是因此而引起的。其影响因素主要因为驾驶员的坐姿、驾驶座椅的震动、温度、湿度等。

驾驶员的坐姿是由“驾驶员自己的主动坐姿”和“驾驶座椅的形态而导致的被动坐姿”这两个方面决定的。驾驶员可以主动调整自己的坐姿来达成特定的操作目的等，但是主动坐姿是费力的，需要驾驶员刻意去完成。汽车驾驶过程中更多的姿态是由驾驶座椅的形状决定的，驾驶员的身体会被动去适应座椅的姿态，达到最省力舒适的坐姿。这是驾驶座椅的人机因素对于驾驶过程的重要影响。不合乎人机关系的驾驶座椅将增加驾驶员的身体负担，更容易导致驾驶疲劳，增加事故发生率。并且不贴合身体的座椅长时间使用将使驾驶员患上身体疾病。

而驾驶座椅对于跑运输的大货车驾驶员不但承担驾驶辅助的功能，在夜间休息的时候又充当休息睡觉临时的床，驾驶座椅的舒适度和可调节性就更加重要。2.2 驾驶座椅人机因素对于汽车操控的影响

汽车座椅一方面要贴合驾驶员的臀部和背部，另一方面也要给考虑到驾驶操作的便利性。驾驶座椅为了达到操纵方便性和舒适性的要求，必须对座椅空间位置进行设计。“让驾驶员有开阔的视野范围，对方向盘、离合踏板、制动踏板等操作部件有合适的距

【2】离，以便驾驶员能够方便舒适地操作”。在进行驾驶座椅设计的时候，座椅的高、宽、倾斜度、座深，靠背的高度、与座面的夹角等按照舒适坐姿选择。同时也要预留座椅在水平方向和垂直方向的调节量。对于大货车，需要考虑到驾驶员在车上睡觉的情况，座椅的可变形性十分重要，可以充当临时的床，给予驾驶员最舒适的驾车体验。

3.汽车驾驶座椅的人机工程学分析

3.1人机关系定性分析

要提高驾驶座椅的舒适度和安全性，是需要多方面的考量的。归根究底，汽车的驾驶者是人，汽车座椅的设计和制造也是为了更好地方便人而展开的，因此，“人性化”是进行汽车座椅设计的最重要的前提条件[5]。从人出发来思考驾驶座椅的设计，是基本的出发点。因此该设计就不仅需要对人机尺寸方面的数据进行研究，也需要对整个驾驶体验过程中，座椅带来的所有触点进行分析。3.1.1 身体贴合度和压力分布分析

首先驾驶座椅也是座椅的一种，其关于座椅舒适性的规范与普通做一是一致的。关于一般座椅人机研究的论文指出：“良好坐姿的必要条件是将最适当的压力分布于背脊

[9]椎骨之间的椎间盘上，并将最适当、最均匀的静负荷量分布于所附着的肌肉组织上”。必须对人体的坐姿生理特性进行分析研究：坐姿时的脊柱形态；坐姿的体压分布；座垫上的体压分布；靠背上的体压分布。[1]

（1）坐姿时的脊柱形态。人处于不同的坐姿时，脊柱形态不同；只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。

（2）坐姿的体压分布。当座椅上的人处于坐姿状态时，人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布，称作坐姿的体压分布；它包括座垫上的和靠背上的两种体压分布。

（3）座垫上的体压分布。根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。据此，座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少，至大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。

（4）较好的背部和腰部的合理支承:汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承，第一支承位于人体第 5 ～ 6 胸椎之间的高度上，作为肩靠能减轻颈曲变形;第二支承设置在腰曲部位，作为腰靠，能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。[2] 3.1.2 驾驶座椅的稳定性

驾驶座椅的稳定性包括 “整体稳定性”和“横向稳定性”[2]。整体稳定性是指驾驶座椅尽可能贴合驾驶者，对驾驶员的身体进行包裹，从而保证在汽车驾驶过程中座椅作为一个最稳固的支点。驾驶过程中驾驶员随时都要面对复杂的路况和突发情况，驾驶员对于座椅力的作用是多角度的。这就必须引出第二个概念：横向稳定性。它主要指的是在进行驾驶的过程中，驾驶员一定避免不了遇见转弯的路段，而汽车进行转弯的时候，人体承受的横向加速度会让驾驶员的身体出现摆动的现象。为了让驾驶员的身体更加端正，在转弯的时候也尽可能地保证身体的稳定性，就要在座椅的两边进行加高，这样尽管驾驶员承受着横向加速度，两跨和大腿也可以将身体支撑住，保持驾驶的稳定。[5] 3.1.3 驾驶座椅的材质

支撑乘员的身体是座椅的基本作用，它不只是一把安乐椅，将座椅表面设计坚硬一些可以防止疲劳，但硬度过高则会与身体贴合感差，反而会压迫身体的某一部分，使人过快地感到疲劳。

支撑驾驶员的身体是驾驶座椅基本的功用，虽然人机工程的目标之一是追求驾驶的舒适性，但是对于驾驶汽车来说安全才是第一位的。如果驾驶座椅的材质过于柔软，则容易导致安逸疲劳。而硬一些的座椅相比较于软一些的座椅能够更大程度地减轻驾驶员的疲劳感。应当综合考虑汽车座椅与驾驶者的贴合度，合理地控制座椅设计的软硬，在保证驾驶者不易疲劳的前提下，避免座椅与驾驶者不贴合的情况发生，设计出缓解疲劳的硬座椅。[5]。此外，合适的材质选择将有良好的透气性，对于长时间将身体贴于座椅上的驾驶员来说，这是提升舒适度的必要考量。3.1.4驾驶座椅的振动和温度

驾驶员与驾驶座椅并不是完全独立的两个物体，而是一个典型的人机系统。振动和温湿度对于整个系统的影响也十分重要，这是外部环境对于这个人机系统的影响。

（1）汽车驾驶座椅的设计不同于普通座椅设计，因为汽车在驾驶中不可避免要产生振动，而这个振动对于驾驶员的影响也是很重要的一方面。驾驶员承受的振动属于全身振动的范畴。有关研究表明，人体最敏感的频率范围为纵向振动4～8 Hz，横向振动1～2 Hz。当外界振动接近器官的共振频率时，振幅迅速增大，此时引起器官的生理反应最大。振动对驾驶员操作的影响主要表现为视觉作业效率的下降和操作动作准确性变差。当达到一定限度时，皮质细胞的工作强度将减弱，人就会感到疲劳，工作效率明显下降。[1]因此要求驾驶座椅的设计有良好的共振频率、静态刚度和衰减特性。

（2）温湿度。人体处于高湿度和高温度的情况下，往往会感到身体不适，同时也将影响驾驶的持久度。研究表明[1]，驾驶员在驾驶状态下的舒适温度为18～23℃，舒适湿度为40%～60 %，代谢量为1.0～2.0 met，高于或低于这个范围都会增加驾驶员的疲劳程度。驾驶座椅对驾驶员人体热环境的影响主要来源于座椅外表面的温度和湿度。座椅的外表面直接与人体接触，接触到人的背部、臀部和腿部等。这将直接影响到人体的散热性能和皮肤的呼吸功能。如果温湿度不适宜，将加速人体疲劳感的形成。3.2 人机关系定量研究

3.2.1 驾驶座椅的压力测试和接触面积研究

基于压力分布实验的汽车座椅人机形态研究[3]的论文中指出：压力分布实验是目前国内外研究汽车座椅舒适性的主要方法之一，通过压力分布实验，可以得到接触面积、最大压强、平均压强和不对称系数等8 个压力分布指标，其中，接触面积、峰值压强和平均压强最能直观地反应乘坐的舒适度。并且文章中用三款座椅进行压力测试，如图1所示。

图1 三款座椅照片

座椅靠背纵切面曲线及坐垫中心纵冠面曲线，形态如图2所示，其中B座椅的人及形态最为明显，A座椅次之，C座椅再次之。

图2 三款座椅的人机曲线

三款座椅的基本尺寸如表1所示：

表1 三款座椅的尺寸

该实验对6个人（4男2女）进行实验，得出的接触面积对比图如图3所示：

图3 接触面积对比图

平均压强对比如图4所示：

图4平均压强数据对比

该实验最终对三款椅子的舒适度总评成绩为A座椅6.07435，B座椅6.71245，C座椅5.640275。实验结论为：A 款座椅的在人机形态方面只注重了坐垫的设计，而靠背的设计缺有欠缺，尤其是A 款座椅的腰部支撑，下腰部骶骨处位置空缺，因此造成了靠背接触面积与坐垫的关系成正比变化。B 座椅在人机形态方面，其靠背的高度有所增加，因此背部的接触面积与人体能较好的贴合，并且随着身高的改变而增大背部的人机接触面，因此可知，靠背尺寸高一些、人机形态更贴合的座椅拥有更高的舒适性。C 款座椅的这种特殊性还需要进一步分析原因。但是，缺少人机形态的造型，使人机接触面通过人体压力自然形成的情况会降低舒适感。[3] 这个实验中舒适度主要与接触面积相关，接触面积越大，平均压强将减小。对于特定的驾驶者来说，单位面积所受到的压强也将减小。而合理的驾驶座椅设计不仅要考虑审美上的愉悦，而是需要经过人机工程实验的反复检测才能确定最理想的形态。从而缓解驾驶员的疲劳程度，获得更好的驾驶体验。

