【正文】 人坐上去身體會(huì)產(chǎn)生向前滑動(dòng)的趨勢(shì)，為保證駕駛員身體不向前滑動(dòng)，墊面一般設(shè)計(jì)成前高后低的傾斜狀，一般以取5～8176。為宜。由于坐墊有水平夾角而造成靠背與坐墊夾角減小，如果角度過(guò)小，則腰椎就會(huì)由正常彎曲變直，使腰部很快疲勞。因此，一般靠背部設(shè)計(jì)成可調(diào)，使其后傾，以增大軀干和大腿之間的夾角。對(duì)于汽車座椅，軀干和大腿間夾角以在95～105176。范圍內(nèi)為宜；④坐墊寬度。坐墊稍寬些，有利于駕駛員調(diào)整姿勢(shì)，但太寬會(huì)影響操作方便性，一般取450～500mm；⑤靠背寬度?？勘撑c坐墊的寬度可以相同，也可以比坐墊稍窄些，但太窄會(huì)破壞座椅的整體造型，為了造型美觀及不影響上肢活動(dòng)而設(shè)計(jì)成上窄下寬的外型。目前座椅設(shè)計(jì)時(shí)一般取相等寬度。(3) 體壓分布與測(cè)量人坐在座椅上時(shí)，人體重力作用在坐墊和靠背上，其壓力分布情況稱為體壓分布。坐姿的體壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。人就坐時(shí)，身體重量的大部分（約80%）經(jīng)過(guò)臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在座椅面上。目前，GM，F(xiàn)ord,Toyota,Honda,BMW,Volvo,Delphi,Johnson Cont rols等大公司都在廣泛應(yīng)用美國(guó)Teksean公司的壓力分布測(cè)量系統(tǒng)來(lái)解決座椅舒適度問(wèn)題，該系統(tǒng)主要通過(guò)在座椅的坐墊和靠背上布置4000個(gè)以上的傳感單元來(lái)測(cè)量面套的支撐和泡綿硬度等對(duì)座椅的壓力分布和舒適度的影響效果。通過(guò)某公司開發(fā)的一款汽車座椅的體壓分布平面圖和立體圖，我們可以了解整個(gè)人體壓力狀況比較合理，接觸面積大，左右平均度好，無(wú)明顯的硬塊。 操作舒適性主要是駕駛員進(jìn)行駕駛操作時(shí)的舒適性程度稱為操作舒適性。操作舒適性所要研究和解決的問(wèn)題主要是車輛駕駛員室、駕駛員、座椅、操縱裝置、顯示裝置、車外視野的合理匹配。汽車座椅的動(dòng)態(tài)舒適性與座椅及人體的振動(dòng)特性密切相關(guān)。座椅動(dòng)態(tài)舒適性是指人體處于振動(dòng)環(huán)境中所感受到主觀上的相對(duì)舒適程度。振動(dòng)對(duì)駕駛員的直接影響涉及軀干和身體局部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)行為，生理反應(yīng)，性能減退和敏感度障礙。人體在振動(dòng)環(huán)境中會(huì)加速疲勞過(guò)程，當(dāng)振動(dòng)環(huán)境中的振動(dòng)特性處于人體神經(jīng)系統(tǒng)的敏感區(qū)域時(shí)，這種刺激頻繁傳入大腦皮質(zhì)，引起大腦皮持細(xì)胞興奮。當(dāng)達(dá)到一定限度時(shí)，皮質(zhì)細(xì)胞的工作強(qiáng)度將減弱，人就會(huì)感到疲勞，工作效率明顯下降。 汽車座椅舒適性研究現(xiàn)狀早在20世紀(jì)70年代，國(guó)外的許多汽車生產(chǎn)廠家就已經(jīng)注意到駕駛室設(shè)計(jì)的舒適性對(duì)汽車車輛作業(yè)效率的影響，人們開始將人機(jī)工程學(xué)理論應(yīng)用于汽車座椅的設(shè)計(jì)上。但當(dāng)時(shí)的研究水平僅限于對(duì)座椅的尺寸、形狀等與人體尺寸相適應(yīng)的靜態(tài)問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)外開發(fā)研究了舒適性較高的汽車駕駛室。駕駛室內(nèi)部趨于多功能化，并盡顯豪華風(fēng)格：儀表板上的中央部位安排了更大的易于辨認(rèn)的、動(dòng)感十足的數(shù)字顯示，很容易看得清楚；電視攝像機(jī)和顯示器可以作為可選的一種裝置，隨時(shí)監(jiān)視汽車行駛的路面狀況；易于進(jìn)出的駕駛室車門有特殊的安全鎖定裝置；其高品質(zhì)的電動(dòng)升降門窗十分宜人；視野十分廣闊等等的這一切都應(yīng)該集中于汽車座椅的位置布置，座椅上下、左右及角度可調(diào)，頭枕高度可調(diào)和可拆卸的座椅，使每個(gè)座椅都能活動(dòng)自如。這都體現(xiàn)了人機(jī)工程學(xué)上最佳的宜人性設(shè)計(jì)的原則。國(guó)外對(duì)汽車座椅舒適性的研究是伴隨著汽車的誕生而逐漸展開的，至今已發(fā)展得十分成熟。早在20世紀(jì)40年代，國(guó)外學(xué)者就對(duì)乘坐舒適性開始了研究。