第一篇：汽車駕駛座椅安全人機設(shè)計（小編推薦）

汽車駕駛座椅安全人機設(shè)計

摘要：本文以人因分析為手段，以設(shè)計出公道的駕駛座椅來滿足駕駛員人體安全、舒適為設(shè)計目標，得到結(jié)論：駕駛座椅安全性設(shè)計應(yīng)著重考慮人（駕駛員）坐姿生理特性及人體對車內(nèi)振動、微天氣的反應(yīng)等兩大方面。并從主動安全性設(shè)計、被動安全性設(shè)計兩個方面詳盡分析了駕駛座椅安全性設(shè)計的思路，以期達到對汽車駕駛座椅的安全性設(shè)引計提供

一

定的指

導

作

用

。言

汽車中的座椅是影響駕駛與乘坐舒適程度的重要設(shè)施，而駕駛員的座椅就更為重要。舒適而操縱方便的駕駛座椅，可以減少駕駛員疲憊程度，降低故障的發(fā)生率[1]。汽車駕駛員座椅設(shè)計優(yōu)劣與否直接關(guān)系

到

駕

駛

質(zhì)

量。

本文以人因分析為手段，以設(shè)計出公道的駕駛座椅來滿足駕駛員人體安全、舒適為設(shè)計目標，得到結(jié)論：駕駛座椅安全性設(shè)計應(yīng)著重考慮人（駕駛員）坐姿生理特性及人體對車內(nèi)振動、微天氣的反應(yīng)等兩大方面。并從主動安全性設(shè)計、被動安全性設(shè)計兩個方面詳盡分析了駕駛座

椅

安

全

性

設(shè)

計的思

路。

1.人—座椅系統(tǒng)安全性設(shè)計中人的因素分析

任何系統(tǒng)實際上都是人機系統(tǒng)，人機系統(tǒng)包括人、機、環(huán)境三個方面[2]。顯然駕駛員-座椅也屬于人機系統(tǒng)研究的范疇。人機系統(tǒng)的安全模式多以人的行為為主體，即以人為本。對人機系統(tǒng)的研究始于第二次世界大戰(zhàn)。在設(shè)計和使用高度復雜的軍事裝備中，人們逐步熟悉到必須把人和機器作為一個整體，在系統(tǒng)設(shè)計中必須考慮人的因素。

1.1 人（駕駛員）坐姿生理特性分析（1）

坐

姿

時

脊

柱

形

態(tài)

人坐著時，身體主要由脊柱、骨盆、腿和腳支承。脊柱位于人體的背部中心，是構(gòu)成人體的中軸。人處于不同的坐姿時，脊柱形態(tài)不同，只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然狀態(tài)，才會減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，防止駕駛疲憊發(fā)生（2）

坐

姿

體

壓

分

。布

當座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布稱作坐姿的體壓分布[3]?？梢姡梭w壓分布包括座墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。① 座

墊

上的體

壓

分

布

根據(jù)人體組織的解剖學特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來分布，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少，自大腿部位時壓力降至最低值，這是座墊設(shè)計的壓力分布不均勻原則。圖1為坐姿時座墊上的體壓分布[4]。

圖 1坐姿時座墊上的體壓分布

② 靠

背

上的體

壓

分

布

靠背上的體壓分布也以不均勻分布，壓力相對集中在肩胛骨和腰椎兩個部位。從這兩個部位向外，壓力應(yīng)逐步降低。1.2 人體對車內(nèi)振動、微天氣的反應(yīng)（1）

人

體

對

振

動的反

應(yīng)

駕駛員坐在行使中的汽車上所承受的振動屬于全身振動的范疇。

有關(guān)研究表明，人體最敏感的頻率范圍為縱向振動4~8Hz，橫向振動1~2Hz。當外界振動接近器官的共振頻率時，即產(chǎn)生共振，振幅迅速增大，此時引起器官的生理反應(yīng)最大。外界振動傳進人體時所引起的增大或減弱效應(yīng)與身體在振動系統(tǒng)中的姿勢有關(guān)，一般來說，坐姿工作時，由于人腿的減振作用大大降低，抗振性要比站姿工作時差，特別是脊柱和胃部受到振動的損害，因此坐姿作業(yè)者輕易產(chǎn)生脊柱損傷和胃

病

這

兩

種

職

業(yè)

病。

振動對駕駛員操縱的影響主要表現(xiàn)為視覺作業(yè)效率的下降和操縱動作正確性變差。當振動頻率低于2Hz時，由于眼肌的調(diào)節(jié)補償作用，使視網(wǎng)膜上的映像相對穩(wěn)定，因此對視覺的干擾作用不大，但當振動頻率大于4Hz時，視覺作業(yè)效率將受到嚴重的影響，振動頻率為10~30Hz時，對視覺的干擾最大，振動頻率為50Hz、加速度為2m/s2時，視覺下降約50%。振動對操縱動作正確性的影響，主要是由于振動降低了手（或腳）的穩(wěn)定性，從而使操縱動作的正確性變差，而且振幅越大，影響越大。另外人體在振動環(huán)境中會加速疲憊過程。當振動環(huán)境中的振動特性處于人體神經(jīng)系統(tǒng)的敏感區(qū)域時，這種刺激頻繁傳進大腦皮質(zhì)，引起大腦皮質(zhì)細胞興奮。當達到一定限度時，皮質(zhì)細胞的工作強度將減弱，人就會感到疲憊，工作效率明顯下降。（2）

微

天

氣

研究表明[5],駕駛員在駕駛狀態(tài)下的舒適溫度為18℃～23℃，舒適濕度為40%～60%，代謝量為1.0～2.0met。座椅對人體熱環(huán)境的主要影響因素有：座椅表面的溫度和濕度。座椅表面的溫濕度特性將影響人體背部、臀部、下體等部位的散熱性能及皮膚的呼吸功能，當其溫濕度特性與人體生理性能不適應(yīng)時將引起人體局部不快感，從而加2.速駕人駛

體座

疲椅

憊安的全

形性

成設(shè)

。計

基于以上分析，以人體舒適性、安全性為目標進行駕駛座椅安全性設(shè)計2.1 主

動

安

全

。性

主動安全性是指汽車駕駛座椅防止事故的能力。汽車駕駛座椅的主動安全性設(shè)計主要從減輕駕駛員的疲憊進手進行分析設(shè)計，以滿足主動安全性要求。如前論述，主動安全性主要考慮公道的座椅尺寸設(shè)計、座墊上公道的體壓分布、靠背上公道的體壓分布等為駕駛員提供一個舒適的作業(yè)環(huán)境，減輕駕駛員的疲憊，從而保證駕駛座椅主動安全（性1）的座

設(shè)

椅

計尺

要寸

求設(shè)

。計

駕駛座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究把留意力集中在人體生理結(jié)構(gòu)特點對駕駛舒適程度的影響上，尋求最佳的座椅結(jié)構(gòu)型式、尺寸、輪廓外形及材料選擇。座椅尺寸設(shè)計[4][6]主要參數(shù)包括：椅面高度、寬度、深度、椅面傾角；靠背的高度、寬度和傾角。座椅尺寸設(shè)計涉及主要參數(shù)如圖2中所示。

A.持面高度B.持面寬度C.持面深度 D.金背高度Q.余背傾角盡持面

傾角

圖 2 座椅尺寸設(shè)計主要參數(shù)

椅面高度A：椅面高度定義為椅眼前緣至駕駛員踵點的垂直間隔。在設(shè)計時主要考慮到兩點：椅面過高會使大腿肌肉受壓，椅面過低就會增加背部肌肉負荷。駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。

