汽車駕駛座椅的人機工程學與舒適性-文庫吧
2025-05-23 02:27 本頁面
【正文】 腿部位時壓力降至最低值, 這是座墊設計的壓力分布不均勻原則。體壓分布不良會造成皮膚局部受壓,長時間乘坐局部會出現(xiàn)酸麻等疲勞癥狀。圖2 為坐姿時座墊上的體壓分布。 坐墊寬度/cm 圖2 坐姿時座墊上的體壓分布( 4) 靠背上的體壓分布?？勘成系捏w壓分布也以不均勻分布, 壓力相對集中在肩胛骨和腰椎兩個部位。從這兩個部位向外, 壓力應逐步降低。 環(huán)境分析把駕駛員—座椅組成的系統(tǒng)看作一個典型人機系統(tǒng), 該系統(tǒng)所處的環(huán)境對系統(tǒng)中的駕駛員的影響主要體現(xiàn)在振動及溫濕度上, 具體分析如下:( 1) 振動。駕駛員坐在行使中的汽車上所承受的振動屬于全身振動的范疇。有關研究表明, 人體最敏感的頻率范圍為縱向振動4~8Hz, 橫向振動1~2Hz。當外界振動接近器官的共振頻率時, 即產(chǎn)生共振, 振幅迅速增大, 此時引起器官的生理反應最大。振動對駕駛員操作的影響主要表現(xiàn)為視覺作業(yè)效率的下降和操作動作準確性變差。當達到一定限度時, 皮質(zhì)細胞的工作強度將減弱, 人就會感到疲勞, 工作效率明顯下降。( 2) 溫濕度。 座椅的溫、濕度特性，即座椅和身體的貼緊部位的悶熱間題，也是在座椅評價中有重要影響的因素。尤其是在夏季，對于沒有冷風的汽車是個特別重要的問題。其評價方法是，通過測定人在坐著時座椅表面的溫度(T：0C)和濕度(RH：%)進行評價的。人置身于高濕度、高溫度的條件下,往往會感到渾身不適、四肢乏力, 工作不能持久。研究表明, 駕駛員在駕駛狀態(tài)下的舒適溫度為18℃~23℃, 舒適濕度為40%~60 %, ~ met, 高于或低于這個范圍都會增加駕駛員的疲勞程度。駕駛座椅對駕駛員人體熱環(huán)境的主要影響因素有: 座椅表面的溫度和濕度。座椅表面的溫濕度特性將影響人體背部、臀部、下體等部位的散熱性能及皮膚的呼吸功能, 當其溫濕度特性與人體生理機能不適應時將引起人體局部不快感, 從而加速人體疲勞的形成。針對汽車座椅局部熱濕過高這樣的問題, 從改變結構的方面考慮解決問題的途徑,即在座椅與人體接觸面下開槽,并強制通風。這種方法可以降低汽車座椅與人接觸區(qū)域的溫度和相對濕度,提高局部熱舒適性。汽車駕駛座椅的人機工程學分析, 安全舒適的汽車駕駛座椅的設計必須滿足以下要求: 一是坐姿舒適性( 靜態(tài)舒適性) 。 二是振動舒適性( 動態(tài)舒適性) 。 三是操作舒適性。 四是安全性( 包括主動安全性及被動安全性兩個方面) 。上述要求具體到駕駛座椅的設計中滿足駕駛員坐姿舒適性的座椅尺寸結構設計、滿足駕駛員振動舒適性的座椅抗振減振設計、滿足操作舒適性的座椅空間位置設計以及滿足駕駛員的安全性的汽車駕駛座椅主動安全性及被動安全性的設計。 座椅尺寸結構設計駕駛座椅尺寸結構設計的研究把注意力集中在人體生理結構特點對駕駛舒適程度的影響上, 尋求最佳的座椅結構型式、尺寸、輪廓形狀及材料選擇。( 1) 座椅尺寸設計。座椅尺寸設計主要參數(shù)包括: 椅面高度、寬度、深度、椅面傾角。 靠背的高度、寬度和傾角。座椅尺寸設計涉及主要參數(shù)如圖3所示。 A. 椅面高度 B. 椅面寬度 C. 椅面深度 .靠背傾角 .椅面傾角椅面高度A: 椅面高度定義為椅面前緣至駕駛員踵點的垂直距離。在設計時主要考慮到兩點: 椅面過高會使大腿肌肉受壓, 椅面過低就會增加背部肌肉負荷。駕駛座椅的椅面高度應低些。椅面寬度B: 在空間允許的條件下, 以寬為好。但對于汽車駕駛座椅來講, 駕駛員坐姿單一, 不涉及變換姿勢,通常設計應以滿足最寬人體需要為準。椅面深度C: 指椅面前緣至靠背前面水平距離。其尺寸應滿足: 腰部得到靠背的支承。 椅面前緣與小腿之間留有適當距離, 以保證大腿肌肉不受擠壓, 腿彎部分不受阻礙?？勘掣叨菵 及寬度: 靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關, 對于汽車駕駛座椅靠背的高度應采取高靠背, 最好加靠枕。靠背傾角α: 靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。椅面傾角β: 指椅面與水平之間的夾角。座面后傾的作用有兩點:一是由于重力，驅趕后移，使背部抵靠靠背，獲得支持，可以降低背肌靜壓。二是防止坐者從坐緣滑出座面，這對于經(jīng)常處于震動顛簸環(huán)境中的駕駛員座椅非常重要。但是如果座面過分后傾，進行駕駛操作時，脊椎因身體前屈而會被拉直，破壞正常的腰椎曲線，形成一種費力的姿勢，同時還會壓迫腹部，長期駕駛會造成生理上的傷害。因此傾角不能太大，一般為50 —150。坐墊表面最好是與臀部形態(tài)相適應。 座墊:坐姿狀態(tài)下，與座面緊密接觸的實際上只是臀部的兩塊坐骨結節(jié)，其上只有少量肌肉，人體重量的75%左右由約25cm2的坐骨周圍的部位來支承，這樣久坐足以產(chǎn)生壓力疲勞，導致臀部痛楚麻木感。若在座面上加上軟硬適度的坐墊，則測試研究表明，坐于坐墊上的臀部壓力大為降低，而接觸支承面積也由900 cm2增大到1050 cm2，使壓力分散。坐墊的另一優(yōu)點是能使身體采取一種較穩(wěn)定的姿勢，讓身體可以適度地陷入坐墊。過硬的坐墊不足以起到預想的作用；太軟的椅子容易令使用者曲起身子, 全身肌肉和骨骼受力不均, 從而導致腰酸背痛的現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明: 過于松軟的椅面, 使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大, 不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性,而且不易改變坐姿, 容易產(chǎn)生疲勞。依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則, 在座椅靠背設計時應保證有靠背兩點支承即就是人體背部和腰部的合理支承。汽車座椅設計時應提供形狀和位置適宜的兩點支承, 第一支承部位位于人體第5~6 胸椎之間的高度上,作為肩靠。 第二支承設置在腰曲部位, 作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形, 腰靠能保證乘坐姿勢下的近似于正常的腰弧曲線。( 3) 座椅材料選擇。座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個方面: 振動舒適性以及座椅對人體熱環(huán)境的主要影響。座椅材料是座椅的主要減振元件, 要想使座椅獲得較低的振動傳遞率, 使座椅有較高的振動舒適性, 必須采用合適的座墊和靠背減振材料。根據(jù)駕駛室的微氣候環(huán)境, 調(diào)整座椅表面的溫濕度特性, 可以適當調(diào)節(jié)人體代謝, 達到減輕疲勞的目的。 座椅振動舒適性設計座椅材料
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