而从汽车座椅静态舒适度研究[6] 中可以得知人体在坐垫上最适宜的体压分布图，如图5所示。

图5 人体在坐垫上最适宜的体压分布图

从图中可以明显的看到人的臀部收到的压力最为集中，通过座椅形态的设计来分解臀部压力集中部位的压力是至关重要的。3.2.2 驾驶座椅的人机尺寸研究

驾驶员的最佳坐姿是臀部离开座椅的靠背并轻微前移，论文汽车驾驶座椅人机工程设计[3]中对于人机尺寸进行了客观测量，并依照国标进行修正。舒适驾驶坐姿的人体生理角度值如图6所示：

图6舒适驾驶坐姿的人体生理角度示意图 舒适驾驶坐姿的人体生理角度值如表2所示：

表2 舒适驾驶坐姿的人体生理角度值

并进一步经过研究实验得出汽车座椅外观尺寸与设计依据，如表3所示。

表3 汽车座椅外观尺寸与设计依据

4.讨论和展望

4.1 驾驶座椅人机尺寸的意义和进一步研究的方向

通过对这些文献的研读和分析，进一步认识到汽车驾驶座椅设计的难度和重要性。座椅的人机考量从静态尺寸的研究中发现舒适度与座椅形态设计之间的紧密关联，未来对于驾驶座椅的设计不但要从外观方面出发，更要参照国家标准和现有文献进行人机方面的修正。座椅设计模型样品也要进一步进行对比实验研究，通过压力分布和平均压强的测量，并进一步优化座椅造型，如此反复进行，直到达到较为均匀的压力分布。从而帮助驾驶员减轻身体负担，给予更舒适的支撑和保护。

但是进一步展望未来驾驶座椅研究，会发现目前的研究基本都是基于静态的人机尺寸研究，虽然有关于动态的人机尺寸研究的描述，但是研究内容并不深入。而驾驶员在驾车的过程中，往往会有除了主任务“驾驶”之外的副任务，比如看手机、看地图、听音乐等等。这些行为的作用范围是否在驾驶员的合理人机范围之内，是否会对驾驶员的驾驶产生负面影响而导致事故，这些都还有待研究验证。另外，路况和身边人、物品对于驾驶员的的影响和干扰都是不可忽视的影响因素。4.2 驾驶座椅可变形性分析和展望

驾驶座椅人机研究还有待深入考虑可变性带来的一系列变化和影响。一方面因为不同人的身高、体重、身材等不尽相同，对于可变形性座椅的需求显现出来；另一方面，对于跑长途的驾驶员，往往需要在驾驶座椅上短暂休息或者睡觉，这时候驾驶座椅需要临时变形成床的姿态。这两方面都要求驾驶座椅需要进行可变形性的人机工程研究。以期得出可变性座椅对于不同身材驾驶员身材的匹配方法和可行性，以及可变形性驾驶座椅睡姿的人机工程分析。这些将有助于构建更加舒适、便捷、安全的驾驶体验。

5.结论

本文通过对汽车驾驶座椅人机工程方面论文的汇总和研读，明确了驾驶座椅设计时既要考量身体贴合度、稳定性、材质、振动和温度这些因素，又要进一步定量研究座椅的平均圧力分布情况，以指导座椅的造型设计。同时对未来的驾驶座椅的动态尺寸研究和可变形性研究进行了思考和展望。运用人机工程的方法将使汽车座椅的设计从生理指标的数据化、定量化进行研究，座椅的舒适度、便捷性、合理性以及安全性都将得到更好的保障。

参考文献

1.基于人机工程学的抗疲劳汽车座椅设计_冯飞燕 2.基于人机工程学的汽车座椅设计研究_田福松 3.基于压力分布实验的汽车座椅人机形态研究_张萍 4.汽车驾驶座椅人机工程设计_沈青 5.汽车座椅的人机工程学分析_陈杰 6.汽车座椅静态舒适性研究_张兰

7.基于人机工程学的汽车座椅设计研究_库拉什_沙亚别克 8.基于人机形态的汽车座椅舒适性研究_文雅 9.基于人机工程学的座椅设计研究综述_罗剑英

10.Incorporating Malaysian’s Population Anthropometry Data in the

11.Design of an Ergonomic Driver’s Seat.Baba Md Derosa,*, Nor Hassanil Hanief Hassana, Dian Darina Indah Daruisb& Shamsul Bahri Mohd Tamrina,b 12.Ergonomics assessment of locally fabricated passenger seats introtro vehicles in Accra, Ghana.Sophia Tetteha,⁎, Larisa Bowen-Dodoob, Samuel Kojo Kwofieb

第二篇：汽车驾驶座椅安全人机设计（小编推荐）

汽车驾驶座椅安全人机设计

摘要：本文以人因分析为手段，以设计出公道的驾驶座椅来满足驾驶员人体安全、舒适为设计目标，得到结论：驾驶座椅安全性设计应着重考虑人（驾驶员）坐姿生理特性及人体对车内振动、微天气的反应等两大方面。并从主动安全性设计、被动安全性设计两个方面详尽分析了驾驶座椅安全性设计的思路，以期达到对汽车驾驶座椅的安全性设引计提供

一

定的指

导

作

用

。言

汽车中的座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施，而驾驶员的座椅就更为重要。舒适而操纵方便的驾驶座椅，可以减少驾驶员疲惫程度，降低故障的发生率[1]。汽车驾驶员座椅设计优劣与否直接关系

到

驾

驶

质

量。

本文以人因分析为手段，以设计出公道的驾驶座椅来满足驾驶员人体安全、舒适为设计目标，得到结论：驾驶座椅安全性设计应着重考虑人（驾驶员）坐姿生理特性及人体对车内振动、微天气的反应等两大方面。并从主动安全性设计、被动安全性设计两个方面详尽分析了驾驶座

椅

安

全

性

设

计的思

路。

1.人—座椅系统安全性设计中人的因素分析

任何系统实际上都是人机系统，人机系统包括人、机、环境三个方面[2]。显然驾驶员-座椅也属于人机系统研究的范畴。人机系统的安全模式多以人的行为为主体，即以人为本。对人机系统的研究始于第二次世界大战。在设计和使用高度复杂的军事装备中，人们逐步熟悉到必须把人和机器作为一个整体，在系统设计中必须考虑人的因素。

1.1 人（驾驶员）坐姿生理特性分析（1）

坐

姿

时

脊

柱

形

态

人坐着时，身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支承。脊柱位于人体的背部中心，是构成人体的中轴。人处于不同的坐姿时，脊柱形态不同，只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲惫发生（2）

坐

姿

体

压

分

。布

当座椅上的人处于坐姿状态时，人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布[3]。可见，坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。① 座

垫

上的体

压

分

布

根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。据此座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。图1为坐姿时座垫上的体压分布[4]。

图 1坐姿时座垫上的体压分布

② 靠

背

上的体

压

分

布

靠背上的体压分布也以不均匀分布，压力相对集中在肩胛骨和腰椎两个部位。从这两个部位向外，压力应逐步降低。1.2 人体对车内振动、微天气的反应（1）

人

体

对

振

动的反

应

驾驶员坐在行使中的汽车上所承受的振动属于全身振动的范畴。

有关研究表明，人体最敏感的频率范围为纵向振动4~8Hz，横向振动1~2Hz。当外界振动接近器官的共振频率时，即产生共振，振幅迅速增大，此时引起器官的生理反应最大。外界振动传进人体时所引起的增大或减弱效应与身体在振动系统中的姿势有关，一般来说，坐姿工作时，由于人腿的减振作用大大降低，抗振性要比站姿工作时差，特别是脊柱和胃部受到振动的损害，因此坐姿作业者轻易产生脊柱损伤和胃

病

这

两

种

职

业

病。

振动对驾驶员操纵的影响主要表现为视觉作业效率的下降和操纵动作正确性变差。当振动频率低于2Hz时，由于眼肌的调节补偿作用，使视网膜上的映像相对稳定，因此对视觉的干扰作用不大，但当振动频率大于4Hz时，视觉作业效率将受到严重的影响，振动频率为10~30Hz时，对视觉的干扰最大，振动频率为50Hz、加速度为2m/s2时，视觉下降约50%。振动对操纵动作正确性的影响，主要是由于振动降低了手（或脚）的稳定性，从而使操纵动作的正确性变差，而且振幅越大，影响越大。另外人体在振动环境中会加速疲惫过程。当振动环境中的振动特性处于人体神经系统的敏感区域时，这种刺激频繁传进大脑皮质，引起大脑皮质细胞兴奋。当达到一定限度时，皮质细胞的工作强度将减弱，人就会感到疲惫，工作效率明显下降。（2）

微

天

气

研究表明[5],驾驶员在驾驶状态下的舒适温度为18℃～23℃，舒适湿度为40%～60%，代谢量为1.0～2.0met。座椅对人体热环境的主要影响因素有：座椅表面的温度和湿度。座椅表面的温湿度特性将影响人体背部、臀部、下体等部位的散热性能及皮肤的呼吸功能，当其温湿度特性与人体生理性能不适应时将引起人体局部不快感，从而加2.速驾人驶

体座

疲椅

惫安的全

形性

成设

。计

基于以上分析，以人体舒适性、安全性为目标进行驾驶座椅安全性设计2.1 主

动

安

全

。性

主动安全性是指汽车驾驶座椅防止事故的能力。汽车驾驶座椅的主动安全性设计主要从减轻驾驶员的疲惫进手进行分析设计，以满足主动安全性要求。如前论述，主动安全性主要考虑公道的座椅尺寸设计、座垫上公道的体压分布、靠背上公道的体压分布等为驾驶员提供一个舒适的作业环境，减轻驾驶员的疲惫，从而保证驾驶座椅主动安全（性1）的座

设

椅

计尺

要寸

求设

。计

驾驶座椅尺寸结构设计的研究把留意力集中在人体生理结构特点对驾驶舒适程度的影响上，寻求最佳的座椅结构型式、尺寸、轮廓外形及材料选择。座椅尺寸设计[4][6]主要参数包括：椅面高度、宽度、深度、椅面倾角；靠背的高度、宽度和倾角。座椅尺寸设计涉及主要参数如图2中所示。