椅面寬度B：在空間答應(yīng)的條件下，以寬為好。但對于汽車駕駛座椅來講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢，通常設(shè)計應(yīng)以滿足最寬人

體需要為準。椅面深度C：指椅眼前緣至靠背前面水平間隔。其尺寸應(yīng)滿足：腰部得到靠背的支承；椅眼前緣與小腿之間留有適當間隔，以保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。

靠背高度D及寬度：靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。靠背傾角α：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。椅面傾角β：指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動而是椅眼前緣向后傾。此角不易過大，否則會增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲憊。

通過以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。舒適坐姿的各關(guān)節(jié)的角度應(yīng)該滿足圖3中所示的要求角度[7]。

圖3舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度（2）座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了保證座墊上公道的體壓分布，座墊應(yīng)堅實平坦。太軟的椅子輕易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導致腰酸背痛的現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明[4]：過于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性，而且不易改變坐姿，輕易

差

生

疲

憊。

依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計時應(yīng)保證有靠背兩點支承即就是人體背部和腰部的公道支承。汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供外形和位置適宜的兩點支承，第一支承部位位于人體第5~6胸椎之間的高度上，作為肩靠；第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證乘坐姿勢下的近似于正常的腰弧曲線。（3）

座

椅

材

料

選

擇

座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個方面：振動舒適性以及座椅對人體熱環(huán)境的主要影響。座椅材料是座椅的主要減振元件，要想使座椅獲得較低的振動傳遞率，使座椅有較高的振動舒適性，必須采用合適的座

墊

和

靠

背

減

振

材

料。

根據(jù)駕駛室的微天氣環(huán)境，調(diào)整座椅表面的溫濕度特性，可以適當調(diào)節(jié)人體代謝，達到減輕疲憊的目的。如進步座椅材料的呼吸能力，增加材料的透氣性,在不同的季節(jié)條件、溫濕環(huán)境下使用不同的座椅面料，以及在中高檔汽車中采用主動透風式座椅,消除駕駛員在座墊表面和背部表面所產(chǎn)生的熱量，使人體與座椅接觸區(qū)保持適宜的溫濕度等措施均能改善座椅表面的溫濕度特性，減輕駕駛疲憊。2.2座椅振動舒適性設(shè)計

座椅材料是座椅的主要減振元件，那么在座椅振動舒適性設(shè)計時首先要考慮的就是從座椅材料的選擇上下功夫來保證座椅振動舒適性。座椅的結(jié)構(gòu)外形也不同程度的影響其振動舒適性。由于椎間盤有較大的壓縮潛力和很好的彈性，所以脊柱具有忍受較強的縱向振動的能力。在橫向上，脊柱只有前縱韌帶分別附在腰間盤的前緣和后緣并起一定的作用。因此，人體脊柱忍受橫向力的能力很低。在設(shè)計座椅時必須使其具有抵抗橫向振動的能力。座椅靠背后傾斜使腰部背部得到依靠，加之靠背襯墊的適度柔軟性，致使摩擦力增大，可緩沖橫向振動對人體的沖擊，同時靠背兩側(cè)稍隆起、椅面的外形(如圖2)兩邊向上隆起，也能減輕人體的橫向移動趨勢，使人感覺乘坐舒適。2.3 座

椅

空

間

位

置

設(shè)

計

座椅空間位置設(shè)計就是為了達到操縱舒適性的目標，而進行駕駛座椅空間位置設(shè)計以確保駕駛員有良好的視野，同時對汽車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板等操縱部件有恰當?shù)牟倏v要求間隔，以達到操縱舒適性的終極目的。圖4列出了駕駛作業(yè)空間設(shè)計的主要指標。

圖4駕駛作業(yè)空間設(shè)計的主要指標

2.4 駕駛座椅被動安全性設(shè)計

被動安全性是指事故發(fā)生時，保護乘員的能力。駕駛座椅作為安全部件，是汽車被動安全性設(shè)計的主要考慮部件之一?？紤]進步駕駛員的人身安全性，汽車駕駛座椅被動安全性設(shè)計目標為：

（1）在事故中要保證駕駛員處在自身的生存空間之內(nèi)，并防止其他車載體進進到這個空間；

（2）要保持駕駛員在事故發(fā)生時，保持一定的姿態(tài)，以使其他的約束系統(tǒng)能充分發(fā)揮其保護效能；

（3）在事故中，使得事故后果對駕駛員的傷害降低到最小限度。

目前采取的主要安全措施：進步座椅骨架強度，達到汽車駕駛座椅強度的要求值；設(shè)置座椅安全帶，使在緊急制動或正面撞車時不致將駕駛員碰傷；達到一定的阻燃要求，坐墊和靠背材料應(yīng)達到汽車內(nèi)飾材料燃燒特性技術(shù)要求的規(guī)定。3 結(jié)束語

從人機工程學的角度出發(fā)，進行汽車駕駛座椅的設(shè)計，使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動舒適性、操縱舒適性和安全性的必要手段。

目前，固然已有企業(yè)在利用人機工程學的研究成果來設(shè)計駕駛員座椅了，但對設(shè)計出來的駕駛座椅還不夠完善，因此建立一個從分析一設(shè)計的系列開發(fā)過程有著非常重要的現(xiàn)實意義。人機工程學 超市手推車案例分析

人機工程學——超市手推車設(shè)計案例分析 人機工程學——超市手推車設(shè)計案例分析

人一手推車系統(tǒng) ：手推組成超市手推車的功能是供人超市購物時運載貨物，方便顧客購物。就發(fā)揮超市手推車的功能作用而言，把人和超市手推車看成是一個系統(tǒng)整體是完全合理的。1．人與手推車部件的關(guān)系

車把人-車界面關(guān)系 ：車筐、車架、車輪、車架、車筐和車把是手推車的基本組成構(gòu)架。車輪和車架將車筐、車把固定在相互間正確的位置上，保證手推車的整體性，實現(xiàn)手推車的功能。從人機關(guān)系來看，車架、車筐和車把的位置和大小，與推車人的身高，推車手臂位置以及身體舒適度有關(guān)。2.人與車把關(guān)系

手推車把手的作用是承受人推車時的推力，使得手推車前進。為了使人省力和有舒適感，必須在推車人的體格與手推車元件的尺寸關(guān)系上下功夫，即研究人體上肢手臂與手推車把手之間的相互位置 關(guān)系。保證人在購物推車時的舒適度，才能使人購物時候心情放松愉悅。3.人與車筐關(guān)系

車筐是用來載放選好的商品的。人在購物時選好商品以后將商品從貨架上取下放到手推車的車筐中，購物結(jié)束后再將買到的東西從手推車中取出帶走。車筐的設(shè)計關(guān)鍵是要有合適的大小和能讓人感到舒適的位置。對于一些帶孩子購物的購物群體，還要滿足能夠保證孩子安全的需要。4.人與車架關(guān)系

車架是用來安裝車輪和支撐車筐的部件。車架下面裝上車輪能夠讓人輕松自然地推動手推車前進；同時車架上面安裝上車筐使人在選取商品時能夠有一個好的舒適感。在設(shè)計手推車各部件的時候，應(yīng)該著眼于推車人推車時身體能夠處于輕松、自然、舒適的狀態(tài)，這樣才可能設(shè)計出同推車人身體體格相適應(yīng)的手推車，才不會出現(xiàn)推車時推車人很累的現(xiàn)象。

二、影響手推車性能的人體因素 影響手推車性能的人體因素 手推車

1．人的體格因素。以身高為基本因素，手臂、腿、步幅等的長度與身高成比例，從而手推車的把手高度、車筐 高度、車架與人體間的距離就取決于身高。

2．人的平衡機能推車人本身的平衡機能也是影響手推車性能的重要因素，如果缺少平衡機能，哪怕是運動性能很好的手推車也不能平穩(wěn)前進；若人有很好的平衡機能，也可以掩蓋手推車設(shè)計上的某些缺陷。

