【正文】 1 小車座椅設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 摘 要 ： 本 文研究了人的坐姿生理和心理特性 人與座椅的人機(jī)關(guān)系，結(jié)合我國(guó)對(duì)汽車座椅的設(shè)計(jì)和使用 情況 ， 分析了現(xiàn)有轎車駕駛座椅存在的問(wèn)題 ， 用戶人體尺寸 ， 坐姿相關(guān)的人體生理學(xué)、解剖學(xué)、 統(tǒng)計(jì)學(xué)研究 。從滿足駕駛員的需求出 發(fā)，確定駕駛座椅的各個(gè)參數(shù)并突出座椅尺寸設(shè)計(jì)與人體尺寸的相關(guān)性， 真正達(dá)到一切人為設(shè)計(jì)導(dǎo)向的汽車座椅， 重點(diǎn)設(shè)計(jì)了頭枕 、 腰靠 和座椅的舒適度 這 三 個(gè)用戶普遍反映的問(wèn)題。 關(guān)鍵詞： 人機(jī)工程學(xué) ； 汽車 座椅 ； 舒適度 ，汽車 Design Of The Car Seat Author: Tutor: (Oriental Science ＆ Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract:This thesis mainly discusses the physiological and psychological features of human beings sitting posture， and the relationship between human beings and car seats. Regarding domestic car seats design and use condition, it analyses the exiting problems in car seats currently, clients’ body dimension, and human physiology, anatomy, statistics corresponding with sitting posture. According to the drivers requirement, it ensures the specific parameters of each driving seat, and sticks out the relevance between seat size design and human body dimension. All this is to design human oriented car seats, which aims to increase the fort level of headrest, backrest and seats which are the main three problems reflecting by customers. Key words : Ergonomics 。Car seat 。Comfortable degree 。Car 1 前言 研究 背景 隨著時(shí)代的發(fā)展，人們開始追求高品質(zhì)的舒適生活 ,于是按照人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品也就越來(lái)越受到大眾的歡迎。以汽車座椅為例 ,人體工程學(xué)的家具并不是人們頭腦中所想象的僅有數(shù)據(jù)符合的座椅 ,它還包括除了人體生理數(shù) 據(jù)之外的很多因素。它的設(shè)計(jì) 2 原則除了常見的尺度設(shè)計(jì)原則 ,人體機(jī)能和環(huán)境設(shè)計(jì)原則 ,健康設(shè)計(jì)原則外還應(yīng)該講求黃金分割比的設(shè)計(jì)原則。并指出在這些原則的指導(dǎo)下好的人體工程學(xué)座椅是功能與美學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)品 ,可以為人帶來(lái)身心兩方面的享受。我國(guó)是人口大國(guó)，物質(zhì)方面的需求量要高于其他國(guó)家和地區(qū)。近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，汽車的消費(fèi)逐漸成為帶動(dòng)國(guó)民生產(chǎn)總值的重要指標(biāo)。中國(guó)加入 WTO后，中國(guó)的汽車工業(yè)，特別是轎車工業(yè)面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 全套圖紙，加 153893706 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促 使了轎車車身設(shè)計(jì)技術(shù)的變革和進(jìn)步．特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造 (CAD／ CAM)技 術(shù)在汽車領(lǐng)域得以廣泛的應(yīng)用，為現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與制造提供了新的手段。 而人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展，使得汽車設(shè)計(jì)又進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。 研究 內(nèi)容 汽車中的座椅是影響駕駛與乘坐舒適程度的重要設(shè)施，而駕駛員的座椅就更為重要。舒適而操作方便的駕駛座椅，可以減少駕駛員疲勞程度，降低故障的發(fā)生率。汽車駕駛員座椅設(shè)計(jì)優(yōu)劣與否直接關(guān)系到駕駛質(zhì)量。任何系統(tǒng)實(shí)際上都是人機(jī)系統(tǒng)，人機(jī)系統(tǒng)包括人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)方面。