A.持面高度B.持面宽度C.持面深度 D.金背高度Q.余背倾角尽持面

倾角

图 2 座椅尺寸设计主要参数

椅面高度A：椅面高度定义为椅眼前缘至驾驶员踵点的垂直间隔。在设计时主要考虑到两点：椅面过高会使大腿肌肉受压，椅面过低就会增加背部肌肉负荷。驾驶座椅的椅面高度应低些。

椅面宽度B：在空间答应的条件下，以宽为好。但对于汽车驾驶座椅来讲，驾驶员坐姿单一，不涉及变换姿势，通常设计应以满足最宽人

体需要为准。椅面深度C：指椅眼前缘至靠背前面水平间隔。其尺寸应满足：腰部得到靠背的支承；椅眼前缘与小腿之间留有适当间隔，以保证大腿肌肉不受挤压，腿弯部分不受阻碍。

靠背高度D及宽度：靠背的高度和宽度与坐姿肩高和肩宽有关，对于汽车驾驶座椅靠背的高度应采取高靠背，最好加靠枕。靠背倾角α：靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。椅面倾角β：指椅面与水平之间的夹角。主要考虑到为了防止人体臀部向前滑动而是椅眼前缘向后倾。此角不易过大，否则会增加大腿下平面与座垫前缘的压力，从而减少双脚着地的负荷，阻碍血液循环，引起身心疲惫。

通过以上座椅尺寸参数的确定，以保证驾驶员人体脊柱曲线更接近于正常生理脊柱曲线。舒适坐姿的各关节的角度应该满足图3中所示的要求角度[7]。

图3舒适坐姿的关节角度（2）座椅结构设计

为了保证座垫上公道的体压分布，座垫应坚实平坦。太软的椅子轻易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，从而导致腰酸背痛的现象的产生。研究表明[4]：过于松软的椅面，使臀部与大腿的肌肉受压面积增大，不仅增加了躯干的不稳定性，而且不易改变坐姿，轻易

差

生

疲

惫。

依据靠背上体压分布不均匀原则，在座椅靠背设计时应保证有靠背两点支承即就是人体背部和腰部的公道支承。汽车座椅设计时应提供外形和位置适宜的两点支承，第一支承部位位于人体第5~6胸椎之间的高度上，作为肩靠；第二支承设置在腰曲部位，作为腰靠。肩靠能减轻颈曲变形，腰靠能保证乘坐姿势下的近似于正常的腰弧曲线。（3）

座

椅

材

料

选

择

座椅材料的选择主要考虑到以下两个方面：振动舒适性以及座椅对人体热环境的主要影响。座椅材料是座椅的主要减振元件，要想使座椅获得较低的振动传递率，使座椅有较高的振动舒适性，必须采用合适的座

垫

和

靠

背

减

振

材

料。

根据驾驶室的微天气环境，调整座椅表面的温湿度特性，可以适当调节人体代谢，达到减轻疲惫的目的。如进步座椅材料的呼吸能力，增加材料的透气性,在不同的季节条件、温湿环境下使用不同的座椅面料，以及在中高档汽车中采用主动透风式座椅,消除驾驶员在座垫表面和背部表面所产生的热量，使人体与座椅接触区保持适宜的温湿度等措施均能改善座椅表面的温湿度特性，减轻驾驶疲惫。2.2座椅振动舒适性设计

座椅材料是座椅的主要减振元件，那么在座椅振动舒适性设计时首先要考虑的就是从座椅材料的选择上下功夫来保证座椅振动舒适性。座椅的结构外形也不同程度的影响其振动舒适性。由于椎间盘有较大的压缩潜力和很好的弹性，所以脊柱具有忍受较强的纵向振动的能力。在横向上，脊柱只有前纵韧带分别附在腰间盘的前缘和后缘并起一定的作用。因此，人体脊柱忍受横向力的能力很低。在设计座椅时必须使其具有抵抗横向振动的能力。座椅靠背后倾斜使腰部背部得到依靠，加之靠背衬垫的适度柔软性，致使摩擦力增大，可缓冲横向振动对人体的冲击，同时靠背两侧稍隆起、椅面的外形(如图2)两边向上隆起，也能减轻人体的横向移动趋势，使人感觉乘坐舒适。2.3 座

椅

空

间

位

置

设

计

座椅空间位置设计就是为了达到操纵舒适性的目标，而进行驾驶座椅空间位置设计以确保驾驶员有良好的视野，同时对汽车转向盘、脚踏板等操纵部件有恰当的操纵要求间隔，以达到操纵舒适性的终极目的。图4列出了驾驶作业空间设计的主要指标。

图4驾驶作业空间设计的主要指标

2.4 驾驶座椅被动安全性设计

被动安全性是指事故发生时，保护乘员的能力。驾驶座椅作为安全部件，是汽车被动安全性设计的主要考虑部件之一。考虑进步驾驶员的人身安全性，汽车驾驶座椅被动安全性设计目标为：

（1）在事故中要保证驾驶员处在自身的生存空间之内，并防止其他车载体进进到这个空间；

（2）要保持驾驶员在事故发生时，保持一定的姿态，以使其他的约束系统能充分发挥其保护效能；

（3）在事故中，使得事故后果对驾驶员的伤害降低到最小限度。

目前采取的主要安全措施：进步座椅骨架强度，达到汽车驾驶座椅强度的要求值；设置座椅安全带，使在紧急制动或正面撞车时不致将驾驶员碰伤；达到一定的阻燃要求，坐垫和靠背材料应达到汽车内饰材料燃烧特性技术要求的规定。3 结束语

从人机工程学的角度出发，进行汽车驾驶座椅的设计，使驾驶座椅具有良好坐姿舒适性、振动舒适性、操纵舒适性和安全性的必要手段。

目前，固然已有企业在利用人机工程学的研究成果来设计驾驶员座椅了，但对设计出来的驾驶座椅还不够完善，因此建立一个从分析一设计的系列开发过程有着非常重要的现实意义。人机工程学 超市手推车案例分析

人机工程学——超市手推车设计案例分析 人机工程学——超市手推车设计案例分析

人一手推车系统 ：手推组成超市手推车的功能是供人超市购物时运载货物，方便顾客购物。就发挥超市手推车的功能作用而言，把人和超市手推车看成是一个系统整体是完全合理的。1．人与手推车部件的关系

车把人-车界面关系 ：车筐、车架、车轮、车架、车筐和车把是手推车的基本组成构架。车轮和车架将车筐、车把固定在相互间正确的位置上，保证手推车的整体性，实现手推车的功能。从人机关系来看，车架、车筐和车把的位置和大小，与推车人的身高，推车手臂位置以及身体舒适度有关。2.人与车把关系

手推车把手的作用是承受人推车时的推力，使得手推车前进。为了使人省力和有舒适感，必须在推车人的体格与手推车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体上肢手臂与手推车把手之间的相互位置 关系。保证人在购物推车时的舒适度，才能使人购物时候心情放松愉悦。3.人与车筐关系

车筐是用来载放选好的商品的。人在购物时选好商品以后将商品从货架上取下放到手推车的车筐中，购物结束后再将买到的东西从手推车中取出带走。车筐的设计关键是要有合适的大小和能让人感到舒适的位置。对于一些带孩子购物的购物群体，还要满足能够保证孩子安全的需要。4.人与车架关系

车架是用来安装车轮和支撑车筐的部件。车架下面装上车轮能够让人轻松自然地推动手推车前进；同时车架上面安装上车筐使人在选取商品时能够有一个好的舒适感。在设计手推车各部件的时候，应该着眼于推车人推车时身体能够处于轻松、自然、舒适的状态，这样才可能设计出同推车人身体体格相适应的手推车，才不会出现推车时推车人很累的现象。

二、影响手推车性能的人体因素 影响手推车性能的人体因素 手推车

1．人的体格因素。以身高为基本因素，手臂、腿、步幅等的长度与身高成比例，从而手推车的把手高度、车筐 高度、车架与人体间的距离就取决于身高。

2．人的平衡机能推车人本身的平衡机能也是影响手推车性能的重要因素，如果缺少平衡机能，哪怕是运动性能很好的手推车也不能平稳前进；若人有很好的平衡机能，也可以掩盖手推车设计上的某些缺陷。

3．人的手和握力人的手和握力，男性和女性，成年人和儿童，手的大小和握力都不相同。为了长时间握住把手推 车而不致使手有酸痛麻木的感觉，希望把手的设计能够使人很轻松自然地就能推动车子。

4．人的疲劳人体疲劳和疼痛是对推车出力性能的不利因素，其产生原因有人体因素，也有手推车结构因素。疲劳和疼痛一般是由于推车姿势不合适，身体某些部位负担过大等引起的。

三、手推车设计结构要素分析 手推车设计结构要素分析

影响手推车性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素。为了获得手推车较佳的性能，必须把人的因素与机械因素有机地结合起来，以使人一车协调。

1．手把位置高度手推车车把位置高度设计，要按人的身高或肢体长度来考虑高度问题，则可使人省力和舒适。通常车把高度一般到人体腰部左右，这样人推车时手臂会处于很轻松舒适的的状态。2．车筐位置合适的车筐位置是由推车人选购货物时往车里放选好的商品和从车筐里往外取商品的姿势舒适度来决定的。

3．车架位置如果车架安装的过于接近身体，则会使人在推车过程中两腿不能自然前伸，步幅小于正常长度，容易使人产生疲劳；如果车架安装的过于远离身体，则会增加手推车把手长度，减弱手推车平稳性。车架装的过高会影响到车筐的大小和高度。