3．人的手和握力人的手和握力，男性和女性，成年人和兒童，手的大小和握力都不相同。為了長時間握住把手推 車而不致使手有酸痛麻木的感覺，希望把手的設(shè)計能夠使人很輕松自然地就能推動車子。

4．人的疲勞人體疲勞和疼痛是對推車出力性能的不利因素，其產(chǎn)生原因有人體因素，也有手推車結(jié)構(gòu)因素。疲勞和疼痛一般是由于推車姿勢不合適，身體某些部位負擔過大等引起的。

三、手推車設(shè)計結(jié)構(gòu)要素分析 手推車設(shè)計結(jié)構(gòu)要素分析

影響手推車性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素。為了獲得手推車較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結(jié)合起來，以使人一車協(xié)調(diào)。

1．手把位置高度手推車車把位置高度設(shè)計，要按人的身高或肢體長度來考慮高度問題，則可使人省力和舒適。通常車把高度一般到人體腰部左右，這樣人推車時手臂會處于很輕松舒適的的狀態(tài)。2．車筐位置合適的車筐位置是由推車人選購貨物時往車里放選好的商品和從車筐里往外取商品的姿勢舒適度來決定的。

3．車架位置如果車架安裝的過于接近身體，則會使人在推車過程中兩腿不能自然前伸，步幅小于正常長度，容易使人產(chǎn)生疲勞；如果車架安裝的過于遠離身體，則會增加手推車把手長度，減弱手推車平穩(wěn)性。車架裝的過高會影響到車筐的大小和高度。

四、人一手推車動態(tài)特性分析人一手推車動態(tài)特性分析手推 1．動態(tài)穩(wěn)定性

手推車的動態(tài)穩(wěn)定是推動車的過程中的穩(wěn)定，是一種動態(tài)平衡的穩(wěn)定性。動態(tài)穩(wěn)定性影響到推車 行走中的動作，包括直進穩(wěn)定性和左右轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。顯然，穩(wěn)定性對手推車的使用是必不可少的特性。2．轉(zhuǎn)向特性

手推車的車輪與車架安裝時采用的方式可以使車輪在前后左右方向上任意轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向時只要內(nèi)側(cè)手臂施加拉力外側(cè)手臂施加推力就可使手推車轉(zhuǎn)向。

文：trolley 購物車是指超市等大型自選商場中，顧客用于暫時存放所選商品的一種手推車。購物車可分為：人字購物車，美式購物車，澳式購物車，日式購物車，平板購物車，塑料購物車等。人字購物車是現(xiàn)下中小型超市使用最廣泛的超市購物車，它相對于美式購物車來說更靈活小巧，適合于穿梭在狹小的貨架之間，但承重量的偏小與單一的存儲容積是其不足之處。美式購物車具有大容積，大承重量的特點。適合于超大型購物市場。不足之處在于無法進行物品分類，如果消費者購物種類繁多、物品之間又無法共存，將遇到麻煩。日式購物車巧妙得解決了物品分類的問題，為消費者購買繁雜物品時提供了方便；但不足之處也顯而易見，購物車承重量較小，容積較小。平板購物車同樣也解決了物品分類的問題，其承重 量也尚可，但容積太小，同時沒有可折疊的嬰兒椅，所以無法滿足部分大采購 量和攜帶嬰兒的消費者。現(xiàn)下大型賣場，超市等對于購物車的需求非常旺盛，購物車相對于環(huán)境及用戶的需求也在不斷的變化，發(fā)展。通過對不同類別的購物車的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)時下的購物車雖然各有特點及優(yōu)勢，但并沒有一個功能較齊全，能真正滿足不同消費者要求的產(chǎn)品。經(jīng)過比較分析，我們決定以美式購物車、人字購物車為基礎(chǔ)框架，通過改進、完善來創(chuàng)造出一個功能 更齊全，更能滿足消費者的購物車產(chǎn)品。黃金購物車自行購物兩用車該產(chǎn)品的特點一目了然，貴重的金屬材質(zhì)配以奢華的鉆石水晶鑲嵌，給購物者極大的視覺沖擊和心理滿足感，對于促進消費有別樣的作用新穎的創(chuàng)作，將自行車和購物車巧妙地結(jié)合在一起。精巧的折疊設(shè)計令人稱贊，將購物的分類問題也解決，缺點在于承重力不足。功能強大的購物車，可以攜帶很多小筐子以及袋子，并且在需要的時候可以再延長，而且它有電力裝置，可以駕駛我國復原遼闊，不同地區(qū)人群的人體各部位尺寸有較大的差異。其中身材較高的地區(qū)有黑龍江、吉林、遼寧、河北、山東、山西、內(nèi)蒙、寧夏、青海等地；中等身材的地區(qū)包括新疆、甘肅、陜西、江西、湖 北、安徽、江蘇、浙江等地；身材較矮的地區(qū)有四川、云南、貴州、廣東、廣西等地；河南等介于較高與中等身材地區(qū)之間，湖南、福建則介于中等與較矮身材地區(qū)之間。成人男子伸直手臂右手在不同的水平角度的鉛垂平面內(nèi)所能達到的范圍。不同的工作姿勢，舒適的工作面高度不同手的操作力一般成年男子的瞬時最大拉力約為700N，女子約為380N，男子瞬時的最大握力約為560N，女子約為310N。手的運動手的運動速度變化很大，一般在5800mm/s范圍內(nèi)，手的運動速度與運動習慣有密切關(guān)系，一般運動的習慣方向，也就是手運動速度快的方向。結(jié)構(gòu)主體以綠色為主：綠色在可見光譜中波長居中，是令人感到舒服的休息色，人在綠色的環(huán)境中，皮膚的溫度可以降低 1~2?C，呼吸均勻有寧靜、清新的感覺，可以給消 費者一個輕松的購物氛圍。通過人機數(shù)據(jù)測量，我們把購物車的整體尺寸定格 在840×570×970（mm）以美式購物車為框架，增加滑動板，以滿足使用者購物分類的需要以醒目的顏色為主色調(diào)，刺激人的興奮，增加購物車的色彩情感。

人字購物車

日式購物車

美式購物車

澳式購物車

第二篇：基于人機工程的汽車駕駛座椅研究的文獻綜述

基于人機工程的汽車駕駛座椅研究的文獻綜述

摘要：

汽車駕駛座椅設(shè)計中人機工程至關(guān)重要，而相關(guān)的研究論文不在少數(shù)。本文對關(guān)于人機工程汽車駕駛座椅研究的論文進行匯總分析和對比，探索汽車駕駛座椅設(shè)計中考量人機因素的普遍狀況，得出汽車駕駛座椅設(shè)計的最普遍的設(shè)計規(guī)范，以及其中的規(guī)律和方法。并提出作者對于汽車駕駛座椅人機工程方面未來發(fā)展的可能性展望。

關(guān)鍵詞：汽車駕駛座椅；人機工程；設(shè)計規(guī)范；文獻綜述；

1.引言

汽車已經(jīng)深入人們生活，成為人們?nèi)粘３鲂械谋貍涔ぞ咧?。汽車在帶給人們方便的同時，交通事故卻頻繁發(fā)生。專家預(yù)估我國到2020年汽車保有量將達到2.5億輛。而我國交通事故已成為危害人類健康和社會發(fā)展的重大問題，也是我國人群傷害死亡的第一原因。其中影響駕駛員安全駕車的重要因素就是汽車駕駛座椅。在這樣的背景下，本文從人機工程角度對汽車座椅設(shè)計相關(guān)的論文進行分析和對比，以期得出汽車駕駛座椅設(shè)計的最普遍的設(shè)計規(guī)范，以及其中的規(guī)律和方法。

