汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)舒適性的研究綜述

魏嬌

摘要：座椅是現(xiàn)代汽車內(nèi)飾的一大關(guān)鍵性構(gòu)成部分，在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，汽車乘坐舒適性已成為不可忽視的重大課題之一。因此，本文從不同角度入手客觀分析了汽車座椅系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)舒適性，在研究、分析、完善、改進(jìn)的基礎(chǔ)上最大化提升汽車座椅的動(dòng)態(tài)性能以及動(dòng)態(tài)舒適性。

關(guān)鍵詞：汽車座椅系統(tǒng);動(dòng)態(tài)舒適性

0 ?引言

汽車技術(shù)深層次發(fā)展的同時(shí)人們的經(jīng)濟(jì)水平也在日漸提升，汽車需求量明顯增加的同時(shí)對(duì)汽車也有著更高層次的要求，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[1]，是汽車行業(yè)企業(yè)增強(qiáng)自身市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵點(diǎn)。由于汽車機(jī)械振動(dòng)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不同程度的影響，需要在理論探究、實(shí)踐探索過(guò)程中優(yōu)化汽車座椅系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)全過(guò)程，確保座椅有著較高使用性能的同時(shí)動(dòng)態(tài)舒適性達(dá)標(biāo)，滿足人們?cè)诔俗孢m性方面的客觀需求。

1 ?汽車座椅系統(tǒng)概述

汽車座椅由多個(gè)部分構(gòu)成，比如，靠背、頭枕、座椅連接件、座椅骨架。座椅骨架是汽車座椅必不可少的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，即靠背骨架、座墊骨架、頭枕骨架[2]，起到支撐整個(gè)汽車座椅的作用，和汽車座椅的安全性深度聯(lián)系。汽車座椅的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也比較多，比如，調(diào)角器、滑軌、升降機(jī)，乘坐人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅靠背的角度、座椅上下位置等。與此同時(shí)，汽車座椅系統(tǒng)的舒適性主要體現(xiàn)在靜態(tài)舒適性、動(dòng)態(tài)舒適性兩大層面，靜態(tài)舒適性和調(diào)節(jié)特性、表面質(zhì)量、尺寸參數(shù)等緊密聯(lián)系，動(dòng)態(tài)舒適性和振動(dòng)特性有著較大的聯(lián)系，輪胎、座椅、懸架都是汽車減振不可忽視的關(guān)鍵點(diǎn)，直接關(guān)系汽車整體舒適度的提升。相應(yīng)地，圖1便是汽車座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

2 ?汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)舒適性分析

2.1 汽車振動(dòng)對(duì)人體產(chǎn)生的影響

在乘坐汽車過(guò)程中，人體和座椅直接接觸，是汽車振動(dòng)的接受者。人體本身就具有振動(dòng)特性，在汽車振動(dòng)環(huán)境不斷作用下，乘坐者的全身、頭部、肩部、手臂、眼部等會(huì)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[3]。在細(xì)化把握人體各部位共振頻率、振動(dòng)影響程度等基礎(chǔ)上通過(guò)人體動(dòng)力學(xué)模型，深入研究、分析汽車座椅的動(dòng)態(tài)舒適性，優(yōu)化輪胎、座椅等汽車振動(dòng)系統(tǒng)功能，全面提升座椅的動(dòng)態(tài)性能，確保座椅有著更高的動(dòng)態(tài)舒適性。相應(yīng)地，表1是在汽車振動(dòng)影響下，人體不同部位的共振頻率。

2.2 汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)舒適性的影響因素與評(píng)價(jià)方法

2.2.1 影響因素

就汽車座椅系統(tǒng)而言，其動(dòng)態(tài)舒適性受到多方面因素影響，比如，椅墊的體壓分布、車體振動(dòng)。從人體形態(tài)學(xué)層面入手，當(dāng)人坐立的時(shí)候，人體受力的關(guān)鍵性部位是坐骨結(jié)節(jié)處，大腿下面分布著大動(dòng)脈，是不適合受力的?？梢詢?yōu)化椅墊設(shè)計(jì)，讓人體坐立時(shí)產(chǎn)生的壓力不均勻分布，提高座椅的舒適度，緩解乘坐者久坐疲勞。車體振動(dòng)也是影響座椅動(dòng)態(tài)舒適性的一大關(guān)鍵性因素。一旦行駛的路面不平整，會(huì)產(chǎn)生不同程度的顛簸振動(dòng)，和汽車自身具有的機(jī)械振動(dòng)相互作用，駕駛員將受到來(lái)自不同方向的振動(dòng)，橫向振動(dòng)、垂直振動(dòng)二者的影響特別大。在共振頻率達(dá)到4-8Hz，人體產(chǎn)生疲勞的同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)多種不良反應(yīng)，頭暈、惡心、嘔吐等。換句話說(shuō)，通過(guò)設(shè)計(jì)最大化減小4-8Hz這一頻率段的汽車振動(dòng)，可以從根本上有效提升座椅動(dòng)態(tài)舒適性。