20世紀(jì)60年代，隨機(jī)振動(dòng)理論蓬勃發(fā)展，人們對(duì)道路的路面特性有了一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，汽車振動(dòng)學(xué)也隨之發(fā)展并日趨完善。到20世紀(jì)70年代，涌現(xiàn)出了以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631為代表的大量研究成果，并在不斷完善，成為評(píng)價(jià)舒適性的方法及依據(jù)。在理論研究的同時(shí)，國(guó)外學(xué)者對(duì)座椅這個(gè)減振環(huán)節(jié)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，比如對(duì)人椅系統(tǒng)的傳遞特性、三種姿態(tài)下的人體振動(dòng)模型、座墊阻尼特性的研究，均取得了豐富的成果。隨著人們對(duì)座椅舒適性的要求不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)肯，國(guó)外加強(qiáng)了對(duì)新型減振座椅的研究，在機(jī)械減振座椅出現(xiàn)的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)90后代開發(fā)出了空氣懸掛式座椅，極大地提高了載貨汽車及大客車駕駛員座椅的動(dòng)態(tài)舒適性。這種新型座椅的出現(xiàn)，已成為座椅動(dòng)態(tài)舒適性研究的一個(gè)新熱點(diǎn)，但其研究成果尚不全面。當(dāng)前，美國(guó)ROHO集團(tuán)已經(jīng)開發(fā)出一種車用充氣坐墊，可以有效地提高駕駛員乘坐的舒適性。隨著中國(guó)汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)也注意到了汽車駕駛室的舒適問(wèn)題，國(guó)內(nèi)多家汽車生產(chǎn)廠家開始測(cè)繪和仿制國(guó)外先進(jìn)的汽車座椅，駕駛員操作手柄形狀以及駕駛室內(nèi)設(shè)施的布置等，并開始人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)上的應(yīng)用的研究，并取得了一系列成果，同時(shí)駕駛室舒適性問(wèn)題引起了更多的關(guān)注。這極大的推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)汽車舒適性方面的設(shè)計(jì)和制造水平。但是應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)來(lái)研究汽車座椅舒適性問(wèn)題，國(guó)內(nèi)還處于初級(jí)階段。我國(guó)對(duì)汽車座椅動(dòng)態(tài)舒適性的研究起步較晚，相對(duì)落后。自20世紀(jì)80年代開始，電子計(jì)算機(jī)的普及，使人們對(duì)汽車座椅的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化等研究成為可能，涌現(xiàn)出了大量的研究成果。在此期間，洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所等對(duì)礦用車和拖拉機(jī)用的剪式懸掛座椅（帶減振器、金屬?gòu)椈桑┻M(jìn)行了研究，并取得了一定的成果，另外清華大學(xué)等也同時(shí)開展了對(duì)人體振動(dòng)模型的研究。不過(guò)，我國(guó)對(duì)座椅舒適性的研究尚處于相對(duì)落后的狀態(tài)，主要原因有三個(gè)：國(guó)內(nèi)座椅產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員尚未掌握先進(jìn)的研究方法（如系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法），也未對(duì)座椅的減振性能進(jìn)行深入的研究，這影響了座椅設(shè)計(jì)及研究的發(fā)展；在我國(guó)，座椅舒適性還不是強(qiáng)制檢測(cè)的要求內(nèi)容，一些企業(yè)認(rèn)為只要在安全性上滿足座椅強(qiáng)度的檢測(cè)要求就可以了，而座椅的舒適性則是次要的；我國(guó)許多座椅生產(chǎn)廠家對(duì)舒適性的認(rèn)識(shí)也還只是停留在僅僅滿足國(guó)家法規(guī)要求上，而座椅舒適性試驗(yàn)方法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及一些大企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定較早，由于沒有對(duì)近幾年才出現(xiàn)的空氣懸掛式座椅進(jìn)行研究，導(dǎo)致認(rèn)識(shí)上的不確定、不清晰，這也是造成舒適性研究落后的另一個(gè)重要原因。