探討如何根據(jù)人機(jī)工程學(xué)提高汽車座椅舒適性

高桂才

摘 要： 近年來，隨著我國社會與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，私家車的普及極大的提升了人們的出行效率。汽車保有量逐年增長，人們對汽車的舒適性有著越來越高的要求。汽車座椅設(shè)計的合理性直接影響司機(jī)、乘客駕乘的舒適性?？偛贾迷O(shè)計人員創(chuàng)新地將人機(jī)工程學(xué)運(yùn)用在汽車座椅舒適性的設(shè)計工作中，有效的提升了汽車座椅的舒適性，為汽車行業(yè)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 人機(jī)工程學(xué);汽車座椅舒適性

【中圖分類號】TU74 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0197-01

引言

汽車技術(shù)深層次發(fā)展的同時，國民的經(jīng)濟(jì)水平也在日漸提升，汽車需求量明顯增加的同時，人們對汽車性能也有著更高層次的追求，主要體現(xiàn)在安全性、美觀性、舒適性等方面。座椅舒適性已成為現(xiàn)代汽車的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，是汽車行業(yè)企業(yè)增強(qiáng)自身市場核心競爭力的關(guān)鍵點(diǎn)。由于汽車機(jī)械振動會對人體產(chǎn)生不同程度的影響，需要在理論探究、實踐探索過程中優(yōu)化汽車座椅系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)全過程，確保座椅有著較高使用性能，滿足人們在乘坐舒適性方面的客觀需求。

1 汽車座椅舒適性的要求

汽車設(shè)計人員為了保證開發(fā)的汽車座椅滿足駕乘人員的舒適性需求，會在汽車座椅開發(fā)初期，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的知識確定座椅位置、高度、滑動行程等指標(biāo)，確保設(shè)計出的汽車座椅符合人機(jī)工程學(xué)。換一句話說，汽車座椅的設(shè)計工作就是需要滿足人機(jī)工程學(xué)中的相關(guān)知識。首先，汽車座椅設(shè)計需要保證駕乘人員在長時間的駕乘中有著良好的舒適度，好的汽車座椅設(shè)計甚至還可以在駕乘人員使用的過程中逐漸修正不正確的坐姿。其次，汽車座椅設(shè)計還需要保證在汽車行駛過程遇見的所有情況，包括顛簸、道路不平、急轉(zhuǎn)彎等，盡可能的不影響乘車用戶的駕駛舒適感。最后一點(diǎn)，設(shè)計人員在設(shè)計汽車座椅的時候需要重視汽車駕駛視野的設(shè)置工作，盡可能保證駕駛過程中駕駛者沒有視野盲區(qū)，有著足夠的視野進(jìn)行駕駛操作，有效的避免由于視野盲區(qū)而導(dǎo)致的駕駛安全事故，在一定程度上減少車禍的發(fā)生可能性。

2 汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性分析

2.1 汽車振動對人體產(chǎn)生的影響。在乘坐汽車過程中，人體和座椅直接接觸，是汽車振動的接受者。人體本身就具有振動特性，在汽車振動環(huán)境不斷作用下，乘坐者的全身、頭部、肩部、手臂、眼部等會產(chǎn)生不同程度的影響，出現(xiàn)生理變化、機(jī)能減退、視力下降、敏感度障礙、疲勞加速等。

2.2 評價方法。就汽車座椅動態(tài)舒適性而言，和座椅、人體二者的振動特性緊密聯(lián)系，在分析影響因素的基礎(chǔ)上也需要對其進(jìn)行合理化評價，在深入分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化座椅的動態(tài)性能。在動態(tài)舒適性研究過程中，學(xué)者提出了一些評價方法，比如，吸收功率法、總體乘坐值法、單一不舒適性指數(shù)法。以“吸收功率法”為例，由于人體在和座椅不斷作用過程中能量的傳遞、流動特別明顯，一些學(xué)者在探究、分析的基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的評價方法，即吸收功率法，主要是根據(jù)人在乘坐汽車過程中自身振動系統(tǒng)吸收的總能量，評價乘坐的舒適度。該類評價方法具有一定的優(yōu)勢，比如，表示評價指標(biāo)的是“瓦特”這一物理量，能夠快速、準(zhǔn)確測量人體在乘坐過程中的直觀感受;可以在分析時域的基礎(chǔ)上構(gòu)建與之對應(yīng)的非線性系統(tǒng)模型，深化探究、剖析座椅系統(tǒng)的動態(tài)舒適性，但也存在一些問題，比如，在應(yīng)用過程中，必須有評價座椅舒適性的界限指標(biāo)，但在不同因素作用下，界限指標(biāo)值也會有所差異，這方面也存在爭議。在對吸收功率法進(jìn)行深層次探究過程中，一些學(xué)者表示吸收能量方法在評價座椅舒適性方面相對可靠、有效。

