【正文】 資料原文 ??????????????????????????? ⅱ沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 汽車座椅舒適度研究 第一章 緒論 隨著人們生活水平的提高，汽車的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣，同時(shí)對(duì)汽車的要求也越來(lái)越高。53 參考文獻(xiàn) 42 預(yù)壓彈簧設(shè)計(jì) 29 正負(fù)剛度概念及其載荷變形關(guān)系 24 加速度劑量法 19 座椅腰托的客觀性評(píng)價(jià)試驗(yàn) 16 人體承受振動(dòng)的分類 14 第二章 人體承受振動(dòng)的舒適性評(píng)價(jià) 14 本章小結(jié) 1 舒適性 Vibration isolation。本文基于正負(fù)剛度并聯(lián)相消原理設(shè)計(jì)了新型汽車座椅彈性元件 ,并建立了其力學(xué)及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。研究結(jié)果對(duì)于提高中 國(guó)汽車座椅的設(shè)計(jì)水平具有重要的指導(dǎo)意義，并可以廣泛應(yīng)用于其它座椅的舒適性設(shè)計(jì)。 沈陽(yáng)建筑大學(xué) 畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文 題 目 汽車座椅舒適度研究 系 專業(yè)班級(jí) 交通與機(jī)械工程 學(xué)院 交通運(yùn)輸 101 班 學(xué) 生 姓 名 隋曉丹 性別 女 指 導(dǎo) 教 師 宋小艷 職稱 助教 2020 年 5 月 23 日 摘要 汽車已經(jīng)在人們的生活中越來(lái)越普及，安全、舒適、方便是現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)所追求的最優(yōu)目標(biāo)。 本文 概述了人體承受全身振動(dòng)的舒適性評(píng)價(jià)方法，并建立了汽車人 座椅系統(tǒng)的三自由度模型，針對(duì)特定汽車的地板輸入譜特性，運(yùn)用 Matlab 進(jìn)行仿真研究該模型的動(dòng)態(tài)特性，合理設(shè)計(jì)座椅的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)合 ISO 2631 對(duì)模型進(jìn)行人體振動(dòng)舒適性的定量評(píng)價(jià)?；谌藱C(jī)工程學(xué)原理和脊柱測(cè)量數(shù)據(jù)，研究舒適性汽車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和適合我國(guó)人體測(cè)量的座椅結(jié)構(gòu)尺寸，為舒適性座椅的 設(shè)計(jì)提供了一種有效的手段。 HPoint。 1 靜態(tài)舒適性 4 汽車座椅舒適性研究現(xiàn)狀 4 汽車座椅動(dòng)態(tài)模型 16 汽車座椅舒適性的主觀和客觀評(píng)價(jià)研究 20 座椅腰托的主觀性評(píng)價(jià)試驗(yàn) 36 第四章 汽車座椅的隔振 40 座椅舒適度設(shè)計(jì)指標(biāo) 42 座椅舒適度的研究方法 48 其它因素對(duì)舒適性評(píng)價(jià)的影響分析 52 結(jié) 論 54 謝辭 安全、舒適、方便是現(xiàn)代汽車座椅設(shè)計(jì)的最優(yōu)目標(biāo)。因此座椅的舒適性越來(lái)越多的成為廣大工程科技人員研究的對(duì)象。汽車乘員承受的乘坐振動(dòng)屬于全身振動(dòng)，是對(duì)乘員可能造成嚴(yán)重傷害的主要 振動(dòng)形式。很多文獻(xiàn)研究表明：人體承受長(zhǎng)期的全身振動(dòng)對(duì)于腰脊柱和相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)的不良影響是持續(xù)增加的，而通常，這對(duì)于人體健康的傷害需要數(shù)年才能產(chǎn)生。汽車本身運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡或者各種沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 作業(yè)載荷的波動(dòng)也會(huì)引起汽車的振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)頻率接近于人體主要器官的固有頻率時(shí)，將引起相應(yīng)器官的共振而產(chǎn) 生相對(duì)位移，從而使人感到不舒適，嚴(yán)重時(shí)將危害人的身體健康。靜態(tài)舒適性要研究和解決的問(wèn)題，是依據(jù)人體舒適坐姿的要求和人體測(cè)量數(shù)據(jù)，合理布置、優(yōu)化設(shè)計(jì)和充分考慮座椅的結(jié)構(gòu)、尺寸和調(diào)整參數(shù)，以及駕駛室內(nèi)各操作按鈕和駕駛員的視野等。 H 點(diǎn)是指人體身軀與大腿的連接點(diǎn)，即跨點(diǎn)（ Hip Point），它是與損人方便性及坐姿舒適性相關(guān)的車內(nèi)尺寸的基準(zhǔn)點(diǎn)。通常情況下，各關(guān)節(jié)之間的距離是不能調(diào)整的，但每個(gè)關(guān)節(jié)的角度可以改變。 。因此，坐墊深度一般取 400～ 500mm； ②坐高。 為宜。范圍內(nèi)為宜； ④坐墊寬度。 (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。通過(guò)某公司開(kāi)發(fā)的一款汽車座椅的體壓分布平沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 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。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。 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(kāi)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。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。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)。 當(dāng)前，美國(guó) ROHO 集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)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。 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。鑒于此，急需投入一定的技術(shù)力量，以有效地開(kāi)展適合我國(guó)現(xiàn)狀的座椅動(dòng)態(tài)舒適性研究工作。 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。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(kāi)人體敏感頻率 48Hz。 