鑒于此，急需投入一定的技術(shù)力量，以有效地開展適合我國(guó)現(xiàn)狀的座椅動(dòng)態(tài)舒適性研究工作。根據(jù)影響汽車駕駛座椅舒適性的人機(jī)環(huán)分析，安全舒適的汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)必須滿足坐姿舒適性（靜態(tài)舒適性）和振動(dòng)舒適性（動(dòng)態(tài)舒適性）的要求。開展人機(jī)工程學(xué)研究，并將其研究成果應(yīng)用到國(guó)內(nèi)汽車座椅設(shè)計(jì)中，對(duì)提高汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義。目前，在汽車研究方面，人們建立了各種各樣的關(guān)于汽車人環(huán)境的模型。 汽車座椅動(dòng)態(tài)模型從汽車整體上，在舒適性和安全性等方面研究很成熟。人們建立了許多汽車動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型。我們知道，任何控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都依賴于描述真實(shí)系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性，常見的汽車數(shù)學(xué)模型有三種：僅考慮汽車車輪和懸架系統(tǒng)的自由度（前后輪、前后懸架）的1/2（將車輛視為左右對(duì)稱）車輛模型；在1的基礎(chǔ)上增加座椅和乘員的自由度車輛模型；以及在2的基礎(chǔ)上增加發(fā)動(dòng)機(jī)的自由度車輛模型。其中最為準(zhǔn)確的為模型三，即用此模型來(lái)分析隨機(jī)路面輸入的頻率響應(yīng)對(duì)乘員的影響。在對(duì)這三個(gè)模型的分析設(shè)計(jì)中，都力求從各個(gè)模型分析中得到的固有頻率都能有效的避開人體敏感頻率48Hz。如果分析得到的汽車固有頻率接近人體敏感頻率，那么在汽車行駛過(guò)程中將使人體產(chǎn)生共振，而嚴(yán)重影響乘員乘坐的舒適性，甚至對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重的健康隱患。因此為了汽車的減振而提高人體的舒適性，人們?cè)谄噾壹苌习惭b各種各樣的減振彈簧、減振液壓系統(tǒng)以及空氣彈簧等，控制汽車的固有頻率并增加阻尼，從一定程度上提高了人體的舒適性。降低輪胎的使用壽命；同時(shí)降低汽車懸架剛度并增加阻尼也有利于減少振動(dòng)，但會(huì)影響汽車操縱和自動(dòng)的穩(wěn)定性，所以汽車懸架必須有相當(dāng)?shù)膭偠扔糜诘挚孤访娴韧饨鐚?duì)汽車的沖擊。而汽車座椅是與人體直接相接觸的部位，研究汽車座椅的減振性將直接影響乘員乘坐的舒適性。同量座椅的結(jié)構(gòu)相對(duì)汽車整體來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，改變座椅的動(dòng)態(tài)參數(shù)能顯著改變?nèi)梭w振動(dòng)舒適性，對(duì)汽車的使用性能沒有影響，而且制造成本低，周期短?，F(xiàn)在越來(lái)越多的人將目光轉(zhuǎn)移到直接研究汽車座椅上來(lái)：研究座椅懸架系統(tǒng)，采取切實(shí)可行的技術(shù)措施隔離由于地面激勵(lì)引起的通過(guò)汽車輪胎和懸架傳給汽車座椅的振動(dòng)，從而改變傳遞到人體的振動(dòng)。駕駛用座椅動(dòng)態(tài)舒適性[2]主要與振動(dòng)特性有關(guān)。影響駕駛疲勞的振動(dòng)主要是行駛中車輛的隨機(jī)振動(dòng)和車輛。駕駛員受到縱向、橫向及垂直三個(gè)方向的線振動(dòng)與角振動(dòng)，這幾個(gè)振動(dòng)中，以垂直和繞縱、橫坐標(biāo)軸的角振動(dòng)對(duì)駕駛員的影響較大。振動(dòng)通過(guò)座椅傳遞到人體的臀部、背部而引起的全身性振動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)汽車座椅時(shí)應(yīng)盡量隔離人體敏感的振動(dòng)。 在座椅設(shè)計(jì)中可采取的措施有：減小座椅共振頻率，降低座椅10Hz附近振動(dòng)傳遞率，以減輕彈簧一下的共振的印象和減少來(lái)自座椅靠背的高頻振動(dòng)；把路面輪胎、減震懸掛、座椅人體三者看作一個(gè)整體大動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，尋求在各個(gè)路面隨機(jī)輸入情況下，乘員不易疲勞的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。 