3 座椅舒適性優(yōu)化思路

文章總結(jié)出一套完整的座椅舒適性優(yōu)化思路：1）標(biāo)桿座椅選擇：在開始設(shè)計座椅時，首先要與市面上同級車型的座椅進(jìn)行靜態(tài)及駕駛乘坐的感官對比，挑選一款符合預(yù)期要求的座椅作為標(biāo)桿座椅（Benchmark座椅）。2）標(biāo)桿座椅靜態(tài)評審：對標(biāo)桿座椅進(jìn)行靜態(tài)乘坐評價，包括是否夾臀（主要影響因素：坐墊寬度和側(cè)翼高度）、是否硌腿（主要影響因素：坐墊長度和坐墊角度）、座椅對人體的支撐性（主要影響因素：坐墊角度和坐墊軟硬）、頭部支撐性（主要影響因素：頭枕高度和頭枕位置）等。3）標(biāo)桿座椅信息輸出：在對標(biāo)桿座椅進(jìn)行靜態(tài)評價后，輸出標(biāo)桿座椅的關(guān)鍵參數(shù)，如坐墊和靠背寬度、景中寬度、坐墊長度和角度、側(cè)翼高度、頭枕高度等;將95百分位的假人布置在座椅上，對座椅進(jìn)行體壓分布測試，得出標(biāo)桿座椅的壓力分布圖;若條件允許，可對標(biāo)桿座椅進(jìn)行逆向掃描，輸出標(biāo)桿座椅點(diǎn)云數(shù)據(jù)，方便提取標(biāo)桿座椅的舒適性斷面;對標(biāo)桿座椅進(jìn)行拆解，通過25%壓陷硬度等方式獲取泡沫硬度和體積質(zhì)量;分析和檢測標(biāo)桿座椅的面料，包括不同部位的面料厚度、復(fù)合層厚度、剛軟度、斷裂伸長率等物理性能。4）座椅舒適性目標(biāo)確定：通過對標(biāo)桿座椅的主觀評價以及標(biāo)桿座椅參數(shù)的整理，設(shè)定在研座椅的舒適性目標(biāo)。5）座椅工程需求輸出：工程專業(yè)人員將設(shè)定的舒適性目標(biāo)輸出給總布置及造型專業(yè)人員，輸出內(nèi)容包括座椅的外形尺寸、標(biāo)桿座椅的舒適性斷面等。6）座椅型面設(shè)計：造型人員根據(jù)工程設(shè)定的舒適性目標(biāo)及標(biāo)桿座椅的舒適性斷面，在盡量保證與人體接觸的面滿足斷面要求，同時兼顧造型的前提下，完成座椅A面的制作。7）人機(jī)布置：總布置專業(yè)在確定整車的R點(diǎn)、踵點(diǎn)、大腿角度、軀干線角度、眼瞼位置等時盡可能考慮工程設(shè)定的舒適性目標(biāo)。以上為座椅舒適性正向開發(fā)的流程。提前確定舒適性目標(biāo)，可以避免座椅在量產(chǎn)后出現(xiàn)舒適性問題而導(dǎo)致的工裝變更等，從而大大縮短開發(fā)工時、減少開發(fā)費(fèi)用。

結(jié)語

汽車座椅設(shè)計人員需要根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)知識體系去提高汽車座椅的舒適性，進(jìn)一步滿足駕乘人員對于汽車座椅的舒適度要求，在一定程度上避免汽車座椅分散駕駛員的注意力導(dǎo)致車禍的發(fā)生，也盡可能的滿足長時間駕駛之后駕駛員對于汽車座椅的使用舒適感。隨著汽車開發(fā)領(lǐng)域研究的不斷深入，汽車設(shè)計開發(fā)工程師將會采取更多有效的措施去提高汽車座椅的舒適度，亦將深入分析將人機(jī)工程學(xué)有效運(yùn)用在汽車座椅的設(shè)計工作中。

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