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座椅相关的人机问题简介
2020-11-01 22:35:36· 来源：天津汽车研究所
研究背景汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，它涉及机械、化工、喷涂、热处理、美学、力学、人体工程学等多门学科，设计时应根据人机工程学原理综合考虑座椅的舒
研究背景
汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，它涉及机械、化工、喷涂、热处理、美学、力学、人体工程学等多门学科，设计时应根据人机工程学原理综合考虑座椅的舒适性、减振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，还要考虑人体生理特征及尺寸，进行量身定做，以提高座椅的乘坐舒适性。
座椅的组成
1）座椅
供一个成年乘员乘坐且有完整装饰并与车辆结构为一体或分体的乘坐设施。它包括单独的座椅或长条座椅的一个座位。
2）固定装置
将座椅总成固定到车辆结构上的装置。包括车身上受影响的部件。
3）调节装置
能将座椅或其部件的位置调整到适应乘员乘坐姿态的装置。 该装置应有如下功能：
A. 纵向位移
B. 垂直位移
C. 角位移
4）锁止装置
使座椅及部件保持在使用位置的装置。
5）头枕
用于限制成年乘员头部相对于其躯干后移，以减轻在发生碰撞事故时颈椎可能受到的损伤程度的装置。
座椅设计与生物力学
座椅设计中的一个重要考虑就是减少对落座人的脊柱的负荷。生物力学研究表明，L5/S1（即第五腰椎和第一骶椎之间关节）由于压力而承受最大的应力集中。
当座椅靠背角度从垂直位置增大时，上身的重量转移到座椅靠背上，因而脊柱上的力将逐步减少。同时与没有支撑相比，手下臂有扶手支撑时， L5/S1区负荷进一步降低，因此适当设计扶手也能减小脊柱负荷。
驾驶员相关座椅设计考虑因素
1）座椅高度
车身高度较低的跑车H30较小（约150-250mm），而重型商用车H30较大（大于405mm）。如果座位太高，矮个人体脚会吊着，会很不舒适。地板到R点高度不应超过450mm。
2）坐垫长度
坐垫长度不足，将影响对驾驶员腿部支撑。腿比较长的驾驶员更喜欢长坐垫，但比较矮的女性坐垫过长，将无法使用座椅靠背。此外，坐垫长度较长，矮个女性操作踏板也比较困难。设定在大约440mm。
3）坐垫角度
坐垫应该向后倾斜5°~15°。这样允许使用者可以向后滑动，并且可以靠在椅背上分担自己躯干重量。
4）座椅宽度
女性的髋关节比较宽，所以座椅宽度应大于95百分位女性臀部尺寸。此外考虑到服装余量，推荐宽度450mm以上。
5）座椅靠背角度
乘用车，驾驶员靠背角度设定在20°~26°。商用车，为了最小化容纳驾驶员所占用的水平空间，且H30较高，因而驾驶人喜欢坐直，座椅靠背角度约为12°~18°。
6）椅背高度
最大座椅靠背高度可选5百分位女性肩部位置到坐垫高度，大约509mm。同时要考虑头枕相关安全法规要求，取决于头枕的设计。
7）座椅横向位置
要求驾驶人与门内饰板有足够的肘关节间隙。故从驾驶人中心线到门内饰板横向距离应大于95百分位男性肘间距的一半+肘关节间隙，以避免转动方向盘肘部摩擦内饰板。
8）扶手高度
扶手的设计可以减轻驾驶疲劳。两侧扶手尽量保持同一高度，以减少由于一边倾斜造成的不适。
9）填充
通过填充增加支撑面积来减小压力，约25mm的变形来分散在臀部和大腿上的压力。填充物也有助于在驾驶条件下缓冲车身振动带来的不适。
10）座椅导轨长度
为满足身高在5百分位女性用户到95百分位男性用户区间的人群都能舒适驾驶车辆，座椅导轨长度一般设置240mm左右。
座椅静态舒适度评价
静态舒适度是指车在静止状态下，人们在车内对座椅的感觉，主要与座椅人机布置参数、型面参数、材料质感等有关。
评价方式：体压分布测试
方法原理：压力测试垫均布压力传感器，通过处理压力信号生成压力云图或压力曲线图。
评价方法：将测试垫放置在测试座椅上，选取一组囊括 5 百分位女性到 95 百分位男性进行测试，每人进行三次测量，选取最优一次结果进行评价。统计结果。
若无异常应力集中点，接触压强变化均匀，压力峰值不大，且型面对称，则整体舒适度较好。
结语
在汽车设计过程中，座椅的确定至关重要。它不仅影响到整车设计和乘坐体验，还和安全紧密相关。更重要的是，座椅还要保证行车时的人员安全。
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