人機工程學是一門新興的邊緣科學，又是一門多學科的交叉學科。它致力于探究“人、機、環(huán)境系統(tǒng)”之間的相互作用和關(guān)系。研究的目的則是通過各學科知識的應(yīng)用，來指導工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設(shè)計和改造，使得作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性得以提高。善于利用人機工程的手段來指導汽車駕駛座椅設(shè)計，將極大提高駕駛員的操控效率和安全系數(shù)。

2.駕駛座椅人機因素對于駕駛安全的影響

汽車駕駛員在長時間駕駛后（持續(xù)約4個小時后），身體生理和心理方面的機能將下降，同時駕駛員的大腦也會反應(yīng)遲鈍，這將直接影響到駕駛操作。這些癥狀的出現(xiàn)是在駕駛者無意識的情況下出現(xiàn)的，往往駕駛員自身并不能及時意識到。駕駛座椅作為駕駛員直接的載體，對駕駛體驗關(guān)系頗為緊密。2.1 駕駛座椅人機因素對于駕駛員疲勞度的影響

“駕駛疲勞”是交通安全隱患最大的因素，交通事故中超過一半的事故都是因此而引起的。其影響因素主要因為駕駛員的坐姿、駕駛座椅的震動、溫度、濕度等。

駕駛員的坐姿是由“駕駛員自己的主動坐姿”和“駕駛座椅的形態(tài)而導致的被動坐姿”這兩個方面決定的。駕駛員可以主動調(diào)整自己的坐姿來達成特定的操作目的等，但是主動坐姿是費力的，需要駕駛員刻意去完成。汽車駕駛過程中更多的姿態(tài)是由駕駛座椅的形狀決定的，駕駛員的身體會被動去適應(yīng)座椅的姿態(tài)，達到最省力舒適的坐姿。這是駕駛座椅的人機因素對于駕駛過程的重要影響。不合乎人機關(guān)系的駕駛座椅將增加駕駛員的身體負擔，更容易導致駕駛疲勞，增加事故發(fā)生率。并且不貼合身體的座椅長時間使用將使駕駛員患上身體疾病。

而駕駛座椅對于跑運輸?shù)拇筘涇囻{駛員不但承擔駕駛輔助的功能，在夜間休息的時候又充當休息睡覺臨時的床，駕駛座椅的舒適度和可調(diào)節(jié)性就更加重要。2.2 駕駛座椅人機因素對于汽車操控的影響

汽車座椅一方面要貼合駕駛員的臀部和背部，另一方面也要給考慮到駕駛操作的便利性。駕駛座椅為了達到操縱方便性和舒適性的要求，必須對座椅空間位置進行設(shè)計?！白岏{駛員有開闊的視野范圍，對方向盤、離合踏板、制動踏板等操作部件有合適的距

【2】離，以便駕駛員能夠方便舒適地操作”。在進行駕駛座椅設(shè)計的時候，座椅的高、寬、傾斜度、座深，靠背的高度、與座面的夾角等按照舒適坐姿選擇。同時也要預(yù)留座椅在水平方向和垂直方向的調(diào)節(jié)量。對于大貨車，需要考慮到駕駛員在車上睡覺的情況，座椅的可變形性十分重要，可以充當臨時的床，給予駕駛員最舒適的駕車體驗。

3.汽車駕駛座椅的人機工程學分析

3.1人機關(guān)系定性分析

要提高駕駛座椅的舒適度和安全性，是需要多方面的考量的。歸根究底，汽車的駕駛者是人，汽車座椅的設(shè)計和制造也是為了更好地方便人而展開的，因此，“人性化”是進行汽車座椅設(shè)計的最重要的前提條件[5]。從人出發(fā)來思考駕駛座椅的設(shè)計，是基本的出發(fā)點。因此該設(shè)計就不僅需要對人機尺寸方面的數(shù)據(jù)進行研究，也需要對整個駕駛體驗過程中，座椅帶來的所有觸點進行分析。3.1.1 身體貼合度和壓力分布分析

首先駕駛座椅也是座椅的一種，其關(guān)于座椅舒適性的規(guī)范與普通做一是一致的。關(guān)于一般座椅人機研究的論文指出：“良好坐姿的必要條件是將最適當?shù)膲毫Ψ植加诒臣?/p>

[9]椎骨之間的椎間盤上，并將最適當、最均勻的靜負荷量分布于所附著的肌肉組織上”。必須對人體的坐姿生理特性進行分析研究：坐姿時的脊柱形態(tài)；坐姿的體壓分布；座墊上的體壓分布；靠背上的體壓分布。[1]

（1）坐姿時的脊柱形態(tài)。人處于不同的坐姿時，脊柱形態(tài)不同；只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然狀態(tài)，才會減少腰椎的負荷及腰背部肌肉的負荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。

（2）坐姿的體壓分布。當座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布，稱作坐姿的體壓分布；它包括座墊上的和靠背上的兩種體壓分布。

（3）座墊上的體壓分布。根據(jù)人體組織的解剖學特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此，座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來分布，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少，至大腿部位時壓力降至最低值，這是座墊設(shè)計的壓力分布不均勻原則。

（4）較好的背部和腰部的合理支承:汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點支承，第一支承位于人體第 5 ～ 6 胸椎之間的高度上，作為肩靠能減輕頸曲變形;第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠，能保證乘坐姿勢下近似于正常的腰曲弧線。[2] 3.1.2 駕駛座椅的穩(wěn)定性

駕駛座椅的穩(wěn)定性包括 “整體穩(wěn)定性”和“橫向穩(wěn)定性”[2]。整體穩(wěn)定性是指駕駛座椅盡可能貼合駕駛者，對駕駛員的身體進行包裹，從而保證在汽車駕駛過程中座椅作為一個最穩(wěn)固的支點。駕駛過程中駕駛員隨時都要面對復雜的路況和突發(fā)情況，駕駛員對于座椅力的作用是多角度的。這就必須引出第二個概念：橫向穩(wěn)定性。它主要指的是在進行駕駛的過程中，駕駛員一定避免不了遇見轉(zhuǎn)彎的路段，而汽車進行轉(zhuǎn)彎的時候，人體承受的橫向加速度會讓駕駛員的身體出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象。為了讓駕駛員的身體更加端正，在轉(zhuǎn)彎的時候也盡可能地保證身體的穩(wěn)定性，就要在座椅的兩邊進行加高，這樣盡管駕駛員承受著橫向加速度，兩跨和大腿也可以將身體支撐住，保持駕駛的穩(wěn)定。[5] 3.1.3 駕駛座椅的材質(zhì)

支撐乘員的身體是座椅的基本作用，它不只是一把安樂椅，將座椅表面設(shè)計堅硬一些可以防止疲勞，但硬度過高則會與身體貼合感差，反而會壓迫身體的某一部分，使人過快地感到疲勞。

支撐駕駛員的身體是駕駛座椅基本的功用，雖然人機工程的目標之一是追求駕駛的舒適性，但是對于駕駛汽車來說安全才是第一位的。如果駕駛座椅的材質(zhì)過于柔軟，則容易導致安逸疲勞。而硬一些的座椅相比較于軟一些的座椅能夠更大程度地減輕駕駛員的疲勞感。應(yīng)當綜合考慮汽車座椅與駕駛者的貼合度，合理地控制座椅設(shè)計的軟硬，在保證駕駛者不易疲勞的前提下，避免座椅與駕駛者不貼合的情況發(fā)生，設(shè)計出緩解疲勞的硬座椅。[5]。此外，合適的材質(zhì)選擇將有良好的透氣性，對于長時間將身體貼于座椅上的駕駛員來說，這是提升舒適度的必要考量。3.1.4駕駛座椅的振動和溫度