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。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。 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、減沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 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)。 “人 椅系統(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。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。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。因此該模型更接近于實(shí)際應(yīng)用。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。 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。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。 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。 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(jué)到的舒適度指標(biāo)。大量文獻(xiàn)研究表明，汽車座椅的位置與座椅的“ H點(diǎn)”高度密切相關(guān)，駕駛室內(nèi)的所有參數(shù)，沒(méi)有一個(gè)能與座椅“ H點(diǎn)”高度更密切相關(guān)了。 僅僅根據(jù)人體尺寸并不能全面了解人體疲勞機(jī)理，不能在振動(dòng)環(huán)境中有效的分析脊柱曲線（與人的臉等一樣，不同人體有不同的脊柱曲線）與脊柱受力情況，以及脊柱在日常生活中所表現(xiàn)出來(lái)的作用，不了解脊柱變形所產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)；不正確的坐姿使椎間盤離開(kāi)正常位置，因?yàn)榉钦５膲毫捌涑志眯栽斐勺甸g盤突出；壓迫血管和神經(jīng)；肌肉疲勞等等，這樣而設(shè)計(jì)的汽車座椅并不能滿足大多數(shù)乘員舒適坐姿的需要。 因此，按照 SAE 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出來(lái)的汽車座椅將比適合于中國(guó)人體要求的座椅尺寸偏大，相應(yīng)的也不能適應(yīng)大多數(shù)人的乘坐舒適性的要求，應(yīng)該根據(jù)我國(guó)具體的人體尺寸進(jìn)行座椅的設(shè)計(jì)和制造。乘員乘坐在座椅里時(shí)，為了保持乘坐姿勢(shì)，座椅對(duì)乘員身體支撐部分壓力的大小分布稱為體壓分布。理想的坐墊體壓分布曲線見(jiàn)圖 11（圖中封閉曲線為等壓力線，數(shù)值的壓力為 102Pa），這種情況使得座椅要有振動(dòng)舒適性、坐墊與靠背要有軟硬感。 坐墊的后傾角度不宜過(guò)大，否則容易增大大腿前緣的壓力，并減少雙腳著地的負(fù)荷，因而阻礙血液循環(huán)而引起雙腿麻 木。 坐墊不宜過(guò)高，應(yīng)比小腿長(zhǎng)度短，這樣使雙腿能踩到地面以支持大腿的部分重量。人在座椅上就坐時(shí)，測(cè)定與座椅接觸的身體各部分的壓力分布，便可以知道各處的支撐狀態(tài)是否合適。座椅應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦，硬度不夠 ，過(guò)于松軟的椅而會(huì)使臀部與大腿的肌肉受壓面積加大，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。在腰椎區(qū)域，腰椎骨和骶骨最上面的椎骨之間的關(guān)節(jié)通常有相當(dāng)大的活動(dòng)性，同時(shí)這里也最容易引起下北部疼痛。當(dāng)脊椎向前充分的彎曲時(shí)，腰椎輪廓曲線向 外彎曲稱作駝背（腰椎向后凸出：或稱脊椎后凸）；與之相對(duì)，當(dāng)軀干從彎曲姿勢(shì)或腰椎向后凸出的姿勢(shì)伸直時(shí)，脊椎舒展；當(dāng)人自然站立時(shí)，大多數(shù)人的腰椎曲線向里，稱為脊柱前凸（腰椎向前凸出）。脊柱的生理彎曲以及椎間盤與一系列的韌帶裝置使脊柱具有彈性，所以可把脊柱視為能調(diào)節(jié)的彈性桿。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 12 椎骨和椎間盤結(jié)構(gòu) 圖 12 所示為椎骨和椎間盤的結(jié)構(gòu)示意圖，椎骨是附有肌肉及韌帶的骨頭，其功能是保護(hù)脊髓。前縱韌帶和后縱韌帶從上到下將椎骨和椎間盤連成一體，形成一個(gè)靈活的節(jié)。如果坐姿不正確，將使呼吸的頻次增加，引起心理疲勞。 座椅靠背后傾斜能使腰部得到依靠，加之靠背襯墊的適度柔軟，致使摩擦力較大，同時(shí)加上靠背側(cè)向護(hù)耳，可緩沖橫向振動(dòng)對(duì)人體的沖擊，以提高乘坐舒適性。設(shè)計(jì)座椅的動(dòng)態(tài)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行仿真分析與評(píng)價(jià)。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第二章 人體承受振動(dòng)的舒適性評(píng)價(jià) 人體承受振動(dòng)的分類 機(jī)械振動(dòng)對(duì)人體的影響取決于振動(dòng)的頻率與強(qiáng)度、振動(dòng)作用的方向和振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，以及人的心理、生理狀態(tài)。通常取某一頻率的正弦振動(dòng)作為基準(zhǔn)，其振動(dòng)加速度均方根值和振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間是一定的，并規(guī)定在此條件下的體承受振動(dòng)的舒適性評(píng)價(jià)，然后，在相同持續(xù)時(shí)間下改變振動(dòng)頻率和振動(dòng)加速度均方根值，與基準(zhǔn)振動(dòng)相比較，當(dāng)舒適性評(píng)價(jià)相同時(shí)，記錄振動(dòng)的頻率與振動(dòng)均方根值。超過(guò)此界限，則因疲勞而降低工作效率。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 將該圖線上各振動(dòng)加速度有效值乘以 2 就是保持健康與安全界限 ；除以 為保持舒適性界限。這是因?yàn)槿梭w各內(nèi)臟器官的固有頻率多在此范圍內(nèi)，容易引起共振，所容許承受的振動(dòng)加速度有效值最小。 汽車座椅舒適性的主觀和客觀評(píng)價(jià)研究 在對(duì)座椅機(jī)械結(jié)構(gòu)及人體脊骨生理結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，從主觀和客觀兩方面針對(duì)腰