四、人一手推车动态特性分析人一手推车动态特性分析手推 1．动态稳定性

手推车的动态稳定是推动车的过程中的稳定，是一种动态平衡的稳定性。动态稳定性影响到推车 行走中的动作，包括直进稳定性和左右转向的稳定性。显然，稳定性对手推车的使用是必不可少的特性。2．转向特性

手推车的车轮与车架安装时采用的方式可以使车轮在前后左右方向上任意转动，转向时只要内侧手臂施加拉力外侧手臂施加推力就可使手推车转向。

文：trolley 购物车是指超市等大型自选商场中，顾客用于暂时存放所选商品的一种手推车。购物车可分为：人字购物车，美式购物车，澳式购物车，日式购物车，平板购物车，塑料购物车等。人字购物车是现下中小型超市使用最广泛的超市购物车，它相对于美式购物车来说更灵活小巧，适合于穿梭在狭小的货架之间，但承重量的偏小与单一的存储容积是其不足之处。美式购物车具有大容积，大承重量的特点。适合于超大型购物市场。不足之处在于无法进行物品分类，如果消费者购物种类繁多、物品之间又无法共存，将遇到麻烦。日式购物车巧妙得解决了物品分类的问题，为消费者购买繁杂物品时提供了方便；但不足之处也显而易见，购物车承重量较小，容积较小。平板购物车同样也解决了物品分类的问题，其承重 量也尚可，但容积太小，同时没有可折叠的婴儿椅，所以无法满足部分大采购 量和携带婴儿的消费者。现下大型卖场，超市等对于购物车的需求非常旺盛，购物车相对于环境及用户的需求也在不断的变化，发展。通过对不同类别的购物车的分析，我们可以发现时下的购物车虽然各有特点及优势，但并没有一个功能较齐全，能真正满足不同消费者要求的产品。经过比较分析，我们决定以美式购物车、人字购物车为基础框架，通过改进、完善来创造出一个功能 更齐全，更能满足消费者的购物车产品。黄金购物车自行购物两用车该产品的特点一目了然，贵重的金属材质配以奢华的钻石水晶镶嵌，给购物者极大的视觉冲击和心理满足感，对于促进消费有别样的作用新颖的创作，将自行车和购物车巧妙地结合在一起。精巧的折叠设计令人称赞，将购物的分类问题也解决，缺点在于承重力不足。功能强大的购物车，可以携带很多小筐子以及袋子，并且在需要的时候可以再延长，而且它有电力装置，可以驾驶我国复原辽阔，不同地区人群的人体各部位尺寸有较大的差异。其中身材较高的地区有黑龙江、吉林、辽宁、河北、山东、山西、内蒙、宁夏、青海等地；中等身材的地区包括新疆、甘肃、陕西、江西、湖 北、安徽、江苏、浙江等地；身材较矮的地区有四川、云南、贵州、广东、广西等地；河南等介于较高与中等身材地区之间，湖南、福建则介于中等与较矮身材地区之间。成人男子伸直手臂右手在不同的水平角度的铅垂平面内所能达到的范围。不同的工作姿势，舒适的工作面高度不同手的操作力一般成年男子的瞬时最大拉力约为700N，女子约为380N，男子瞬时的最大握力约为560N，女子约为310N。手的运动手的运动速度变化很大，一般在5800mm/s范围内，手的运动速度与运动习惯有密切关系，一般运动的习惯方向，也就是手运动速度快的方向。结构主体以绿色为主：绿色在可见光谱中波长居中，是令人感到舒服的休息色，人在绿色的环境中，皮肤的温度可以降低 1~2?C，呼吸均匀有宁静、清新的感觉，可以给消 费者一个轻松的购物氛围。通过人机数据测量，我们把购物车的整体尺寸定格 在840×570×970（mm）以美式购物车为框架，增加滑动板，以满足使用者购物分类的需要以醒目的颜色为主色调，刺激人的兴奋，增加购物车的色彩情感。

人字购物车

日式购物车

美式购物车

澳式购物车

第三篇：汽车人机工程论文

摘要

目前汽车尤其是乘用车设计强调以人为中心，舒适性一直是汽车设计的主 体和追求目标。商用车是汽车工业产品型谱中的重要组成部分,在我国国民经济建设和社会发展中发挥着巨大的作用。近年来随着我国国民经济的快速发展、高等级公路的大量修建以及物流业的迅速发展,我国商用车发展迅速。国内商用车企业虽然具有一定的自主研发和科技创新能力,但在商用车人机工程设计开发方面与国外相比还有一定的差距。运用人机工程学原理对商用车驾驶室进行科学合理的设计,改善驾驶员工作环境,对于提高商用车主动安全性,保证驾驶员行车安全和身体健康具有重要意义。

本文结合所承担的“十一五”国家高技术发展计划(863计划)项目“重型汽 车集成开发先进技术(2006从110105)”,对重型商用车人机工程设计与评价方法 和关键技术进行了深入、系统研究,论文完成的主要研究工作如下:对重型商用车驾驶室人机工程学设计的主要内容和过程,以及采用的统计学方法进行了研究总结,建立了重型商用车人机工程设计方法。

研究了根据人体测量学数据建立用于商用车人机工程设计和分析数字人体模型的关键技术,包括人体测量学参数描述、运动学和动力学建模、人体肢体运动驱动和姿势求解的正向和反向运动学问题、几何建模和外观可视化、性能建模等,建立了三维数字化人体模型,开发了具有自主知识产权的重型商用车人机工程设计评价系统(SHOVED)。

利用该系统对某商用车驾驶室座椅H点位置、前后方视野、A柱盲区、仪表视野和平均观测距离、手伸及性,踏板舒适性,操纵方便性、风窗刮扫面积和上下车方便性等人机性能进行了设计、分析与评价。结果表明,该车型的人机性能满足国内外标准要求,并给出了进一步改善驾驶室人机性能的建议。提出了一种改进的人体姿势舒适度评价方法,即采用人体肌肉负荷作为姿势舒适性的客观量度,而肌肉负荷从宏观上根据关节载荷计算;通过仿真分析获得姿势空间内姿势舒适性的分布;对姿势舒适性分布数据进行统计分析,建立姿势舒适性评价模型。

本文将商务车驾驶室作为一个特殊、复杂的人机系统，运用人机工程学理论，借助计算机仿真技术，实现了装载机驾驶室人机系统设计的计算机化。该方法为 缩短装载机新机型的开发周期，降低开发成本，也为进行驾驶室设计和性能检验 提供了一种有效手段。

关键字：人体测量学，驾驶室，人机工程学，数字人体模型

ABSTRACT Nowadays，the modem vehicle especially the car emphasis on that men is the center，and the designing of Vehicle is the main content and target to Heavy-duty commercial vehicle is important part in automobile product catalog, and plays an important role in our national economical construction and social development.In recent years, with rapid development of the Chinese national economy, extensive construction of highway, and development of logistics industry, Heavy-duty truck industry develops rapidly in China.Although domestic commercial vehicle enterprises have the abilities of self-R&D and science and technology innovation, but domestic commercial vehicle enterprises lag behind oversea automobile companies in ergonomic design.From the Point of view of vehicle design, the most direct way to improve the active safety of vehicle and Working environment of drivers’ safety and health, is to design the cab scientifically by using the ergonomic theories.Based on national’863’high-tech development Project” Advanced Technology of Integration and development for Heavy-duty Truck”(No.2206AAll0105), The profound and systematic research works are carried out in this dissertation focusing mainly on the key techniques of Heavy-duty commercial vehicle cab ergonomic design and evaluation method.The major research contents are finished as follows: A summation is conducted for the ergonomic design contents, Processes and Statistical method of commercial vehicle cab.A ergonomic design method for Heavy-duty truck is established.In this dissertation, key techniques of modeling of digital human used for Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and analysis are studied, including anthropometry Parameters description, kinematics and dynamics modeling, direct and reverse kinematics for limbs driving and Posture calculation, geometric modeling and visualization, Performance modeling, etc.A 3D digital human model is built up.By integrating these functions, together with vehicle modeling and ergonomic analysis features, a Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and evaluation system SHOVED(System for Heavy-duty Commercial Vehicle Ergonomic Design)is developed.By using SHOVED, cab concept can be constructed based on the cab parameters inputted, test samples of target population for ergonomic analysis can be generated, comfort of upper and lower extremities can be evaluated considering steering, shift and pedal operations, front and back vision field, A-Pillar dead ground, dashboard vision field and mean observation distance, windshield sweep area, and convenience for up-and down truck can be analyzed and evaluated.Results show that ergonomic Performance of target vehicle satisfied domestic and SAE standard requirements.A few suggestions are proposed for improving ergonomic performance of the cab further.In this study, loader cab Was taken as a special and complex man machine．By the aid of the theory of man·machine engineering and computerized simulation the CAD method of loader cab Was realized．With the new design method。The development cycle and cost were decreased．And it provides an effective way for loader cab design and performance tests．

Keywords：Anthropometry Heavy-duty Commercial Vehicle Cab

第一部分 前言

1.1论文研究背景

商用车发展的潮流是行驶安全性越来越好,技术含量越来越高,驾驶越来越舒适和人性化。在人们生活水平大幅提高的我国,随着汽车工业技术水平的不断提升和消费者的不断成熟,会对商用车的舒适性和安全性有着越来越高的要求,使得进一步研究和改善商用车的人机性能十分必要。在驾驶室布置设计中,人机工程学的研究及应用是提高舒适性、安全性最直接的措施,特别是对驾驶和乘坐环境的改进尤为显著。良好的人机工程设计会充分考虑操作者的生理、心理等因素与人一车一环境系统的状态,是实现汽车人性化设计的重要方面。人机工程布置还会影响整车内外造型的尺寸,进一步影响整车的总体性能和市场竞争力。从某种意义上讲,人机工程设计的好坏直接决定了汽车设计水平的高低。