駕駛員與駕駛座椅并不是完全獨立的兩個物體，而是一個典型的人機系統(tǒng)。振動和溫濕度對于整個系統(tǒng)的影響也十分重要，這是外部環(huán)境對于這個人機系統(tǒng)的影響。

（1）汽車駕駛座椅的設(shè)計不同于普通座椅設(shè)計，因為汽車在駕駛中不可避免要產(chǎn)生振動，而這個振動對于駕駛員的影響也是很重要的一方面。駕駛員承受的振動屬于全身振動的范疇。有關(guān)研究表明，人體最敏感的頻率范圍為縱向振動4～8 Hz，橫向振動1～2 Hz。當外界振動接近器官的共振頻率時，振幅迅速增大，此時引起器官的生理反應(yīng)最大。振動對駕駛員操作的影響主要表現(xiàn)為視覺作業(yè)效率的下降和操作動作準確性變差。當達到一定限度時，皮質(zhì)細胞的工作強度將減弱，人就會感到疲勞，工作效率明顯下降。[1]因此要求駕駛座椅的設(shè)計有良好的共振頻率、靜態(tài)剛度和衰減特性。

（2）溫濕度。人體處于高濕度和高溫度的情況下，往往會感到身體不適，同時也將影響駕駛的持久度。研究表明[1]，駕駛員在駕駛狀態(tài)下的舒適溫度為18～23℃，舒適濕度為40%～60 %，代謝量為1.0～2.0 met，高于或低于這個范圍都會增加駕駛員的疲勞程度。駕駛座椅對駕駛員人體熱環(huán)境的影響主要來源于座椅外表面的溫度和濕度。座椅的外表面直接與人體接觸，接觸到人的背部、臀部和腿部等。這將直接影響到人體的散熱性能和皮膚的呼吸功能。如果溫濕度不適宜，將加速人體疲勞感的形成。3.2 人機關(guān)系定量研究

3.2.1 駕駛座椅的壓力測試和接觸面積研究

基于壓力分布實驗的汽車座椅人機形態(tài)研究[3]的論文中指出：壓力分布實驗是目前國內(nèi)外研究汽車座椅舒適性的主要方法之一，通過壓力分布實驗，可以得到接觸面積、最大壓強、平均壓強和不對稱系數(shù)等8 個壓力分布指標，其中，接觸面積、峰值壓強和平均壓強最能直觀地反應(yīng)乘坐的舒適度。并且文章中用三款座椅進行壓力測試，如圖1所示。

圖1 三款座椅照片

座椅靠背縱切面曲線及坐墊中心縱冠面曲線，形態(tài)如圖2所示，其中B座椅的人及形態(tài)最為明顯，A座椅次之，C座椅再次之。

圖2 三款座椅的人機曲線

三款座椅的基本尺寸如表1所示：

表1 三款座椅的尺寸

該實驗對6個人（4男2女）進行實驗，得出的接觸面積對比圖如圖3所示：

圖3 接觸面積對比圖

平均壓強對比如圖4所示：

圖4平均壓強數(shù)據(jù)對比

該實驗最終對三款椅子的舒適度總評成績?yōu)锳座椅6.07435，B座椅6.71245，C座椅5.640275。實驗結(jié)論為：A 款座椅的在人機形態(tài)方面只注重了坐墊的設(shè)計，而靠背的設(shè)計缺有欠缺，尤其是A 款座椅的腰部支撐，下腰部骶骨處位置空缺，因此造成了靠背接觸面積與坐墊的關(guān)系成正比變化。B 座椅在人機形態(tài)方面，其靠背的高度有所增加，因此背部的接觸面積與人體能較好的貼合，并且隨著身高的改變而增大背部的人機接觸面，因此可知，靠背尺寸高一些、人機形態(tài)更貼合的座椅擁有更高的舒適性。C 款座椅的這種特殊性還需要進一步分析原因。但是，缺少人機形態(tài)的造型，使人機接觸面通過人體壓力自然形成的情況會降低舒適感。[3] 這個實驗中舒適度主要與接觸面積相關(guān)，接觸面積越大，平均壓強將減小。對于特定的駕駛者來說，單位面積所受到的壓強也將減小。而合理的駕駛座椅設(shè)計不僅要考慮審美上的愉悅，而是需要經(jīng)過人機工程實驗的反復檢測才能確定最理想的形態(tài)。從而緩解駕駛員的疲勞程度，獲得更好的駕駛體驗。

而從汽車座椅靜態(tài)舒適度研究[6] 中可以得知人體在坐墊上最適宜的體壓分布圖，如圖5所示。

圖5 人體在坐墊上最適宜的體壓分布圖

從圖中可以明顯的看到人的臀部收到的壓力最為集中，通過座椅形態(tài)的設(shè)計來分解臀部壓力集中部位的壓力是至關(guān)重要的。3.2.2 駕駛座椅的人機尺寸研究

駕駛員的最佳坐姿是臀部離開座椅的靠背并輕微前移，論文汽車駕駛座椅人機工程設(shè)計[3]中對于人機尺寸進行了客觀測量，并依照國標進行修正。舒適駕駛坐姿的人體生理角度值如圖6所示：

圖6舒適駕駛坐姿的人體生理角度示意圖 舒適駕駛坐姿的人體生理角度值如表2所示：

表2 舒適駕駛坐姿的人體生理角度值

并進一步經(jīng)過研究實驗得出汽車座椅外觀尺寸與設(shè)計依據(jù)，如表3所示。

表3 汽車座椅外觀尺寸與設(shè)計依據(jù)

4.討論和展望

4.1 駕駛座椅人機尺寸的意義和進一步研究的方向

通過對這些文獻的研讀和分析，進一步認識到汽車駕駛座椅設(shè)計的難度和重要性。座椅的人機考量從靜態(tài)尺寸的研究中發(fā)現(xiàn)舒適度與座椅形態(tài)設(shè)計之間的緊密關(guān)聯(lián)，未來對于駕駛座椅的設(shè)計不但要從外觀方面出發(fā)，更要參照國家標準和現(xiàn)有文獻進行人機方面的修正。座椅設(shè)計模型樣品也要進一步進行對比實驗研究，通過壓力分布和平均壓強的測量，并進一步優(yōu)化座椅造型，如此反復進行，直到達到較為均勻的壓力分布。從而幫助駕駛員減輕身體負擔，給予更舒適的支撐和保護。

但是進一步展望未來駕駛座椅研究，會發(fā)現(xiàn)目前的研究基本都是基于靜態(tài)的人機尺寸研究，雖然有關(guān)于動態(tài)的人機尺寸研究的描述，但是研究內(nèi)容并不深入。而駕駛員在駕車的過程中，往往會有除了主任務(wù)“駕駛”之外的副任務(wù)，比如看手機、看地圖、聽音樂等等。這些行為的作用范圍是否在駕駛員的合理人機范圍之內(nèi)，是否會對駕駛員的駕駛產(chǎn)生負面影響而導致事故，這些都還有待研究驗證。另外，路況和身邊人、物品對于駕駛員的的影響和干擾都是不可忽視的影響因素。4.2 駕駛座椅可變形性分析和展望

