汽車座椅設(shè)計(jì)過(guò)程中的人機(jī)工程應(yīng)用

吳琳

摘 要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷進(jìn)步，汽車現(xiàn)在已經(jīng)成為人們的日常代步工具，頻繁地出現(xiàn)在大眾視野范圍之中。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，人們?cè)谔暨x汽車的時(shí)候首先重點(diǎn)考慮的兩個(gè)因素分別為汽車的外觀和汽車座椅的舒適程度。本文主要從人機(jī)工程應(yīng)用的角度來(lái)就汽車座椅的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：汽車座椅;人機(jī)工程;設(shè)計(jì)與應(yīng)用

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車現(xiàn)在已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拇焦ぞ?，越?lái)越多的家庭都擁有了汽車。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，汽車座椅的設(shè)計(jì)與舒適程度成為影響人們選擇汽車的主要因素之一。汽車座椅是駕駛員與汽車接觸中最密切的零部件之一，它直接影響著駕駛員的使用感受，也關(guān)系著其他人員的乘車感受，因此汽車座椅的設(shè)計(jì)關(guān)乎汽車性能評(píng)價(jià)的主要因素之一。本文主要就人機(jī)工程給應(yīng)用來(lái)就汽車座椅的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分析。

一、人機(jī)工程應(yīng)用到汽車座椅設(shè)計(jì)的目的與具體要求

人機(jī)工程是一門綜合性較強(qiáng)的新興邊緣學(xué)科，它是把人作為系統(tǒng)的一部分來(lái)研究，從而使研究的核心問(wèn)題變?yōu)槿?機(jī)-環(huán)境三者之間的相互作用、相互依存[1]?？梢哉f(shuō)人機(jī)工程就是在實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器與環(huán)境之間的適應(yīng)與平衡而建立起來(lái)的。因此，人機(jī)工程應(yīng)用到汽車座椅設(shè)計(jì)之中的最主要目的就是為了讓座椅的設(shè)計(jì)能夠更加人性化與科學(xué)，也就是堅(jiān)持要駕駛員的角度出來(lái)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，保證讓駕駛員在感受和使用汽車的過(guò)程中，感受到舒適、安全以及輕松，全力給駕駛員提供一個(gè)安全舒適、不易疲勞的駕駛環(huán)境。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是一個(gè)受到消費(fèi)者歡迎的座椅一定是符合人體坐姿的安全的，具有良好的視野的座椅。

二、基于人機(jī)工程的汽車座椅設(shè)計(jì)需要考慮的因素

（一）坐姿

坐姿是直接影響到座椅設(shè)計(jì)的主要因素，甚至可以說(shuō)是決定性因素。對(duì)于人體來(lái)說(shuō)，坐姿是一種自然的身體體態(tài)，雖然每個(gè)人的坐姿都存在不同的點(diǎn)，但是相同的是當(dāng)人坐下的時(shí)候，支撐人體的主要結(jié)構(gòu)均是脊柱、骨盆、腿和腳。一般來(lái)說(shuō)，最舒服的坐姿就是臀部略微向后傾斜，整個(gè)上半身呈現(xiàn)前傾姿勢(shì)，小腿與大腿以及腳掌之間呈現(xiàn)一定的角度的姿勢(shì)。我們都知道久坐對(duì)人的身體特別是腰椎和脊椎都有一定的影響，所以在對(duì)汽車座椅進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要結(jié)合人體相對(duì)舒適的坐姿來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能讓人體在汽車這么一個(gè)相對(duì)狹窄的范圍內(nèi)擁有一個(gè)相對(duì)寬松、舒適的坐姿，以此來(lái)盡可能地減少久坐帶給人的不舒適感以及對(duì)腰椎所造成的巨大壓力。

（二）振動(dòng)

振動(dòng)主要是指駕駛員在汽車行駛過(guò)程中感受到的汽車座椅的振動(dòng)，這個(gè)行為直接影響到人體的生物動(dòng)態(tài)反應(yīng)以及生理反應(yīng)，更嚴(yán)重的情況可以會(huì)使得人體的感應(yīng)性能減退，影響到人體的振動(dòng)感應(yīng)敏感度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，人體最敏感的振動(dòng)頻率為4～8 Hz[2]。當(dāng)外界環(huán)境的振動(dòng)超過(guò)了人體感官振動(dòng)的承受范圍的時(shí)候，直接會(huì)將這個(gè)感受放大直接對(duì)駕駛員的生理感受產(chǎn)生影響，最明顯的表現(xiàn)就在于某些駕駛?cè)藛T可能會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心、干嘔、視覺(jué)下降等情況，嚴(yán)重的情況下會(huì)加劇駕駛?cè)藛T的疲勞感受，甚至?xí)沟盟麄兊墓ぷ鳡顟B(tài)以及工作效率出現(xiàn)不同程度的下降影響，最糟糕的情況莫過(guò)于疲勞駕駛可能會(huì)出現(xiàn)的意外事故。

（三）環(huán)境

所謂汽車環(huán)境除了基本的汽車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外，還有汽車座椅表面的溫度以及濕度的問(wèn)題，這些是直接對(duì)駕駛員的坐姿產(chǎn)生影響的因素。當(dāng)駕駛員在汽車行駛的過(guò)程之中感受到比較高的溫度與濕度的時(shí)候，必然會(huì)感覺(jué)到人體不適，座椅與駕駛員的身體直接產(chǎn)生連接的部位有背部和臀部，這兩個(gè)部位的不適感會(huì)加劇駕駛員的疲勞感，而且駕駛員在汽車行駛的過(guò)程中，不能也不可以讓自己的身體與座椅分離開(kāi)來(lái)。