近几年,汽车安全性也成为人机工程学研究热点之一。国外汽车工业重视“以 人为本”的同时,加大了汽车安全驾驶的研究力度,强调通过合理设计和车身结构的改进来减少汽车碰撞损失和加强行人保护（1）。目前仍然有许多问题要借助人机工程学手段做传统的汽车设计过程是从概念设计到初步设计、详细设计和分析反复进行的过程,其中概念设计和初步设计中都包含了车身布置设计的内容,它是进行造型和详细设计的基础。随着并行工程、计算机集成制造系统技术和计算机技术在汽车设计中的不断应用和发展,现代汽车设计流程已将造型设计、布置设计、结构分析等内容同步进行。但为减少协调的时间和保证设计效率,在设计初期就以布置设计的要求为依据下达造型等工作的任务书,并不断在布置和其它设计内容之间进行协调,最后完成设计。因此,布置设计是概念设计过程中很重要的内容进一步研究解决。

1.2人体模型

驾驶室设计需要利用人体模型来尽可能的模拟现实中的人，从而缩短与人体 有关的零部件的设计与评价周期。以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体 形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、评价、试验人机系统不可缺少 的重要辅助手段。科学、合理的建立人体模型是人机工程设计的基础。对于像装 载机这样比较复杂的设计对象，应用人体模型是一种重要的辅助手段，它既可以 表现设计结果，也可以用来调整设计，以确定最终设计尺寸。

人体模型按构造方法可以分为物理仿真模型和数学仿真模型两类。我们在 人机工程设计领域常用的人体模型有二维人体模板、三维人体模型、人体数学模 型和数字人体模型，最后一类人体模型以计算机技术为基础，能够与设计对象的 数字模型进行交互，使人机系统三维显示在设计师的面前。其特点是反映的信息 量大，便于解决相关的复杂计算，是产品的设计更加直观、快速和可靠。

人体模型在装载机驾驶室设计中作为一种辅助手段，它既可以表现设计结 果，也可以用来轻松调整设计方案，从而确定最终设计尺寸。将人体模型引入到 通过CAD技术建造虚拟的三维作业空间模型中（2），可以对比、分析、评价作业空间 的多种设计方案。计算机中产生的三维图形可以使设计师更加方便、快捷的调整 人—机—环境之间的相互关系。通过多个设计方案的对比、分析、评价，最终能够优选出最合理的作业空间。1.3商用车人机设计方法

人机工程设计通常始于概念设计初期。此前,先要明确产品开发的目标；并通过对标分析，确定人机工程设计的基本概念、目标和约束条件(如:驾驶室长、宽、高，座椅高度,前方地面盲区长度等)。此外,还要了解目标驾驶员群体特点（男女比例、地区、年龄特点等)和人体尺寸,作为人机工程设计的依据，商用货车具有底盘高，驾驶室为平头,驾驶室内部高度方向空间大、长度方向空间紧凑等特点。此外，重型商用货车的驾驶员群体多数为男性。对于全新开发车型,重型商用货车人机工程设计主要内容和流程。最终的布置结果必须满足如下要求：（1）乘员坐姿符合乘员群体舒适乘坐要求；

（2）保证必须的空间,以保证驾驶员操作灵活准确,增强舒适性和安全性；（3）操纵装置的布置位置和作用力大小符合人体操纵范围和操纵力特点；（4）驾驶员视觉信息系统适合人眼视觉特性和驾驶员视野要求,且能及时获得 正确的驾驶信息。

从总体上讲，汽车人机工程学设计分为初步设计和后期校核两个阶段。初步设计的任务是建立乘员和室内主要部件的布置方案。传统的人机工程初步设计或者对于全新开发所进行的初步设计,参考的资料和数据相对较少，通常可以按照一定的设计流程来建立一个初步的设计方案。由于设计内容是从驾驶员乘坐和驾驶环境设计参数定义开始,然后过渡到驾驶室、乃至整车的设计参数定义,因此,这种设计过程又称为从内到外的设计，从内到外的设计过程中,为了方便进行乘员布置、表达设计意图、进行视野校核、以及工程制图等,通常借助一些设计工具辅助完成。初步设计是整个设计过程中至关重要的阶段。初步设计的结果为后续的详细设计确定了基本的基调。本节对重型商用车驾驶室人机工程学初步设计方法进行了研究总结，并应用于本公司的某款车型的开发中，取得了良好的效果（3）。

装载机驾驶座椅主要参数的人机工程要求。

1.4驾驶座椅主要参数的人机工程要求

驾驶座椅属于工作用座椅，通过以往的设计经验和相关实验，对工作用座椅的主要参数有相应的人机工程设计要求，见表1-1。

表 1-1 座椅主要设计部位及设计要求

1.5 人机工程设计原则

人机系统中，操纵装置是将人的信息输送给机器，用以调整、改变机器状态的装置。操纵装置将操作者的信号转换成机器的输入信号，是人机信息交互的重要组成部分，其设计是否合理，直接关系到整个人机系统能否正常安全运转。遵循人机工程设计原则，这就要求保证操纵装置的操纵有效性，同时要考虑到以下几个方面：(1)操纵器的形状适应人的生理特点；(2)操纵器的形状便于触觉对他进行识别；(3)尺寸应符合人体尺度的需要。根据人与物接触部位不同，操纵器可以分为手控操纵器和脚控操纵器，这两种操纵装置在装载机驾驶室中都存在。

装载机工况和作业要求复杂，因此其操纵装置除了常规的踏板和操纵杆，还有不同于普通车辆的动臂操纵杆和铲斗操纵杆，这就要求在操纵装置的人机工程设计中，要充分考虑驾驶员的生理特点，也要考虑操纵装置的使用功能和使用情况。而且装载机的操纵装置使用频繁，其在驾驶室内的布置及操作顺序要符合人的生理、心理特点和运动习惯。

第二部分 工作原理

2.1 汽车人机工程设计 国外对汽车人机工程学的研究起始于上世纪五十年代,主要集中在北美地区, 尤其是推出了很多标准，有的已被国际标准组织所采用,如:三维H点装置、眼椭圆等。这些研究为科学地从事汽车人机工程设计奠定了良好的理论基础和方法条件。

在国内,温吾凡、刘金秋等人都曾对人机工程学应用于汽车驾驶室设计中的关键问题进行过研究。葛如海专门研究了重型商用牵引车驾驶室设计的人机工程问题。经过对人机工程学在汽车内部布置方面应用和相关国内外标准进行消化吸收的基础上,一些人研究如何将领域知识凝练到软件中,以快速地完成人机工程设计和分析。例如:宋宝玉、李维斗等人研究开发了驾驶室人机工程设计软件。

在人机设计方案评价方面,许多企业和高校也在不断研究。有的研究了一种主观评价内部布置的方法,选择一定数量的有经验的驾驶员,根据驾驶经验、舒适性感受等主观判断,对驾驶室各部分进行主观打分,从而实现主观评价。有的系统研究了汽车驾驶室设计的人机界面评价过程,包括从厂商的项目提出到最终的综合人机评价等个步骤，研究了汽车坐姿不舒适性主观评价方法,并研究了通过易读性、量表信度和表面效度的显著性水平来简化问卷指标的方法。

2.2 踏板布置

加速踏板的安装位置和驾驶员座椅高度决定了驾驶员的基本乘坐姿态,对驾 驶员坐姿舒适性和各项功能操作具有重要影响(4)。此外,加速踏板位置还决定了驾驶室其它部件（其它踏板、转向盘等）的布置位置,是车内布置的重要参考元 素。加速踏板布置分析主要关注以下问题:（1）踏板中心高度。会影响驾驶员踩关节舒适性。由于加速踏板踩踏频繁,其布置必须考虑长时间操作的舒适性。加速踏板未踩下时,应保证跺关节角度A46不小于870,踩到底后A46不大于105“,以保证驾驶员踩关节舒适；

（2）踏板表面倾斜角度要合适,否则会影响踏板表面和脚底面的贴合；（3）要保证驾驶员脚底施力位置始终处于踏板中心附近；

（4）踏板转动中心位置要合适。不合适的转动中心位置,不能保证在踩踏行程范围内脚底施力点位置始终位于踏板中心附近,或者踏板表面与脚底面的贴合；（5）制动和离合踏板的位置可参照加速踏板位置进行布置。为保证紧急制动时,驾驶员不会误踩到加速踏板,通常制动和加速踏板表面错开一定距离；

（6）确定所有踏板高度和前后位置之后,还要确定侧向的位置和间距,包括离 合踏板与驾驶员中心线、制动踏板与驾驶员中心线、以及制动踏板与加速踏板之间的间隙。

根据上述原则,可以对踏板的布置方案进行分析和评价,乃至给出合理的布置 建议。踏板布置相关尺寸参见图2-1。

图 2-1 SAE定义的踏板布置尺寸

2.3 H点方案设计

2.3.1人体设计样板法

人体设计样板法是采SAEJ826中定义的H点二维人体设计样板[58]来布置定位 H点位置,如图2-2所示。

图2-2 H点二维人体模板

在踏板位置方案确定之后,将第95百分位的男子人体模板按要求摆放在驾驶室内。将其加速踏板踵点AHP与踏板附近指定的地面上的一点重合,整个脚掌绕AHP旋转至脚掌与踏板面贴合;调节背部角到要求的角度然后锁定,从而定位躯干;再调整模板小腿和大腿的角度,则这时的设计H点为最后H点。按同样步 骤将第5百分位的女子人体模板摆放在驾驶室,所得到的设计H点为最一前H点。根据第5百分位女子和第95百分位男子H点来确定H点的上下、前后调节行程。这种确定H点的方法简单可行,在内部正向设计初期是一种很重要的方法。但是人体模板虽然是用统计意义上的人体数据所创建的,但是并不具有实际代表意义,因为它只是两个人体模板,只是两个个体,并且这种统计意义上的人体模板在现实生活中是很少会存在的。所以利用这种人体模板设计出来的H点适应度是不够的。虽然应用的是95百分位的男性人体模板和5百分位的女性人体模板,但是实际上设计出的H点并不一定能够保证良好的适应性。2.3.2 SAE适意H点位置曲线法(5)