駕駛座椅人機研究還有待深入考慮可變性帶來的一系列變化和影響。一方面因為不同人的身高、體重、身材等不盡相同，對于可變形性座椅的需求顯現(xiàn)出來；另一方面，對于跑長途的駕駛員，往往需要在駕駛座椅上短暫休息或者睡覺，這時候駕駛座椅需要臨時變形成床的姿態(tài)。這兩方面都要求駕駛座椅需要進行可變形性的人機工程研究。以期得出可變性座椅對于不同身材駕駛員身材的匹配方法和可行性，以及可變形性駕駛座椅睡姿的人機工程分析。這些將有助于構(gòu)建更加舒適、便捷、安全的駕駛體驗。

5.結(jié)論

本文通過對汽車駕駛座椅人機工程方面論文的匯總和研讀，明確了駕駛座椅設(shè)計時既要考量身體貼合度、穩(wěn)定性、材質(zhì)、振動和溫度這些因素，又要進一步定量研究座椅的平均圧力分布情況，以指導座椅的造型設(shè)計。同時對未來的駕駛座椅的動態(tài)尺寸研究和可變形性研究進行了思考和展望。運用人機工程的方法將使汽車座椅的設(shè)計從生理指標的數(shù)據(jù)化、定量化進行研究，座椅的舒適度、便捷性、合理性以及安全性都將得到更好的保障。

參考文獻

1.基于人機工程學的抗疲勞汽車座椅設(shè)計_馮飛燕 2.基于人機工程學的汽車座椅設(shè)計研究_田福松 3.基于壓力分布實驗的汽車座椅人機形態(tài)研究_張萍 4.汽車駕駛座椅人機工程設(shè)計_沈青 5.汽車座椅的人機工程學分析_陳杰 6.汽車座椅靜態(tài)舒適性研究_張?zhí)m

7.基于人機工程學的汽車座椅設(shè)計研究_庫拉什_沙亞別克 8.基于人機形態(tài)的汽車座椅舒適性研究_文雅 9.基于人機工程學的座椅設(shè)計研究綜述_羅劍英

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

第三篇：人機工程學駕駛室座椅設(shè)計

人機工程學的車內(nèi)座椅設(shè)計

題 目： 基于人機工程學的車內(nèi)座椅設(shè)計 班 級： 09鐵道車輛2班 姓 名： 屈難平學 號: 20097831 基于人機工程學的駕駛室座椅設(shè)計

摘 要

以人機工程學的理論為基礎(chǔ),介紹了座椅設(shè)計中座高、座寬、座深、座面傾角、靠背高度靠背傾角等座椅靜態(tài)參數(shù)的選取原則,以某輕卡座椅為例,用Pro/E建立座椅的模型,導入Man-neQuinPRO10。2中進行人機分析,并結(jié)合實例對座椅的各靜態(tài)參數(shù)進行選取。

關(guān) 鍵 詞:人機工程學;輕卡座椅;舒適坐姿;建模分析

人機工程學是一門邊緣學科,主要研究工程技術(shù)如何與人體尺寸、生理及心理特征相適應(yīng)。在

輕卡駕駛室座椅的設(shè)計中,主要研究如何使座椅符合人體尺寸的需求,給駕駛員帶來舒適感,降低駕駛疲勞度,提高駕駛的安全性,同時也能大大防止駕駛員由于不正確的駕駛姿勢而導致的脊椎變形,以及由此引發(fā)腰痛、腰肌勞損等職業(yè)病。1.舒適坐姿的生理特征

圖1所示為人體在各種不同姿勢下腰椎的彎曲形狀。曲線B表示人體松弛側(cè)臥時,脊柱呈自然彎曲狀態(tài);曲線C是最接近人體脊柱自然彎曲狀態(tài)的坐姿;曲線F是當人體的軀干與大腿的夾角呈90°時的情形,此時脊柱嚴重變形,椎間盤上的壓力不能正常分布。因此,欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然彎曲形態(tài),軀干與大腿之間必須有大約135°的夾角,并且座椅的設(shè)計應(yīng)使坐者的腰部有適當?shù)闹?以使腰曲呈弧形自然彎曲狀態(tài),腰背肌肉處于放松狀態(tài)人坐著時,大腿和上身的質(zhì)量必須由座椅來支承。人體結(jié)構(gòu)在骨盆下面有2塊圓骨,稱為坐骨結(jié)節(jié),如圖2所示。這2塊小面積能夠支持大部分上身的質(zhì)量。覆蓋在它們外面的皮膚能獲得豐富的動脈血液供應(yīng),就像腳底一樣。而在臀部的邊緣部分,血液循環(huán)則大不一樣,這部分靜脈較多(包含較少的氧)。當人坐著的時候,覆蓋著坐骨結(jié)節(jié)的皮膚能夠更好地經(jīng)受持久的壓力。因此,座面上的臀部壓力分布在坐骨結(jié)節(jié)處最大,由此向外壓力逐漸減小,直至與座面前緣接觸的大腿下部,此處壓力為最小。座墊的柔軟程度要適當,坐骨部分的座墊應(yīng)當是支承性的,它要承受加在座位上的大約60%的質(zhì)量,而其余部分則應(yīng)當比它更柔軟些,以便能夠把質(zhì)量分布在更大的面積上。座椅靠背上的壓力分布中,肩胛骨和腰椎骨2個部位應(yīng)最高,此即靠背設(shè)計中所謂的“兩點支承”準則。在靠背的兩點支承中,上支承點為肩胛骨提供憑靠,稱為肩靠,其位置處于第5-6節(jié)胸椎的高度；下支承點為腰曲部分提供憑靠,稱為腰靠,其位置處于第4-5節(jié)腰椎的高度。

圖1 人體在各種不同狀態(tài)下腰椎的彎曲形狀 圖2 股骨正常位置

腿的主動脈緊靠著大腿下表面和膝蓋的后面,在這個部位上,任何持續(xù)的壓力都會給人造成極端的不舒適和腫脹感覺,需要借助于適當減短座深、把座墊前緣修圓和采用較軟的泡沫塑料座墊等措施來防止這種情況發(fā)生。同時,還要使座面離地板的高度足夠低,以便使腳能踩著地板,讓人的這個重要部位感覺不到有任何壓力。坐骨下面的座面應(yīng)當是近似水平的。圖2表示帶有股骨的骨盆部位的前視圖,從圖中可看出股骨在股節(jié)中從連接骨盆的球孔向外伸去。用平坦的座面,股骨的這一部分在坐骨平面之上,因此不承受過分的壓迫。但是,如果座面是斗形的(圖3),則彎曲的座面會使股骨趨于向上轉(zhuǎn)動(箭頭所示)而受載,造成髖部肌肉承受反常的壓迫,從而引起不舒適感。故需注意避免采用斗形座面。應(yīng)當注意斗形的座面不論從什么觀點看,都是不適用的,因為它不能適應(yīng)人體大小的整個系列,它還把身體質(zhì)量平均地分配在整個臀部,而不是讓較多的質(zhì)量集中在坐骨結(jié)節(jié)部位。

圖3 斗形座位將股骨推向上方

使股骨處于受載狀態(tài),舒適的坐姿,應(yīng)保證腰曲弧處于正常自然狀態(tài),腰背肌肉處于松弛狀態(tài),從上體通向大腿的血管不受壓迫,保持血液正常循環(huán)。因此,最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移,使上體略向后傾斜,體腿夾角保持在90°-115°。小腿向前伸,大腿與小腿、小腿與腳面之間也有合適的夾角,如圖4示,10°<θ1<20°;15°<θ2<35°;80°<θ3<90°;90°<θ4<115°;100°<θ5<120°;85°<θ6<95°。針對具體情況,在舒適范圍內(nèi)選取合適的角度。

