人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用-文庫(kù)吧
2025-09-19 08:41 本頁(yè)面
【正文】 節(jié)）、腰椎（共 5節(jié)） 三部分，每?jī)晒?jié)椎骨之間由軟骨組織和韌帶相聯(lián)系，使人體得以進(jìn)行屈伸、側(cè)曲和扭轉(zhuǎn)動(dòng)作等有限度的活動(dòng)。頸椎支撐頭部，胸椎與肋骨構(gòu)成胸腔，腰椎、骶骨和椎間盤承擔(dān)人體坐姿的主要負(fù)荷。 圖 11 脊柱的構(gòu)造 從圖中可以看出脊柱呈現(xiàn)頸、胸、腰、骶四個(gè)彎曲部位，其中頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。 腰曲弧線 與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。圖12 為各種不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰曲弧線，人體正常腰曲弧線是松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線，如圖中曲線 B 所示；軀干挺直坐姿和前彎時(shí)的腰弧曲線會(huì)使腰椎嚴(yán)重變形，如圖中曲線 F 和 G 所示；欲 使坐姿能形成幾乎正常的腰曲弧線，軀干與大腿之間必須有大于 90度的角度，且在腰部有所支撐，如圖中曲線C 所示。可見(jiàn)保證腰弧曲線的正常形狀是獲得舒適性的關(guān)鍵。 圖 12 不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰椎曲度 腰椎后突和前突 正常的腰線曲線是微微前突。為使坐姿下的腰弧曲線變形最小，座椅應(yīng)在腰椎部提供所謂兩點(diǎn)支撐。無(wú)腰靠或腰靠不明顯將會(huì)使正常的腰椎成圖 13（ a)中的后突形狀。而腰靠過(guò)分凸出將會(huì)使腰椎呈圖 13（ b）中的前突形狀。腰椎后突和過(guò)分前突都是非正常狀態(tài)，合理的腰靠應(yīng)該是使腰弧曲線處于正常的生理曲線。 圖 13 腰椎后突和前突 坐姿生物力學(xué) 肌肉活動(dòng)度 脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會(huì)受到相互壓力(拉或壓 )的作用，使肌肉活動(dòng)度（活動(dòng)量）增加，招致疲勞酸痛。在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動(dòng)度高，因?yàn)檠登跋蚶笔辜∪饨M織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動(dòng)力則明顯減?。划?dāng)軀干前傾時(shí)，背上方和肩部肌肉活動(dòng)度高。 體壓分布 座墊上的體壓分布。根據(jù)人體組織的解剖學(xué)特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，合于承重，而大腿 下靠近表面處因有下肢主動(dòng)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(lái)分布，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少，自大腿部位時(shí)壓力 降至最低值，這是座墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均勻原則。圖 14 是較為理想的坐墊體壓分布線。 圖 14 體壓分布曲線 骨盤受力分析 人體結(jié)構(gòu)在骨盤下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)。如圖 15 所示。坐骨結(jié)節(jié)下面的底座呈近似水平時(shí)，可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置而不受過(guò)分的壓迫，如15（ a）。當(dāng)坐面呈斗形時(shí)，會(huì)使股骨向上轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)會(huì)使肘 部和肩部受力，從而引起不舒服。所以在座椅設(shè)計(jì)中，斗形坐面是應(yīng)該避免的。 圖 15 座面對(duì)股骨的影響 椎間盤受力分析 當(dāng)坐姿腰弧曲線正常時(shí)，椎間盤上受的壓力均勻而輕微，幾乎無(wú)推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無(wú)不舒適感，如圖 16（ a）所示。但是，當(dāng)人體處于前彎坐姿時(shí)，椎骨之間的間距發(fā)生改變，相鄰兩椎骨前端間隙縮小，后端間隙增大，如圖 16（ b）。這會(huì)引起腰部的不舒適感，長(zhǎng)期積累作用，可造成椎間盤病變。 圖 16 不同坐姿時(shí)椎間盤受力分析 坐姿人體測(cè)量尺寸 坐姿人體測(cè)量尺寸 是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。與座椅設(shè)計(jì)相關(guān)的人體測(cè)量主要尺寸見(jiàn)圖 17，具體測(cè)量數(shù)值如表 18所示。 圖 17 對(duì)座椅設(shè)計(jì)有用的人體尺寸 表 18 坐姿人體尺寸 綜合來(lái)看，從坐姿生理學(xué)角度，應(yīng)保證要弧線正常，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血壓不受壓迫，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，使上體略微向后傾斜，保持腿夾角在 90 度到 115 度之間，小腿向前伸，大腿與小腿，小
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