顯然駕駛員 座椅也屬于人機(jī)系統(tǒng)研究的范疇。人 3 機(jī)系統(tǒng)的安全模式多以人的行為為主體，即以人為本。對(duì)人機(jī)系統(tǒng)的研究始于第二次世界大戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)和使用高度復(fù)雜的軍事裝備中，人們逐步認(rèn)識(shí)到必須把人和機(jī)器作為一個(gè)整體，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮人的因素。 設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品才能有使用的價(jià)值。以往的汽車設(shè)計(jì)中對(duì)人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用主要集中在初期的駕駛室配置的布置上、汽車安全性能得檢驗(yàn)中。 研究的意義 從人的安全、健康的角度：現(xiàn)代人越來(lái)越多地的時(shí)間在汽車中度過(guò)，座椅的安全與舒適直接影響到人們的健康與安全。尤其是對(duì)人們脊椎的傷害。 從社會(huì)的角度 ：汽車走進(jìn)干家萬(wàn)戶，人們對(duì)汽車的情感也有所轉(zhuǎn)變，從以前的遙遠(yuǎn)、到現(xiàn)在的占有，將來(lái)必將轉(zhuǎn)變?yōu)樘籼?。因此汽車的發(fā)展也要跟上時(shí)代的步伐。座椅是汽車與人接觸的界面，人們?cè)谶x擇汽車時(shí)，往往首先接觸到的是它的座椅。 從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的角度：汽車制造業(yè)正在迅速地向全面數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試這種新方式轉(zhuǎn)化。在汽車產(chǎn)品開發(fā) CAC／ CAM／ CAE／ PDM環(huán)境下 [1]，傳統(tǒng)的實(shí)物模型被數(shù)字模型所取代。這使得汽車產(chǎn)品可以直接從設(shè)計(jì)階段進(jìn)入生產(chǎn)階段。實(shí)現(xiàn)了汽車開發(fā)過(guò)程中多學(xué)科、多領(lǐng)域的集成化、并行化和協(xié)同化，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期，獲得了更短的產(chǎn)品上市時(shí)間。從這個(gè)角度來(lái)看，我們?cè)诩夹g(shù)上能夠也必然要脫離以前的那種反復(fù)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)周期，使得汽車座椅的設(shè)計(jì)走向數(shù)字化和虛擬化的道路。 設(shè)計(jì) 的目的 駕車人無(wú)論做短途還是長(zhǎng)途旅行都要求座椅十分舒適；座椅的設(shè)計(jì)必須能適應(yīng)各種身材和高度的男女駕車人； 座椅的外觀必須具有吸引力，令人賞心悅目。 （ 1）有良好的靜態(tài)特性，即：座椅的尺寸和形狀應(yīng)使人體具有合適的坐姿，良好的體壓分布，觸感良好，并能調(diào)整尺寸與位置，以保證乘坐穩(wěn)定、舒適，操作方便。 (2)有良好的動(dòng)態(tài)特性，以緩和與衰減有車身傳來(lái)的沖擊和振動(dòng)，保 證駕駛員能較長(zhǎng)時(shí)間工作而不感到疲勞。 (3)構(gòu)緊湊，外形與色彩應(yīng)美觀、大方，與車身內(nèi)飾相協(xié)調(diào)，并盡可能減輕質(zhì)量，降低成本，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 設(shè)計(jì) 的 方法和程序 設(shè)計(jì)程序是將設(shè)計(jì)需求透過(guò)系統(tǒng)化的方法轉(zhuǎn)化而獲得符合設(shè)計(jì)需求的設(shè)計(jì)特征。設(shè)計(jì)成學(xué)通常是設(shè)計(jì)師開發(fā)產(chǎn)品時(shí)所建立的一套發(fā)展模式 [2]。而設(shè)計(jì)師的發(fā)展模式綜合各種與產(chǎn)品有關(guān)的解決方法或觀念．不同的解決方法或觀念，將會(huì)產(chǎn)生不同的產(chǎn)品特征。因此，許多研究仍在探討如何運(yùn)用有效的方法與途徑與設(shè)計(jì)程序中，以確保設(shè)計(jì)的品質(zhì)與效率”。 4 設(shè)計(jì)過(guò)程中所運(yùn)用的邏輯概 念與程序，已有部分設(shè)計(jì)學(xué)者提出相關(guān)的論點(diǎn)，本研究列舉二位國(guó)外學(xué)者所提出的邏輯概念與程序，其簡(jiǎn)介如下： (1)Andresen的設(shè)計(jì)程序 (1980) Andresen所提出的設(shè)計(jì)程序主要分成四個(gè)階段： (1)設(shè)計(jì)說(shuō)明階段； (2)構(gòu)想設(shè)計(jì)階段； (3)配置設(shè)計(jì)階段； (4)細(xì)部設(shè)計(jì)階段。該設(shè)計(jì)程序的進(jìn)行由設(shè)計(jì)說(shuō)明階段開始，透過(guò)構(gòu)想設(shè)計(jì)階段的使用程序架構(gòu)、功能架構(gòu)與工具架構(gòu)三種分析設(shè)計(jì)構(gòu)成來(lái)完成設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)說(shuō)明階段從使用程序進(jìn)行到設(shè)計(jì)個(gè)案所必須具有的功能架構(gòu)，再?gòu)挠辛嗽O(shè)計(jì)個(gè)案功能的分析結(jié)果轉(zhuǎn)化到設(shè)計(jì)個(gè)案所具有的 工具技能架構(gòu)。