圖4 舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度 輕卡座椅靜態(tài)參數(shù)的選取

1)座高。座高指地面至座面上坐骨支承處的高度。座椅高度應(yīng)該使駕駛員大腿接近水平,小腿自然放置。如果座面過高,就會導致小腿懸空,使大腿肌肉受椅面前緣壓迫,腿部血液循環(huán)受阻,小腿麻木腫脹;座面過低會增加背部肌肉負荷。所以座高的設(shè)計先要考慮較小身材的操作者。

2)座寬。座寬應(yīng)滿足臀部就坐所需的尺度,使人能自如地調(diào)整坐姿,座寬取值時應(yīng)適當大于臀寬。通常以大身材女性的臀寬尺寸上限為設(shè)計依據(jù),以滿足能容納身材粗壯者的需要。由于駕駛室空間的限制,座寬尺寸不能太大,以免影響變速操縱桿、停車制動桿等的尺寸和操作。

3)座深。座深是指椅面的前后距離。正確的設(shè)計應(yīng)使臀部、腰部都得到支持,座面前緣與小腿間應(yīng)留有適當?shù)木嚯x,保證小腿可自由活動。座深不宜太大,防止矮小身材的人坐上之后,座面前緣壓迫膝窩處的壓力敏感部位,迫使人前移,背部得不到靠背支持,產(chǎn)生極度不適。如果要得到靠背的支持,則必須改變腰部正常曲線,也會產(chǎn)生不舒適。為了滿足大多數(shù)人的需求,座深應(yīng)按較小百分位的群體設(shè)計。這樣,身材矮小的人能夠坐著舒適,身體高大的人也只要小腿能得到穩(wěn)定的支持,就不會在大腿部位引起壓力疲勞。

4)座面傾角。座面傾角是座面與水平面夾角。座面后傾可以起到2個作用:一是由于人體重力作用,使坐者軀干后移,使背部抵靠靠背,以獲得支持,從而使背肌得到放松,降低背部靜壓;二是防止坐者從座面前緣滑出座面,這對在常處于顛簸環(huán)境中的駕駛員尤為重要。但如果座面過分后傾,在進行駕駛操作時,脊椎因身體前屈而會被拉直,破壞正常的腰椎曲線,形成一種費力的姿勢,同時還會壓迫腹部,長期駕駛會造成生理上的傷害。因此傾角不能太大,一般為4°-8°。

5)靠背的高度?？勘车墓τ檬潜３旨怪哂幸环N輕松的姿勢。由于每個人的脊柱長度不同,身材也不完全相同,每個人的脊柱曲度變化存在著一定的差異,使靠背高度與其形狀之間出現(xiàn)了復雜的關(guān)系。靠背按其高度不同可分為低靠背、中靠背、高靠背及全靠背4類。低靠背為一點支承,只支承腰部;中靠背也是一點支承,支承在胸椎;高靠背為兩點支承,靠背下部支承于腰椎、上部支承于肩腳骨上;全靠背為三點支承,除支承于腰椎及肩胛骨之外還設(shè)有頭枕?？勘车某叽缰饕c腰部、肩部、頭部的高度(決定靠背高)和寬度(決定靠背寬)有關(guān),確定高度時還應(yīng)計入座椅的有效厚度。6)靠背傾角?？勘硟A角指坐面與靠背的夾角。從保持正常自然形態(tài)的脊柱、增加舒適感角度看,靠背傾角取115°左右較為合適。3 座椅Pro/E建模實例分析

用Pro/E建立座椅的模型,然后導入ManneQuinPRO10.2中進行人機分析。ManneQuinPRO10.2的主要功能是:能為產(chǎn)品作人性化設(shè)計和評估提供3D的人體模型,可以對此人體模型作多種姿勢變換,進行全方位的模擬驗證。在進行分析之前,了解坐姿的人體尺寸是非常重要的。坐姿人體尺寸包括11項,如圖5所示,表1列出了我國成年人的人體坐姿尺寸。

圖5 坐姿人體尺寸 表1 坐姿人體尺寸

下面結(jié)合實例對座椅的各靜態(tài)參數(shù)進行分析: 1)座高。為了滿足大身材駕駛員的需求,應(yīng)該取P99男性的人體尺寸進行計算研究。前面已經(jīng)提過,駕駛員操縱腳踏板時,小腿與大腿間的舒適夾角應(yīng)為110°-120°,以120°為優(yōu),如圖6所示。根據(jù)圖

5、表2可知AB代表坐深,P99男性的坐深A(yù)B為510 mm;BC為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。根據(jù)公式:AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos120°,即AC2=5102+4932-2×510×493×cos120°=754 579,求得AC≈869 mm。實例中的輕卡駕駛室中DC為840 mm。根據(jù)勾股定理:AD2=AC2-CD2,即AD2=8692-8402=45 361。求得AD≈214mm就是舒適的座椅高度。實例的座椅的高度為200 mm,與214 mm的相差不大。用Pro/E建立如圖7所示的座椅三維模型,然后導入ManneQuin-PRO10。2中,采用P99男性的人體3D模型進行分析,可得知當人坐在高度為214 mm座椅上時,大腿與小腿夾角是120°,所以本例的輕卡座椅的高度是合理的。

2)座寬。根據(jù)P99的女性坐姿臀寬400 mm,再加上著裝功能修正量13 mm,座椅的座寬應(yīng)為413 mm較佳。本例輕卡駕駛座椅的座寬尺寸為510 mm,大于413 mm。建模分析如圖8所示,座椅寬度大于P99的女性坐姿臀寬,因此,該輕卡的坐 寬是較為合理的,能滿足更大部分人群的使用。

3)座深。根據(jù)P5的女性人體坐深401 mm,再加上著裝修正量,座深應(yīng)為415 mm左右。本例輕卡座椅的座深為460 mm,建模分析如圖9,看到小身材尺寸的女性的膝窩處的壓力敏感部位受到座面前緣的壓迫,所以建議縮小座深,改為415 mm左右。

圖6 小腿與大腿夾角

圖7 座椅高度分析驗證

圖8 座寬分析驗證

4)座面傾角。由圖9可知,該輕卡的座面傾角為5°。汽車駕駛座椅座面傾角一般為7°-12°,為了避免駕駛員因顛簸而滑出座椅,建議將座面傾角改為15°左右。

圖9 座深、座面傾角分析驗證

5)靠背高度。本例的座椅是三點支承的全靠背座椅。查詢GB/T14774─93《工作座椅一般人類工效學要求》可知,腰靠距座面的高度取165-210mm,腰靠圓弧半徑取為400-700 mm,推薦值為550 mm。如圖10所示,本例座椅的腰靠高度在170 mm左右,其表面為接近于平面的大圓弧?？勘掣叨葹?48 mm,表面弧度的設(shè)計與人體在正常狀態(tài)下的脊椎彎曲吻合度較大,因此其設(shè)計是較為合理的。

6)靠背傾角。本例的座椅靠背傾角調(diào)節(jié)范圍是:向后8°,向前7°。如圖10所示,靠背傾角為100°,向前調(diào)節(jié)后可達到93°,向后調(diào)節(jié)可達到107°,即本例的座椅靠背傾角范圍是93°-107°。查詢GB/T14774─93《工作座椅一般人類工效學要求》可知,靠背傾角取95°~115°。所以靠背傾角的度數(shù)也在合理的參數(shù)范圍之內(nèi)。