1985年,SAE推出了SAEJ1517标准,用来辅助进行驾驶员H点布置。SAEJ1517中推荐了不同百分位的一组适意驾驶位置时H点的位置线哗],其中每一条曲线都表征了H点位置与定位参考点之间的水平XH和垂直方向ZH的位置关系。对于B类车,zH与xH呈线性关系,参见表2-1。图2-3给出了B类车的一SAE适意H点位置线。给定不同百分位的H点高度就能够得到最后、最前以及其它百分位的设计H点,座椅的行程和升程可根据最后和最前H点来确定。

表2-1 SAEJ1517中推荐不同百分位的一组适意驾驶位置的H点位置线

图2-3 B类车SAE适意H点位置曲线

SAE适意线是根据早先的美国人体数据,经统计分析之后得出的,对于不同 时代、不同国家的人体统计数据不一定适用。计算对应某一百分位的H点时只能得到一个点,灵活性较差。同时,SAE适意线法没有将目标驾驶员群体的统计特 性,尤其是国别、身材、男女比例、百分位等作为参数,因此,不能针对任意给的驾驶员目标人群都适用。SAE适意线比较适合于在从内到外的车身布置方法中使用。因此,很多人也研究了其它的H点布置方法。2.3.3 面向指定驾驶员群体的H点布置方法

驾驶员座椅的布置通过确定不同身材驾驶员乘坐位置(H点位置)来实现,这 些H点分布呈现一个范围。对于重型商用货车,用一个矩形表示驾驶员群体中一 定比例个体H点位置的分布范围,称为H点调节窗口160],其位置和尺寸反映了设计方案对于目标群体的适应程度,通常要求适合90%的驾驶员;此外,在保证驾 驶员下肢舒适的前提下,将座椅位置布置得适当靠前一些,以保证良好的驾驶员 前方下视野。H点的布置是驾驶室内其它布置设计的基础,并且关系舒适、安全 等多方面性能,因此,在最基本的驾驶员乘坐方案中,必须科学、准确地设计H点调节窗口。

已知条件为地板和加速踏板参考点PRP位置,参见图2-4。在布置坐标系尤02下,某一个体驾驶员的H点位置坐标,驾驶员上半身越倾向直立。硬点尺寸H30为座椅高度，是乘坐参考点到加速踏板踩点的垂直距离,反映了群体命分布的状况。对于带有高度方向调节功能的座椅，应位于H点调节窗口的右边界中点处。设计中通常根据对标分析或设计目标给出刀30,再据此确定H点在水平和垂直方向的分布范围,即硬点尺寸TL23、升217和L53。上述硬点尺寸和术语的定义参见文献,这里的刀30、L53指的是汽车设计参数。

图2-4 重型商用车H点布置

商用车主要考虑男子群体。根据我国成年男子身高、坐高的均值和标准 差,计算覆盖群体范围90%的群体身高Hs和坐高从的分布边界,见图2-5;在边 界上生成分布均匀的8个样本点,其人体尺寸参见表2-1。在布置坐标系口刃Z中，大腿长度L3、小腿长度L4、以及跺关节到踩点的距离Lg有关。通过分析得知，与乘坐位置有关的变量L3、L4和Lg的分布只存在一个很显著的主成份,可根据它的单调性来设计H点调节窗口。鉴于下肢长度的单调性与该主成份是一致的,有理由选取样本点中下肢长度最长和最短的两个作为设计样本。通过对比可知,下肢最长的样本点是P5,最短的样本点是P6。

图2-5覆盖群体分布的样本点

表2-2样本人体尺寸

根据已知条件(PRP、地板和万30),以及商用车驾驶员肢体活动范围,计算H 点分布范围,计算公式如下2-1：

分别计算两个样本点的H点分布区域,如图2-6所示。

图 2-6 H点调节窗口

在图中画出了不同舒适程度的区域,以不同的颜色表示。在这两个区域中分别选取一点作为最前最低H点(图中Pl)和最后最高H点(图中P2),由这两个点形成H点调节窗口。所选的H点应尽可能具有较好的舒适性。如前所述,sgRP位于H点调节窗口的右边界上,所以,选取这两个H点的时候,还要使H30尽可能与设计目标值一致;并在保证H点调节窗口左下角和右上角落入相应H点分布范围的同时尽可能减小TL23和Z日17,以减小座椅调节机构设计难度。

2.4 布置工具图形定位

布置工具图形是进一步进行仪表板、操纵件布置,保证目标驾驶员群体中的大多数人具有良好的驾乘舒适性有力工具(7)。2.4.1 SAE眼椭圆

B类车椭圆标准的内容自1987年以来一直没变。尺寸参见表2-3。B类车定位时以ATRP，驾驶室布置工具图形定位基准点作为基准点。由于操作B类车的驾驶员中，具体车型的不同,驾驶员群体中男女比例可能会有较大的差异,因此,眼椭圆定位时需要考虑驾驶员群体中男女比例。此外,在侧视图上,眼椭圆关于其中心有向前下方11.6度的转角；在俯视图上，左右眼椭圆关于其中心有向右侧5.4度的转角。

表2-3 B类车椭圆尺寸

图2-7 B类车眼椭圆

表2-4 定位公式

眼椭圆中心相对于Al,RP点的定位公式列于表2一4。表中,万为椭圆中心相对于ATRP的水平距离;玖、殊分别为左、右眼椭圆中心相对于ATRP的侧向距离;z为圆中心相对于ATRP的垂直距离。眼椭球绕其中心旋转:在俯视图中向内侧偏5.4度,侧视图中向前下偏转0.6度。ArRP是驾驶室布置工具图形定位基准点,是SAEJ1516标准中定义的、用于定位布置工具图形的基准点(8)。对于A类车,根据95th百分位H点位置曲线和H点高度计算ATRP。对于B类车,根据50th百分位驾驶员H点位置曲线、H点高度和驾驶员男女比例来计算户a,RP。ATRP位置根据下式计算:

2.5转向盘布置

转向盘布置，包括确定中心位置、倾角和轮缘直径。合理地布置转向盘, 对于改善驾驶员操纵姿势、减小操舵力,从而降低驾驶疲劳程度具有重要意义。确定转向盘的位置要考虑与仪表板和驾驶员之间的距离合适。转向盘轮缘到驾 驶员躯干的距离不宜小于250mm,这个间隙是安全的重要保证。转向盘前后位置还要保证驾驶员打转向时的伸及性。转向盘的高度的确定应考虑驾驶员上肢的舒适性,太高会造成“端胳膊”的感觉,容易加快疲劳。由于不同身材驾驶员乘坐位置和肢体尺寸的离散性,上述要求不容易对于大多数人都满足,因此,转向盘的位置一般设计成可调节的,使得大多数人都能够通过调节获得舒适的转向盘操作位置。

转向盘倾角的选定应该使转向盘轮缘所在平面尽量与驾驶员观察仪表时的接近视线垂直,以获得最佳的仪表视野;同时,还要与手部抓握轴线的方向相适应。商用车转向盘直径通常大于450mm。太小则操纵不稳定,且影响仪表视野。转向盘直径太大会浪费布置空间。很多商用货车都装有转向助力装置,不必采用加大直径的办法来减小操舵力(9)。

最终所确定的转向盘中心位置、倾角和转向盘直径,是通过反复进行驾驶员 人体、座椅、转向盘布置和位置校核后得到的。现代转向盘上还集成了许多操纵钮键,如雨刮器开关,风挡玻璃洗涤器喷水开关,大灯、转向灯、小灯开关,喇叭按钮,巡航按钮等。布置这些的时候要考虑手指操作的伸及性。适当选择这些钮件的形式和操作顺序,保证操作方便性。

2.6仪表板布置

2.6.1仪表板主断面设计

仪表板主断面位于驾驶员中心对称面处。仪表板主断面的设计是驾驶员坐环境概念设计的重要内容。参见图2-8。

图2-8仪表板断面设计原理

根据驾驶员前方地面盲区要求作前方下视野线切,与眼椭圆下方相切,则切 与水平面所成的角度即为驾驶员前方下视野角a。为保证前方下视野的要求,应该使仪表板上方最高点、前风窗玻璃下边缘和转向盘轮缘都低于下视野线切。作转向盘轮缘最高处截面下方和眼椭圆上方的公切线L1,作转向盘轮毅上方和眼椭圆下方的公切线L2,则仪表盘应该布置在Ll和L2之间。连接仪表盘中心和眼椭圆中心的直线L3,它应平分L1、L2之间的空间;直线U与水平面的夹角应该在30“范围内。仪表盘平面到眼椭圆中心的距离R最大为75Omm,推荐距离为710~。仪表盘平面与直线L3的夹角一般控制在80度到100度范围内。2.6.2仪表布置

