探讨如何根据人机工程学提高汽车座椅舒适性

高桂才

摘 要： 近年来，随着我国社会与经济的快速发展，私家车的普及极大的提升了人们的出行效率。汽车保有量逐年增长，人们对汽车的舒适性有着越来越高的要求。汽车座椅设计的合理性直接影响司机、乘客驾乘的舒适性。总布置设计人员创新地将人机工程学运用在汽车座椅舒适性的设计工作中，有效的提升了汽车座椅的舒适性，为汽车行业的发展做出了很大的贡献。

关键词： 人机工程学;汽车座椅舒适性

【中图分类号】TU74     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）13-0197-01

引言

汽车技术深层次发展的同时，国民的经济水平也在日渐提升，汽车需求量明显增加的同时，人们对汽车性能也有着更高层次的追求，主要体现在安全性、美观性、舒适性等方面。座椅舒适性已成为现代汽车的衡量标准之一，是汽车行业企业增强自身市场核心竞争力的关键点。由于汽车机械振动会对人体产生不同程度的影响，需要在理论探究、实践探索过程中优化汽车座椅系统设计开发全过程，确保座椅有着较高使用性能，满足人们在乘坐舒适性方面的客观需求。

1 汽车座椅舒适性的要求

汽车设计人员为了保证开发的汽车座椅满足驾乘人员的舒适性需求，会在汽车座椅开发初期，结合人机工程学的知识确定座椅位置、高度、滑动行程等指标，确保设计出的汽车座椅符合人机工程学。换一句话说，汽车座椅的设计工作就是需要满足人机工程学中的相关知识。首先，汽车座椅设计需要保证驾乘人员在长时间的驾乘中有着良好的舒适度，好的汽车座椅设计甚至还可以在驾乘人员使用的过程中逐渐修正不正确的坐姿。其次，汽车座椅设计还需要保证在汽车行驶过程遇见的所有情况，包括颠簸、道路不平、急转弯等，尽可能的不影响乘车用户的驾驶舒适感。最后一点，设计人员在设计汽车座椅的时候需要重视汽车驾驶视野的设置工作，尽可能保证驾驶过程中驾驶者没有视野盲区，有着足够的视野进行驾驶操作，有效的避免由于视野盲区而导致的驾驶安全事故，在一定程度上减少车祸的发生可能性。

2 汽车座椅系统动态舒适性分析

2.1 汽车振动对人体产生的影响。在乘坐汽车过程中，人体和座椅直接接触，是汽车振动的接受者。人体本身就具有振动特性，在汽车振动环境不断作用下，乘坐者的全身、头部、肩部、手臂、眼部等会产生不同程度的影响，出现生理变化、机能减退、视力下降、敏感度障碍、疲劳加速等。

2.2 评价方法。就汽车座椅动态舒适性而言，和座椅、人体二者的振动特性紧密联系，在分析影响因素的基础上也需要对其进行合理化评价，在深入分析的基础上优化座椅的动态性能。在动态舒适性研究过程中，学者提出了一些评价方法，比如，吸收功率法、总体乘坐值法、单一不舒适性指数法。以“吸收功率法”为例，由于人体在和座椅不断作用过程中能量的传递、流动特别明显，一些学者在探究、分析的基础上提出了相关的评价方法，即吸收功率法，主要是根据人在乘坐汽车过程中自身振动系统吸收的总能量，评价乘坐的舒适度。该类评价方法具有一定的优势，比如，表示评价指标的是“瓦特”这一物理量，能够快速、准确测量人体在乘坐过程中的直观感受;可以在分析时域的基础上构建与之对应的非线性系统模型，深化探究、剖析座椅系统的动态舒适性，但也存在一些问题，比如，在应用过程中，必须有评价座椅舒适性的界限指标，但在不同因素作用下，界限指标值也会有所差异，这方面也存在争议。在对吸收功率法进行深层次探究过程中，一些学者表示吸收能量方法在评价座椅舒适性方面相对可靠、有效。

3 座椅舒适性优化思路

文章总结出一套完整的座椅舒适性优化思路：1）标杆座椅选择：在开始设计座椅时，首先要与市面上同级车型的座椅进行静态及驾驶乘坐的感官对比，挑选一款符合预期要求的座椅作为标杆座椅（Benchmark座椅）。2）标杆座椅静态评审：对标杆座椅进行静态乘坐评价，包括是否夹臀（主要影响因素：坐垫宽度和侧翼高度）、是否硌腿（主要影响因素：坐垫长度和坐垫角度）、座椅对人体的支撑性（主要影响因素：坐垫角度和坐垫软硬）、头部支撑性（主要影响因素：头枕高度和头枕位置）等。3）标杆座椅信息输出：在对标杆座椅进行静态评价后，输出标杆座椅的关键参数，如坐垫和靠背宽度、景中宽度、坐垫长度和角度、侧翼高度、头枕高度等;将95百分位的假人布置在座椅上，对座椅进行体压分布测试，得出标杆座椅的压力分布图;若条件允许，可对标杆座椅进行逆向扫描，输出标杆座椅点云数据，方便提取标杆座椅的舒适性断面;对标杆座椅进行拆解，通过25%压陷硬度等方式获取泡沫硬度和体积质量;分析和检测标杆座椅的面料，包括不同部位的面料厚度、复合层厚度、刚软度、断裂伸长率等物理性能。4）座椅舒适性目标确定：通过对标杆座椅的主观评价以及标杆座椅参数的整理，设定在研座椅的舒适性目标。5）座椅工程需求输出：工程专业人员将设定的舒适性目标输出给总布置及造型专业人员，输出内容包括座椅的外形尺寸、标杆座椅的舒适性断面等。6）座椅型面设计：造型人员根据工程设定的舒适性目标及标杆座椅的舒适性断面，在尽量保证与人体接触的面满足断面要求，同时兼顾造型的前提下，完成座椅A面的制作。7）人机布置：总布置专业在确定整车的R点、踵点、大腿角度、躯干线角度、眼睑位置等时尽可能考虑工程设定的舒适性目标。以上为座椅舒适性正向开发的流程。提前确定舒适性目标，可以避免座椅在量产后出现舒适性问题而导致的工装变更等，从而大大缩短开发工时、减少开发费用。

结语

汽车座椅设计人员需要根据人机工程学的相关知识体系去提高汽车座椅的舒适性，进一步满足驾乘人员对于汽车座椅的舒适度要求，在一定程度上避免汽车座椅分散驾驶员的注意力导致车祸的发生，也尽可能的满足长时间驾驶之后驾驶员对于汽车座椅的使用舒适感。随着汽车开发领域研究的不断深入，汽车设计开发工程师将会采取更多有效的措施去提高汽车座椅的舒适度，亦将深入分析将人机工程学有效运用在汽车座椅的设计工作中。

参考文献

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