圖10 座面傾角、靠背高度分析驗證

參考文獻

[1] 丁玉蘭。人因工程學[M]。上海:上海交通大學出版社,2004。

[2] 毛恩榮,張紅,宋正河。車輛人機工程學[M]。北京:北京理工大學出版社,2007。

[3] 賴維鐵。管理工效學[M]。長沙:湖南人民出版社,1988。

[4] 陸劍雄,張福昌,申利民。坐姿與座椅設(shè)計的人機工程學探討[J]。人類工效學,2005,11(4):44-49。

[5] 史慧麗。轎車駕駛座椅的人機工程學研究與設(shè)計[D]。濟南:山東大學,2005。

第四篇：安裝兒童汽車安全座椅方法

安裝兒童汽車安全座椅方法

現(xiàn)在兒童在乘坐汽車的時候都要坐在專用座椅里。下面帶來安裝兒童汽車安全座椅方法。

兒童安全座椅固定方式

LATCH是“Lower Anchors and Tethers for CHildren”的簡稱，中文翻譯起來很生硬，叫做「兒童使用的下扣件和拴帶」，從2002年9月1日，美國便規(guī)定幾乎所有種類的轎車必須提供LATCH系統(tǒng)的兒童安全座椅固定方式。它與歐洲標準的ISO FⅨ固定方式最大的區(qū)別是連接方式并不是硬鏈接而是同時掛鉤方式連接，其可以被ISOFIX接口兼容。

安全帶固定方式只需要有安全帶即可，因此可以通用全世界上任何一個有安全帶配置車型使用。國內(nèi)許多車型只能采用安全帶固定，由于其通用性，所以國內(nèi)銷售的很多兒童安全座椅都支持這種固定方式。

安裝兒童汽車安全座椅

方法1：用LATCH固定系統(tǒng)安裝安全座椅

美國從2002年開始規(guī)定新車都需要配備LATCH系統(tǒng)，而國產(chǎn)車中則不多見。如你的車上有三個固定點：座位下方座墊和椅背交接處有兩個下固定點(Lower Anchors)，后座椅背上方有一個上固定點(Tether)。那么你的車就可以使用LATCH系統(tǒng)的兒童安全座椅。只要把兒童安全座椅放在汽車座椅上，將安全座椅上的三個鎖扣跟汽車上相應(yīng)位置的固定點連接即可，比安全帶固定更保險，更穩(wěn)固。

方法2：用ISOFIX固定系統(tǒng)安裝安全座椅

ISOFIX是歐洲采用的兒童汽車安全座椅的標準接口，跟LATCH有相同之處，以至于不少人將兩者混為一談。國內(nèi)速騰、途安、畢加索、沃爾沃、寶來、途銳、寶馬等部分車型配備了ISOFIX。ISOFIX跟LATCH的區(qū)別在于：前者不強調(diào)汽車椅背上方必須有固定點，主要靠下方兩個固定點;但ISOFIX兒童座椅下方鎖扣是固定死不可活動的(rigid)，LATCH兒童座椅下方鎖扣有固定的和活動的(flexible)兩種。

方法3：用汽車安全帶固定安裝安全座椅

用汽車安全帶安裝汽車安全座椅是一種最通用的方式，基本不受汽車車型限制，只要后排配備三點式汽車安全帶，都能夠直接使用汽車安全帶安裝安全座椅，而多數(shù)ISOFIX和LATCH系統(tǒng)的兒童汽車安全座椅也常常會提供直接使用汽車安全帶安裝的方式。

如何選擇兒童安全座椅

1.根據(jù)體型選擇(年齡并不能準確反映出孩子的體型)

(1)提籃式兒童安全座椅

適合的寶寶：體重在10公斤以內(nèi)

嬰兒安全座椅是面朝車尾方向安裝，設(shè)計原理是當意外來臨時，絕大部分來自車前方的巨大沖擊力會被椅背吸收。剩下的小部分的沖擊力也會作用在寶寶身上相對最強壯的背部，把可能的傷害降到最低。嬰兒安全座椅可調(diào)節(jié)底座角度，將底座角度調(diào)節(jié)到45°是最穩(wěn)固最安全角度。如果座椅安裝角度過平，在遭受巨大的突發(fā)沖擊力時，寶寶脆弱的頭部就可能瞬間前傾，非常不安全。

(2)幼兒安全座椅

適合的寶寶：體重在10～18公斤左右

寶寶兩歲左右的時候，體重差不多會超出嬰兒安全座椅的最高限定標準，這時就需要給寶寶換用幼兒安全座椅了。幼兒安全座椅安裝方向朝前，有必要的話，把浴巾疊成薄枕，墊在汽車安全座椅里寶寶腰部的位置，盡量讓寶寶感覺視野寬廣、坐姿舒適，而不是窩在安全座椅里。

(3)大童兒童安全座椅

適合的寶寶：頭部已經(jīng)高于幼兒專用安全座椅椅背或者體重達到18公斤

許多父母認為4歲以后的寶寶可以不必使用安全座椅，直接使用汽車安全帶就可以了，事實并非如此。由于寶寶身材較成人矮小，突發(fā)情況時巨大的沖擊力可能會使安全帶勒傷寶寶的腰部或脖子，嚴重時會損壞內(nèi)臟器官甚至導致窒息。加高座椅有兩種類型：無背式增高坐墊和高背式加高座椅。

2.關(guān)于如何購買兒童安全座椅

(1)看價格百元產(chǎn)品不能買

一款普通歐標兒童座椅的塑料和布料成本可能都不低于300元，加上生產(chǎn)成本、人工成本、物流成本等等，合格的座椅售價200-300元簡直是不可能的。

(2)看固定方式

在選擇兒童座椅的時候，首先要注意固定方式。一般帶ISOFIX 接口的座椅最好，但也得看自己的車型是否有對應(yīng)接口。

(3)看材質(zhì)和工藝

另外就是看材質(zhì)，就是這個兒童座椅的生產(chǎn)工藝。比如安全扣具是

否結(jié)實、安全帶的設(shè)計是否合理、塑料件是否有毛刺、布料是否透氣

等等?？勺尯⒆幼先ピ囋?，看是否有很明顯的不舒適感。

(4)看認證標志

目前主要可值得參考的標志就是歐洲的認證，因國內(nèi)大部分的兒童 座椅生產(chǎn)企業(yè)是出口型企業(yè)，所以一般的兒童座椅都有ECE 的認證標志。

不過標志不是萬能的，鑒別好壞還是以材質(zhì)工藝為參考。

第五篇：汽車兒童安全座椅普及情況調(diào)查

汽車兒童安全座椅普及情況調(diào)查

歡迎參加本次答題，本問卷旨在調(diào)查汽車兒童安全座椅的普及情況。Q1您的年齡?(單選題)

A.18歲以下

B.18-24歲

C.25-29歲

D.30-39歲

E.40-50歲

F.50歲以上

Q2您的個人月收入是?(單選題)

A.2000元及以下

B.2001-3000元

C.3001-5000元

D.5001-8000元

E.8001-12000元

F.12001-20000元

G.20000元以上

Q3家中是否擁有汽車？(單選題)

A.是

B.否

Q4家中是否有10歲以下的小孩？(單選題)

A.是

B.否

Q5孩子的年齡段？（若Q4選否則可跳過此題）(單選題)

A.9個月及以下

B.10個月~4歲

C.5歲~10歲

Q6對汽車兒童安全座椅的認識？(單選題)

A.完全不知道是什么

B.聽說過

C.有一定認識

D.非常了解

E.已購買安全座椅

Q7您認為有必要給10歲以下兒童購買安全座椅嗎？(單選題)

A.沒有必要，由大人在副駕駛抱著或者坐在后排就可以

B.可有可無，安全座椅作用不大，有安全帶和安全氣囊就足夠了

C.有必要，安全座椅能起到很好的保護作用

Q8您認為什么價格范圍內(nèi)的安全座椅可以接受？(單選題)

A.200元以下

B.200-500元

C.500-1000元

D.1000-2000元

E.2000-3000元

F.3000元以上

更多問卷模版上問卷網(wǎng)