仪表盘和仪表在宽度方向的位置应布置在可视区域内。为此,应该作出不受方向盘阻挡的可视区域。在可视区中心附近应该布置最常用、最主要的仪表,如: 车速里程表(10)。在最重要的仪表周围布置一般性仪表,如:发动机转速表、燃油表、发动机水温表等。有些汽车仪表盘上还集成了发电机状态、灯光、变速档位、环境温度、路面倾斜度等仪表。这些仪表排列顺序应与其认读顺序相一致,同时考虑它们彼此之间逻辑上的联系。相互联系越多的仪表应布置得越靠近。当仪表很多时,应按照它们的功能区分排列,区与区之间颜色搭配应有明显的区别。性质重要的仪表区,在仪表板上要有引人注目的背景。2.6.3仪表罩布置

仪表罩要有足够的深度,以遮住射向仪表玻璃的光线。设计时应进行眩目检查。

如果入射光经过仪表面反射后不会与眼椭圆相交,就不会产生眩目现象。仪表罩的布置不能影响前方下视野,其断面应该布置在前方下视野线Ld以下、公切线Ll的上方。仪表罩最前端与转向盘要保持一定的距离，免发生干涉。

第三部分 结论

本文是对商务汽车驾驶室设计方法构架及其相关参数评价方法的有益探索，以人机工程学为基本原理，借助计算机辅助技术，对装载机驾驶室进行人机工程设计，能够提供给驾驶员舒适的驾驶姿势，良好的视野和合理的操纵装置布局，以实现安全、舒适、健康、高效的人机系统设计目标。研究过程中借鉴了其它工程车辆和汽车设计中较为先进、成熟的技术，并取得了良好的效果。本课题的主要研究工作和成果如下：

（1）在驾驶室人机工程设计方法研究中,根据重型商用车和驾驶员群体的特点, 研究了人机设计的前期条件、设计要求、设计流程、具体设计原理和基于统计学的设计工具,建立了适用于重型商用车任意目标驾驶员群体的通用人机工程设计方法。

（2）数字人体模型在汽车人机工程方案设计和工效分析中发挥着越来越重要的 作用。在数字人体建模方面,本文研究了根据人体测量学数据进行数字人体参数 化建模的关键问题,研究并筛选了合适的人体测量学参数,建立了人体运动学和 动力学模型,研究并实现了人体肢体运动驱动和姿势求解的正向和反向运动学功 能,研究了人体几何建模和外观可视化问题,以及常见人体性能,建立了三维数 字化人体模型。将上述功能和汽车建模、工效分析等功能集成,开发了专用于重 型商用车人机工程设计评价系统SHOVED,能够根据输入的汽车参数建立驾驶室 的概念描述,生成人机工程分析的人体模型样本,对转向、变速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒适性进行分析,进行视野分析和伸及性分析等(11)。

（3）深入研究了驾驶员驾驶和乘坐姿势的舒适性。提出了采用人体肌肉负荷作 为姿势舒适性的客观量度,而肌肉负荷从宏观上根据关节载荷计算来评价舒适度 的方法。进行了驾驶员姿势舒适度仿真分析,获得了姿势空间内舒适性的分布;对姿势舒适性分布数据进行统计分析,建立了姿势舒适性评价模型。克服了以往 所建的模型主观因素准确性低,模型粗糙的不足。并将所建姿势舒适度模型,用 于某重型商用车H点布置方案的优化设计中,收到了良好的效果。

（4）某重型商用车样车的人机性能进行了客观评价,分析了该车型手操纵件伸 及性和舒适性、仪表视野、前方视野、后视野、前风挡玻璃刮扫区域、驾驶室进出方便性和乘坐空间等方面的人机工程性能。

（5）提出了一种重型商用车人机性能的主观评价方法,对所开发的重型商用车 的手操纵件伸及性和舒适性、A立柱盲区、仪表视野、前方视野、后视野、前风挡玻璃刮扫区域、驾驶室进出方便性和乘坐空间等人机工程性能进行了主观评价(12)。

结果表明,所研究车型的人机工程设计方案比较合理,但仍存在一定的人机性能 方面的提升空间。

第四部分 参考文献

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第四篇：人机工程学驾驶室座椅设计

人机工程学的车内座椅设计

题 目： 基于人机工程学的车内座椅设计 班 级： 09铁道车辆2班 姓 名： 屈难平学 号: 20097831 基于人机工程学的驾驶室座椅设计

摘 要

以人机工程学的理论为基础,介绍了座椅设计中座高、座宽、座深、座面倾角、靠背高度靠背倾角等座椅静态参数的选取原则,以某轻卡座椅为例,用Pro/E建立座椅的模型,导入Man-neQuinPRO10。2中进行人机分析,并结合实例对座椅的各静态参数进行选取。

关 键 词:人机工程学;轻卡座椅;舒适坐姿;建模分析

人机工程学是一门边缘学科,主要研究工程技术如何与人体尺寸、生理及心理特征相适应。在

轻卡驾驶室座椅的设计中,主要研究如何使座椅符合人体尺寸的需求,给驾驶员带来舒适感,降低驾驶疲劳度,提高驾驶的安全性,同时也能大大防止驾驶员由于不正确的驾驶姿势而导致的脊椎变形,以及由此引发腰痛、腰肌劳损等职业病。1.舒适坐姿的生理特征

图1所示为人体在各种不同姿势下腰椎的弯曲形状。曲线B表示人体松弛侧卧时,脊柱呈自然弯曲状态;曲线C是最接近人体脊柱自然弯曲状态的坐姿;曲线F是当人体的躯干与大腿的夹角呈90°时的情形,此时脊柱严重变形,椎间盘上的压力不能正常分布。因此,欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然弯曲形态,躯干与大腿之间必须有大约135°的夹角,并且座椅的设计应使坐者的腰部有适当的支撑,以使腰曲呈弧形自然弯曲状态,腰背肌肉处于放松状态人坐着时,大腿和上身的质量必须由座椅来支承。人体结构在骨盆下面有2块圆骨,称为坐骨结节,如图2所示。这2块小面积能够支持大部分上身的质量。覆盖在它们外面的皮肤能获得丰富的动脉血液供应,就像脚底一样。而在臀部的边缘部分,血液循环则大不一样,这部分静脉较多(包含较少的氧)。当人坐着的时候,覆盖着坐骨结节的皮肤能够更好地经受持久的压力。因此,座面上的臀部压力分布在坐骨结节处最大,由此向外压力逐渐减小,直至与座面前缘接触的大腿下部,此处压力为最小。座垫的柔软程度要适当,坐骨部分的座垫应当是支承性的,它要承受加在座位上的大约60%的质量,而其余部分则应当比它更柔软些,以便能够把质量分布在更大的面积上。座椅靠背上的压力分布中,肩胛骨和腰椎骨2个部位应最高,此即靠背设计中所谓的“两点支承”准则。在靠背的两点支承中,上支承点为肩胛骨提供凭靠,称为肩靠,其位置处于第5-6节胸椎的高度；下支承点为腰曲部分提供凭靠,称为腰靠,其位置处于第4-5节腰椎的高度。

图1 人体在各种不同状态下腰椎的弯曲形状 图2 股骨正常位置

腿的主动脉紧靠着大腿下表面和膝盖的后面,在这个部位上,任何持续的压力都会给人造成极端的不舒适和肿胀感觉,需要借助于适当减短座深、把座垫前缘修圆和采用较软的泡沫塑料座垫等措施来防止这种情况发生。同时,还要使座面离地板的高度足够低,以便使脚能踩着地板,让人的这个重要部位感觉不到有任何压力。坐骨下面的座面应当是近似水平的。图2表示带有股骨的骨盆部位的前视图,从图中可看出股骨在股节中从连接骨盆的球孔向外伸去。用平坦的座面,股骨的这一部分在坐骨平面之上,因此不承受过分的压迫。但是,如果座面是斗形的(图3),则弯曲的座面会使股骨趋于向上转动(箭头所示)而受载,造成髋部肌肉承受反常的压迫,从而引起不舒适感。故需注意避免采用斗形座面。应当注意斗形的座面不论从什么观点看,都是不适用的,因为它不能适应人体大小的整个系列,它还把身体质量平均地分配在整个臀部,而不是让较多的质量集中在坐骨结节部位。

图3 斗形座位将股骨推向上方

使股骨处于受载状态,舒适的坐姿,应保证腰曲弧处于正常自然状态,腰背肌肉处于松弛状态,从上体通向大腿的血管不受压迫,保持血液正常循环。因此,最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移,使上体略向后倾斜,体腿夹角保持在90°-115°。小腿向前伸,大腿与小腿、小腿与脚面之间也有合适的夹角,如图4示,10°<θ1<20°;15°<θ2<35°;80°<θ3<90°;90°<θ4<115°;100°<θ5<120°;85°<θ6<95°。针对具体情况,在舒适范围内选取合适的角度。

图4 舒适坐姿的关节角度 轻卡座椅静态参数的选取

1)座高。座高指地面至座面上坐骨支承处的高度。座椅高度应该使驾驶员大腿接近水平,小腿自然放置。如果座面过高,就会导致小腿悬空,使大腿肌肉受椅面前缘压迫,腿部血液循环受阻,小腿麻木肿胀;座面过低会增加背部肌肉负荷。所以座高的设计先要考虑较小身材的操作者。

2)座宽。座宽应满足臀部就坐所需的尺度,使人能自如地调整坐姿,座宽取值时应适当大于臀宽。通常以大身材女性的臀宽尺寸上限为设计依据,以满足能容纳身材粗壮者的需要。由于驾驶室空间的限制,座宽尺寸不能太大,以免影响变速操纵杆、停车制动杆等的尺寸和操作。

3)座深。座深是指椅面的前后距离。正确的设计应使臀部、腰部都得到支持,座面前缘与小腿间应留有适当的距离,保证小腿可自由活动。座深不宜太大,防止矮小身材的人坐上之后,座面前缘压迫膝窝处的压力敏感部位,迫使人前移,背部得不到靠背支持,产生极度不适。如果要得到靠背的支持,则必须改变腰部正常曲线,也会产生不舒适。为了满足大多数人的需求,座深应按较小百分位的群体设计。这样,身材矮小的人能够坐着舒适,身体高大的人也只要小腿能得到稳定的支持,就不会在大腿部位引起压力疲劳。