設(shè)計(jì)說(shuō)明階段完成后，隨之進(jìn)行設(shè)計(jì)個(gè)案的‘行為一功能 — 機(jī)能 ’構(gòu)想設(shè)計(jì)階段的發(fā)展。 程序架構(gòu)一 經(jīng)完成上述階段后，設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)入對(duì)于設(shè)計(jì)個(gè)案各部分零件配置的配置設(shè)計(jì)階段。在此階段中，設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)個(gè)案中個(gè)零件的相關(guān)配置進(jìn)行組裝的工作。配置設(shè)計(jì)階段之后，整個(gè)發(fā)展過(guò)程進(jìn)入最后的細(xì)部設(shè)計(jì)階段。在細(xì)部設(shè)計(jì)階段里，設(shè)計(jì)師必須回饋到所有在設(shè)計(jì)說(shuō)明階段中，所有事先預(yù)定的事項(xiàng)，包括對(duì)產(chǎn)品的迸一步設(shè)計(jì)與對(duì)設(shè)計(jì)定義的再確認(rèn)工作，已達(dá)成對(duì)設(shè)計(jì)個(gè)案的設(shè)計(jì)工作。 Andresen設(shè)計(jì)程序的各個(gè)階段流程，如圖 1所示。 圖 1 Andresen的設(shè)計(jì)程序 (1980) Andresen design program (1980) 設(shè)計(jì)預(yù)解決的問(wèn)題 功能架構(gòu) 程序架構(gòu) 工具架構(gòu) 單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì)完成 問(wèn)題說(shuō)明 階段 概念設(shè)計(jì) 階段 配置設(shè)計(jì) 細(xì)部設(shè)計(jì) 階段 5 (2)French的設(shè)計(jì)程序 (1985) 圖 2 French的設(shè)計(jì)程序 (1985) French design program (1980) 在 French的設(shè)計(jì)程序里，設(shè)計(jì)從需求 出發(fā)，透過(guò)對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題 的分析，并收集相關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)，進(jìn)行概念性的設(shè)計(jì) ,程序的流程如圖 2所示 。 French認(rèn)為在產(chǎn)生許多概念性的設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)師可對(duì)這些概念性的設(shè)計(jì)作篩選，使選定的設(shè)計(jì)方案能逐步接近設(shè)計(jì)需求。一旦完成設(shè)計(jì)方案的細(xì)部設(shè)計(jì)工作之后，緊接著為連接設(shè)計(jì)與制造生產(chǎn)間的工作，此包括工程圖和生產(chǎn)計(jì)劃等，以利設(shè)計(jì)活動(dòng)從構(gòu)想轉(zhuǎn)化到實(shí)際的制造過(guò)程 [4],其表示設(shè)計(jì) 。 本研究目的為設(shè)計(jì)符合人體的舒適性轎車駕駛座椅。在汽車的設(shè)計(jì)中人們往往考慮是汽車的動(dòng)力性能、外觀和內(nèi)飾；人們?cè)谫?gòu)買汽車是看重的多是汽車的價(jià)格、外觀。從汽 車的設(shè)計(jì)者和使用著這兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)對(duì)于汽車的座椅的重視程度還很不夠。 實(shí)際中對(duì)于座椅設(shè)計(jì)的相關(guān)研究和設(shè)計(jì)方法沒有特別的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。得出設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在是“為人設(shè)計(jì)”，根據(jù)對(duì)用戶的分析得出設(shè)計(jì)目標(biāo)并進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)工作．本研究可分為 兩 個(gè)階段：第一階段：理論研究階段； 第二 階段：座椅實(shí)際設(shè)計(jì)階段 。 2 座椅設(shè)計(jì) 的相關(guān)理論 體壓分布與坐姿疲勞 (1)坐姿體壓分布 當(dāng)座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時(shí)，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布稱作坐姿的體壓分布?？梢?，坐姿體壓分布包括座墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。 設(shè)計(jì)需求 分析現(xiàn)有問(wèn)題 描述問(wèn)題 概念性設(shè)計(jì) 方案具體化 細(xì)部設(shè)計(jì) 選擇方案 生產(chǎn)計(jì)劃，圖紙與其他工作 6 (2)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，適合于承重，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 [12]。圖 3為坐姿時(shí)座墊上的體壓分布。 圖 3 坐姿時(shí)座墊上的體壓分布 When sitting a pad body pressure distribution 從汽車舒適性到座椅舒適性 影響汽車舒適性的因素很多，分析人 機(jī) 環(huán)境系統(tǒng)，可以提出整車舒適性影響因素的框架圖，如圖 4。 圖 4 座椅整車舒適性的評(píng)價(jià)圖 Seat fort of vehicle evaluation