此外，對(duì)于座椅的動(dòng)態(tài)特性可按照傳入人體的能量最小、是人體在敏感頻率區(qū)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)最小、傳給人體的加速度均方根值最小等目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，與汽車的減震系統(tǒng)相匹配，使駕駛員處于更合適的振動(dòng)環(huán)境，這些都是駕駛疲勞的重要措施。從汽車座椅舒適性的局部研究來(lái)看，人們對(duì)于汽車座椅提出了很多的動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行座椅結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)，進(jìn)行了很有成效的研究。汽車座椅的動(dòng)態(tài)性能研究：關(guān)于座椅的動(dòng)態(tài)性能，人們?cè)O(shè)計(jì)了“人椅系統(tǒng)”的動(dòng)力學(xué)模型，為了研究座椅的振動(dòng)性能對(duì)人體舒適性的影響，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施降低振動(dòng)，提高乘坐舒適性?！叭艘蜗到y(tǒng)”的垂直方向上的單自由度模型：僅考慮地面不平等引起的振動(dòng)傳給汽車然后傳給座椅的垂直方向上的振動(dòng)（垂直方向的振動(dòng)比其它方向的分量要大，且座椅對(duì)各方向的動(dòng)態(tài)參數(shù)是獨(dú)立的），并將人體簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的剛性質(zhì)量塊。即將人體與汽車座椅的總質(zhì)量計(jì)為M，汽車座椅的剛度系數(shù)（彈性）計(jì)為K，座椅振動(dòng)阻尼為C，路面不平傳給座椅的響應(yīng)作為汽車座椅的輸入X，而座椅的振動(dòng)響應(yīng)為Y，作為座椅傳給人體的輸入，它將影響人體乘坐的舒適性。經(jīng)過(guò)分析，該模型結(jié)果與實(shí)際人體在座椅上的試驗(yàn)結(jié)果相比較存在很大的差異：用剛性質(zhì)量塊代替人體作試驗(yàn)得到的座椅傳遞函數(shù)的峰值比實(shí)際人體測(cè)得的座椅傳遞函數(shù)峰值要高，而且峰值頻率也高。原因是人體不是一個(gè)簡(jiǎn)單的質(zhì)量塊，它不僅有一定的質(zhì)量，而且有一定的阻尼和剛度。由于人體內(nèi)部阻尼的作用，使整個(gè)座椅系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的峰值有峰值頻率大大降低。這種變化對(duì)座椅動(dòng)態(tài)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的影響是非常大的。由于振動(dòng)對(duì)人體最有害的頻率范圍，在垂直方向?yàn)?8Hz，正好是人體內(nèi)臟器官的共振頻率，因此在座椅設(shè)計(jì)時(shí)為了保證振動(dòng)對(duì)人體最敏感的頻率的振動(dòng)能進(jìn)行有效的衰減，座椅系統(tǒng)（包括人體）的固有頻率常常設(shè)計(jì)成小于3Hz，而汽車車身的固有頻率常常為24Hz。正因?yàn)閱巫杂啥取叭艘蜗到y(tǒng)”的動(dòng)力學(xué)參數(shù)與實(shí)際“人椅系統(tǒng)”的動(dòng)力學(xué)參數(shù)存在很大的差異，也就難以獲得“人椅系統(tǒng)”與汽車車身系統(tǒng)振動(dòng)的最佳匹配關(guān)系，也就使乘員座椅因?yàn)檎駝?dòng)而使乘坐舒適性大為下降。所以在座椅動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該充分考慮人體的非剛體特性?！叭艘蜗到y(tǒng)”在垂直方向上的多自由度模型：考慮到人體實(shí)際上存在一定的阻尼和剛度，常常將人體模型設(shè)計(jì)為單質(zhì)量塊的單自由度模型或兩質(zhì)量塊的二自由度模型，而常常以人體二自由度模型最為理想，得到的“人椅系統(tǒng)”模型為三自由度模型。這樣，在“人椅系統(tǒng)”模型設(shè)計(jì)上增加了人體的剛度和阻尼。將此模型與真實(shí)“人椅系統(tǒng)”進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，測(cè)得系統(tǒng)傳遞函數(shù)非常相近。因此該模型更接近于實(shí)際應(yīng)用。但該模型并沒有將座椅質(zhì)量進(jìn)行考慮，其實(shí)，座椅為非剛性的，其質(zhì)量對(duì)于“人椅”系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的影響是很大的?！叭梭w座椅”模型的建立主要研究座椅的振動(dòng)性能對(duì)人體舒適度的影響，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施降低振動(dòng)，提高舒適性。 