4)座面倾角。座面倾角是座面与水平面夹角。座面后倾可以起到2个作用:一是由于人体重力作用,使坐者躯干后移,使背部抵靠靠背,以获得支持,从而使背肌得到放松,降低背部静压;二是防止坐者从座面前缘滑出座面,这对在常处于颠簸环境中的驾驶员尤为重要。但如果座面过分后倾,在进行驾驶操作时,脊椎因身体前屈而会被拉直,破坏正常的腰椎曲线,形成一种费力的姿势,同时还会压迫腹部,长期驾驶会造成生理上的伤害。因此倾角不能太大,一般为4°-8°。

5)靠背的高度。靠背的功用是保持脊柱具有一种轻松的姿势。由于每个人的脊柱长度不同,身材也不完全相同,每个人的脊柱曲度变化存在着一定的差异,使靠背高度与其形状之间出现了复杂的关系。靠背按其高度不同可分为低靠背、中靠背、高靠背及全靠背4类。低靠背为一点支承,只支承腰部;中靠背也是一点支承,支承在胸椎;高靠背为两点支承,靠背下部支承于腰椎、上部支承于肩脚骨上;全靠背为三点支承,除支承于腰椎及肩胛骨之外还设有头枕。靠背的尺寸主要与腰部、肩部、头部的高度(决定靠背高)和宽度(决定靠背宽)有关,确定高度时还应计入座椅的有效厚度。6)靠背倾角。靠背倾角指坐面与靠背的夹角。从保持正常自然形态的脊柱、增加舒适感角度看,靠背倾角取115°左右较为合适。3 座椅Pro/E建模实例分析

用Pro/E建立座椅的模型,然后导入ManneQuinPRO10.2中进行人机分析。ManneQuinPRO10.2的主要功能是:能为产品作人性化设计和评估提供3D的人体模型,可以对此人体模型作多种姿势变换,进行全方位的模拟验证。在进行分析之前,了解坐姿的人体尺寸是非常重要的。坐姿人体尺寸包括11项,如图5所示,表1列出了我国成年人的人体坐姿尺寸。

图5 坐姿人体尺寸 表1 坐姿人体尺寸

下面结合实例对座椅的各静态参数进行分析: 1)座高。为了满足大身材驾驶员的需求,应该取P99男性的人体尺寸进行计算研究。前面已经提过,驾驶员操纵脚踏板时,小腿与大腿间的舒适夹角应为110°-120°,以120°为优,如图6所示。根据图

5、表2可知AB代表坐深,P99男性的坐深AB为510 mm;BC为小腿加足高加上鞋高修正量30mm,取P99男性的尺寸得出BC=463+30=493mm。根据公式:AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos120°,即AC2=5102+4932-2×510×493×cos120°=754 579,求得AC≈869 mm。实例中的轻卡驾驶室中DC为840 mm。根据勾股定理:AD2=AC2-CD2,即AD2=8692-8402=45 361。求得AD≈214mm就是舒适的座椅高度。实例的座椅的高度为200 mm,与214 mm的相差不大。用Pro/E建立如图7所示的座椅三维模型,然后导入ManneQuin-PRO10。2中,采用P99男性的人体3D模型进行分析,可得知当人坐在高度为214 mm座椅上时,大腿与小腿夹角是120°,所以本例的轻卡座椅的高度是合理的。

2)座宽。根据P99的女性坐姿臀宽400 mm,再加上着装功能修正量13 mm,座椅的座宽应为413 mm较佳。本例轻卡驾驶座椅的座宽尺寸为510 mm,大于413 mm。建模分析如图8所示,座椅宽度大于P99的女性坐姿臀宽,因此,该轻卡的坐 宽是较为合理的,能满足更大部分人群的使用。

3)座深。根据P5的女性人体坐深401 mm,再加上着装修正量,座深应为415 mm左右。本例轻卡座椅的座深为460 mm,建模分析如图9,看到小身材尺寸的女性的膝窝处的压力敏感部位受到座面前缘的压迫,所以建议缩小座深,改为415 mm左右。

图6 小腿与大腿夹角

图7 座椅高度分析验证

图8 座宽分析验证

4)座面倾角。由图9可知,该轻卡的座面倾角为5°。汽车驾驶座椅座面倾角一般为7°-12°,为了避免驾驶员因颠簸而滑出座椅,建议将座面倾角改为15°左右。

图9 座深、座面倾角分析验证

5)靠背高度。本例的座椅是三点支承的全靠背座椅。查询GB/T14774─93《工作座椅一般人类工效学要求》可知,腰靠距座面的高度取165-210mm,腰靠圆弧半径取为400-700 mm,推荐值为550 mm。如图10所示,本例座椅的腰靠高度在170 mm左右,其表面为接近于平面的大圆弧。靠背高度为848 mm,表面弧度的设计与人体在正常状态下的脊椎弯曲吻合度较大,因此其设计是较为合理的。

6)靠背倾角。本例的座椅靠背倾角调节范围是:向后8°,向前7°。如图10所示,靠背倾角为100°,向前调节后可达到93°,向后调节可达到107°,即本例的座椅靠背倾角范围是93°-107°。查询GB/T14774─93《工作座椅一般人类工效学要求》可知,靠背倾角取95°~115°。所以靠背倾角的度数也在合理的参数范围之内。

图10 座面倾角、靠背高度分析验证

参考文献

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第五篇：浅谈汽车真皮座椅改装

汽车内部为何使用真皮座椅，很多人不知道，只知道现在越来越多的车都在采用这种座椅表面材质，而一些原厂没有配备真皮座椅的车主也会到改装店进行真皮加装，似乎只是为了一种档次的提高，其实，汽车使用真皮座椅好处很多，同时也需要经常保养，一套好的汽车真皮座椅加上悉心的保护，能够陪伴汽车自始至终。真皮座椅的好处

相信很多夏季开车的人都有一个体会，暴晒后坐进车里就像坐进一个桑拿浴室般，又闷又热，尤其是座椅简直就是一个烤炉，坐上去火辣辣的。即使把空调开到最大也需要很久才能凉下来。如果是织布座椅的话，那“烧烤”的滋味恐怕就要感受更长时间，甚至坐得越久就感觉越热。而在真皮座椅上，这种现象得到了很好的遏制，它能很好地吸收热量而不会有越久越热的感觉出现。高档真皮座椅让汽车能够在视觉上、触觉上，甚至在味觉上都有一个好的心理感觉，而且可使汽车增色不少。除了这一层的心理因素，真皮座椅还有其它的吸引人之处。真皮座椅不像绒布座椅那么容易藏污纳垢，顶多只是灰尘落在座椅的表面，不会堆积在座椅的较深处而不易清理，真皮座椅还有另外一个在炎热夏季显示得淋漓尽致的优点，就是它的散热性比绒布座椅要好。进口高档真皮，在炎热的夏日，真皮座椅只需要被轻拍几下，热气就会很快消散。即使长时间坐在皮椅上，也能够很好地将体热散去，而不像绒布座椅那么吸热。

皮座椅上如有油污，可用专门为清理真皮污渍而制造的清洁剂进行清理，既可去污，又不伤皮。所以，汽车原厂大量使用真皮座椅确实是有道理的。

真皮座椅的改装

如果你的爱车原厂没有配备真皮座椅，那么就会涉及到改装了，真皮座椅的改装行业在国内非常红火，甚至有的车主原厂有真皮座椅也要去改进一番，为的是找寻自己的个性色彩和风格。那么，改装真皮座椅需要注意些什么呢?

首先每个城市都有自己的汽车改装城，里面会有很多设计到真皮座椅改装的商店，首先你得看看这个改装店是否专业，最好是直接加工店，而不是转接生意的那一类店家，如果能直接看到他们的加工场地就最好不过了，这样不仅保证了专业性，由于没有转嫁利润，改进费用也会低一些。

此外，真皮座椅的皮，也很讲究，大致上分为国产和进口皮两类，售价有所区别，效果更是大不一样，诚信的商家会告诉你进口真皮的优势，比如耐用性，环保性等，车主也可以通过亲自用手搓捏以及鼻子嗅的方式来区别进口国产的差别，此外，整张皮料应该有识别的标识。

现在市面上除了这真皮座椅改装外，还有一种称之为“超纤皮”的人工皮料，这是一种新型人造革的材料，相比真皮的还有一些优点，那就是耐磨性极佳，售价便宜，改装一车也就1000元人民币左右，但是，毕竟是人造的，没有天然皮的凉性，夏天使用效果没有真皮好，最要紧的是千万别让商家蒙骗了你，用超纤皮冒充真皮，那你就亏大了，所以，改装加工真皮的时候，车主一定要在现场。

识别真皮小贴士

手摸：即用手触摸皮革表面，如有滑爽、柔软、丰满、弹性的感觉就是真皮，而一般人造合成皮革面发涩、死板、柔软性差。

眼看：真皮革面有较清晰的毛孔、花绞，黄牛皮有较匀称的细毛孔，牦牛皮有较粗而稀疏的毛孔，山羊皮有鱼鳞状的毛孔。

嗅味：凡是真皮都有皮革的气味;而人造革都具有刺激性较强的塑料气味。

点燃：从真皮革和人造革背面撕下一点纤维，点燃后，凡发出刺鼻的气味，结成疙瘩的是人造革;凡是发出毛发气味，不结硬疙瘩的是真皮。本文出自大回小回汽车网 长春汽博会