2.2.2 評(píng)價(jià)方法

就汽車座椅動(dòng)態(tài)舒適性而言，和座椅、人體二者的振動(dòng)特性緊密聯(lián)系，在分析影響因素的基礎(chǔ)上也需要對(duì)其進(jìn)行合理化評(píng)價(jià)，在深入分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化座椅的動(dòng)態(tài)性能。在動(dòng)態(tài)舒適性研究過(guò)程中，學(xué)者提出了一些評(píng)價(jià)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[4]。以“吸收功率法”為例，由于人體在和座椅不斷作用過(guò)程中能量的傳遞、流動(dòng)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(píng)價(jià)方法，即吸收功率法，主要是根據(jù)人在乘坐汽車過(guò)程中自身振動(dòng)系統(tǒng)吸收的總能量，評(píng)價(jià)乘坐的舒適度。該類評(píng)價(jià)方法具有一定的優(yōu)勢(shì)，比如，表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的是“瓦特”這一物理量，能夠快速、準(zhǔn)確測(cè)量人體在乘坐過(guò)程中的直觀感受;可以在分析時(shí)域的基礎(chǔ)上構(gòu)建與之對(duì)應(yīng)的非線性系統(tǒng)模型，深化探究、剖析座椅系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)舒適性，但也存在一些問(wèn)題，比如，在應(yīng)用過(guò)程中，必須有評(píng)價(jià)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(huì)有所差異，這方面也存在爭(zhēng)議。在對(duì)吸收功率法進(jìn)行深層次探究過(guò)程中，一些學(xué)者表示吸收能量方法在評(píng)價(jià)座椅舒適性方面相對(duì)可靠、有效。

2.3 汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析以及優(yōu)化

就汽車座椅而言，其共振頻率和剛度、振動(dòng)衰減特性和阻尼系數(shù)都有著深層次聯(lián)系。盡管座椅連接件、座椅質(zhì)量二者都會(huì)對(duì)整個(gè)座椅系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，體現(xiàn)在動(dòng)態(tài)性能方面，但在多種因素持續(xù)作用下，連接件之間的摩擦、座椅自身質(zhì)量的變化并不明顯，在座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析以及優(yōu)化過(guò)程中，需要全面、深入探究阻尼系數(shù)、剛度參數(shù)兩大關(guān)鍵性因素。此外，座椅懸架系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì)作用，可以合理控制汽車運(yùn)行中幅度較大的振動(dòng)以及低頻振動(dòng)，也是減小汽車垂直振動(dòng)的方法，可以在深入探究懸架這類機(jī)械裝置特點(diǎn)、性質(zhì)、功能等過(guò)程中圍繞橫向低頻振動(dòng)等，系統(tǒng)化研究座椅消振性能、人體坐姿改進(jìn)，在利用現(xiàn)代技術(shù)過(guò)程中進(jìn)一步提出有效的方法，比如，主動(dòng)振動(dòng)控制方法，從根本上將駕駛員以及乘客在乘坐汽車過(guò)程中的不舒適度最小化。

2.4 汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)舒適性的問(wèn)題以及展望

由于受到多層面主觀以及客觀因素影響，汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)舒適性研究方面呈現(xiàn)了一些需要解決的問(wèn)題，比如，要在分析動(dòng)態(tài)舒適性、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)座椅過(guò)程中靈活、高效運(yùn)用多種現(xiàn)代技術(shù)，加大中國(guó)人群在汽車振動(dòng)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化下承受垂直、橫向等振動(dòng)的具體情況的研究力度，在汽車座椅舒適性方面的國(guó)內(nèi)研究實(shí)用性有待進(jìn)一步提升，在研究過(guò)程中需要系統(tǒng)化探究座椅動(dòng)態(tài)舒適性，包括在汽車整個(gè)系統(tǒng)的平順性方面，座椅動(dòng)態(tài)舒適性的具體影響。站在長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)說(shuō)，還需要進(jìn)一步拓展汽車座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)舒適性研究的廣度以及深度，為高效設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)不同類型、功能多樣的汽車座椅提供關(guān)鍵性支撐力量，促進(jìn)現(xiàn)代汽車行業(yè)持續(xù)性發(fā)展。

3 ?結(jié)語(yǔ)

總而言之，座椅在汽車使用過(guò)程中起到關(guān)鍵性作用，提升汽車座椅系統(tǒng)的靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)舒適性有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。這就需要在深化了解汽車座椅的基礎(chǔ)上全面以及系統(tǒng)剖析動(dòng)態(tài)舒適性的影響因素、評(píng)價(jià)方法、呈現(xiàn)的問(wèn)題，理論聯(lián)系實(shí)踐的同時(shí)深入探索新思路，在深化研究、創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中優(yōu)化汽車座椅系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)舒適性，在和靜態(tài)舒適性協(xié)調(diào)統(tǒng)一過(guò)程中促使座椅的整體舒適度最大化，確保駕駛員以及乘客安全，提高汽車使用的整體效益。

參考文獻(xiàn)：

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