汽車座椅靜態(tài)舒適性從人機(jī)工程學(xué)角度上來(lái)看，我國(guó)汽車座椅的研究應(yīng)該以我國(guó)人體測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。我國(guó)已經(jīng)有了自己的人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)：GB1000088，中國(guó)成年人人體尺寸?；诖藰?biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)的研究者們?cè)诖嘶A(chǔ)上為座椅的空間尺寸提供了很有成效的參考數(shù)據(jù)，對(duì)于汽車座椅乘坐人體的舒適度[3]有很大的影響。座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)須考慮的因素很多，設(shè)計(jì)中應(yīng)突出以下幾點(diǎn)。(1) 座椅的形式和尺度與其功用有關(guān)，并參照人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)確定座椅尺寸設(shè)計(jì)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。椅面高度在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮兩點(diǎn)：椅面過(guò)高會(huì)使大腿肌肉受壓，椅面過(guò)低就會(huì)增加背部肌肉負(fù)荷。對(duì)于寬度而言，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，通常設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。椅面深度其尺寸應(yīng)滿足：腰部得到靠背的支承椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)距離，以保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。椅面傾角主要考慮為防止人體臀部向前滑動(dòng)，此角不易過(guò)大，否則會(huì)增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負(fù)荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。(2) 座椅所使用的材料應(yīng)適應(yīng)人體的舒適性座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個(gè)方面：振動(dòng)舒適性以及座椅對(duì)人體熱環(huán)境的影響。座椅材料是座椅的主要減振元件，為使座椅獲得較低的振動(dòng)傳遞率，應(yīng)使座椅有較高的振動(dòng)舒適性，必須采用合適的座墊和靠背減振材料，并根據(jù)駕駛室的微氣候環(huán)境，調(diào)整座椅表面的溫濕度特性調(diào)節(jié)人體代謝，以達(dá)到減輕疲勞的目的。(3) 座椅的位置要與其作業(yè)相協(xié)調(diào)，便于駕駛員作業(yè)根據(jù)汽車駕駛的特點(diǎn)，在駕駛座椅設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮座椅與空間的協(xié)調(diào)問(wèn)題，駕駛空間以坐姿活動(dòng)為依據(jù)。汽車座椅上的許多調(diào)節(jié)功能都能在一定程度上保持人體主要關(guān)節(jié)處于舒適的角度。但是大多數(shù)的研究都忽略了對(duì)于人體上一個(gè)重要的關(guān)節(jié)點(diǎn)的研究：“H點(diǎn)”（HipPoint）,即胯點(diǎn)，是人體身軀與大腿的交接點(diǎn)，它是與坐姿舒適性相關(guān)的車身尺寸的基點(diǎn)。乘員以自己的意愿將座椅調(diào)整到適宜位置入座后，“H點(diǎn)”的水平移動(dòng)量和垂直移動(dòng)量之間的關(guān)系反映了乘員座椅前后調(diào)節(jié)量與上下調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系。這種關(guān)系隨著人體身材的不同具有不同的表達(dá)式。研究“H點(diǎn)”的位置（真實(shí)人體乘坐在汽車座椅上時(shí)“H點(diǎn)”的位置）能更準(zhǔn)確的了解人體處于復(fù)雜環(huán)境（隨機(jī)不平的路面?zhèn)鹘o汽車座椅的垂直振動(dòng)分量在人體上所引起的不舒適性）時(shí)所感覺到的舒適度指標(biāo)。座椅的設(shè)計(jì)與布置直接影響乘員乘坐的舒適性和室內(nèi)相關(guān)設(shè)施的布置，合理的安排座椅，改善人與座椅之間的關(guān)系，對(duì)于給乘員創(chuàng)造一個(gè)舒適安全的乘坐環(huán)境，起著至關(guān)重要的作