三、汽車駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)研究

（一）椅面設(shè)計(jì)

椅面基本上決定著人體在汽車座椅上的腿部姿勢(shì)以及腿部與椅面之間的壓力，如果椅面高度太低會(huì)使得人體的腿部出現(xiàn)彎曲，給人不舒適感;但是若是椅面高度太高，那么也會(huì)加劇椅面與大腿部之間的壓力。因此，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，最適合人體的椅面高度范圍為280mm～360mm，這個(gè)范圍能夠滿足不同身高的駕駛員的一般要求;除了身高對(duì)椅面的限制之外，駕駛員的體重也對(duì)椅面提出了一定的限制，想要給駕駛員提供一個(gè)相對(duì)寬敞舒適的駕駛環(huán)境還必須要考慮駕駛員的體重問(wèn)題，可以適當(dāng)拓展椅面的橫向支撐力量，有效防止因?yàn)轳{駛員重力不同的原因所導(dǎo)致的椅面受力不均衡的情況;除此之外，還應(yīng)該考慮椅面的深度問(wèn)題，這一點(diǎn)直接關(guān)系著駕駛員坐姿中的腰部支撐以及腿部支撐力量。加入這個(gè)椅面的深度過(guò)小，使得駕駛員一直處于身體挺立的狀態(tài)，那么可能會(huì)無(wú)法緩解駕駛員的疲勞問(wèn)題;假若深度過(guò)大，那么駕駛員的腰部得不到一個(gè)有力的支撐，進(jìn)而也會(huì)加劇駕駛員的疲勞狀態(tài)。

（二）靠背設(shè)計(jì)

座椅的靠背是給駕駛員提供坐姿的軀干支撐的重要支持力量，能夠剛好地緩解人體的腰部支撐壓力和緊張度。因?yàn)槿梭w坐姿的原因，所以在對(duì)座椅靠背進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要有一定的傾斜角度來(lái)更好地支撐駕駛員的肩部壓力，也正因?yàn)榇?，汽車座椅的靠背需要根?jù)人體來(lái)進(jìn)行相關(guān)的高寬度設(shè)計(jì)，一般為高730mm，寬480mm。另外，根據(jù)人體坐姿，靠背的傾斜角度應(yīng)該是可以調(diào)整的，根據(jù)駕駛?cè)藛T的要求，靠背角度可以調(diào)節(jié)為80°到160°之間;最后，想要更好地為駕駛員提供乘坐的舒適性與安全性，所以一般會(huì)在座椅的腰部和肩部進(jìn)行一個(gè)有效支撐，特別是腰部，這一點(diǎn)主要是針對(duì)駕駛員的腰部提供的依托感，盡可能減少駕駛員在駕駛中的腰部疲勞問(wèn)題[3]。

（三）汽車駕駛座椅空間位置設(shè)計(jì)

汽車駕駛座椅空間位置設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是為了達(dá)到操作的方便性、安全性，以及駕駛員的視覺(jué)感受、心理感受以及功能性感覺(jué)的舒適性。這個(gè)是從座椅空間上對(duì)駕駛員的影響與感受，是一個(gè)整體上的問(wèn)題與感受，更是在對(duì)座椅的具體細(xì)節(jié)感受進(jìn)行設(shè)計(jì)之前需要先行考慮的問(wèn)題。

（四）汽車駕駛座椅材料選擇

關(guān)于座椅材料的選擇主要從座椅的振動(dòng)感以及座椅中的人體環(huán)境感受兩個(gè)方面入手進(jìn)行考慮。首先，座椅材料要選擇具有良好減振效果的材料，從而幫助駕駛員減少因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生的不良影響，提高座椅的舒適程度;其次要使用能夠有效減濕降溫的材料，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是增強(qiáng)座椅材料的透氣性，能夠有效減輕駕駛員的疲勞與壓力，而且能夠使得駕駛員在座椅上具有一個(gè)相對(duì)比較好的感受。這一點(diǎn)完美契合了人機(jī)工程應(yīng)用中對(duì)人體、機(jī)器以及環(huán)境三方的環(huán)境和諧要求，是從駕駛員的感受中來(lái)進(jìn)行汽車座椅相關(guān)服務(wù)的設(shè)計(jì)工作。

綜上所述，本次主要從人體在汽車座椅上的感受出發(fā)從汽車座椅高度、寬度、傾斜度、空間以及材料等多方面進(jìn)行分析。隨著人們生活水平的不斷提高和數(shù)字化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)進(jìn)行汽車座椅設(shè)計(jì)中一定還會(huì)加入許多其他方面的信息處理能力與人體感受數(shù)據(jù)，也可以更好地根據(jù)人體的感受來(lái)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]李彥晶，張亞萍，尹新權(quán).基于人機(jī)工程的汽車駕駛座椅舒適性設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2014，27（05）：28-30.

[2]方超.關(guān)于人機(jī)工程在汽車總布置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].時(shí)代汽車，2018（09）：100-101.

（作者單位：江鈴汽車股份有限公司）