【正文】 合理布置、優(yōu)化設計和充分考慮座椅的結構、尺寸和調整參數(shù)，以及駕駛室內各操作按鈕和駕駛員的視野等。汽車本身運轉質量的不平衡或者各種沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 2 作業(yè)載荷的波動也會引起汽車的振動。汽車乘員承受的乘坐振動屬于全身振動，是對乘員可能造成嚴重傷害的主要 振動形式。安全、舒適、方便是現(xiàn)代汽車座椅設計的最優(yōu)目標。 48 其它因素對舒適性評價的影響分析 40 座椅舒適度設計指標 36 第四章 汽車座椅的隔振 20 座椅腰托的主觀性評價試驗 4 汽車座椅動態(tài)模型 1 靜態(tài)舒適性 HPoint。 本文 概述了人體承受全身振動的舒適性評價方法，并建立了汽車人 座椅系統(tǒng)的三自由度模型，針對特定汽車的地板輸入譜特性，運用 Matlab 進行仿真研究該模型的動態(tài)特性，合理設計座椅的動力學參數(shù)，結合 ISO 2631 對模型進行人體振動舒適性的定量評價。研究結果對于提高中 國汽車座椅的設計水平具有重要的指導意義，并可以廣泛應用于其它座椅的舒適性設計。 Vibration isolation。 14 本章小結 14 第二章 人體承受振動的舒適性評價 24 加速度劑量法 29 正負剛度概念及其載荷變形關系 42 預壓彈簧設計 53 參考文獻 55 附錄一 中文 譯 文 ? ???????????????????????????? ⅰ 附錄二 外文資料原文 ??????????????????????????? ⅱ沈陽建筑大學畢業(yè)設計（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，汽車的應用已經越來越廣，同時對汽車的要求也越來越高。全身振動是指通過人體的支撐表面（如站著的人體的腳部、坐著的人體的臀部、躺著的人體的背部支撐面等）傳給人體的振動。汽車振動主要來源于地面不平度的隨機激勵。 靜態(tài)舒適性 座椅與人體的匹配關系和為乘員提供坐資的舒適程度，稱為靜態(tài)舒適性。人體姿勢由相鄰關節(jié)的距離及每個關節(jié)的角度來確定。對于身材高大的駕駛員來說，坐墊太淺會因大腿下面無足夠的支撐面而感到不適，反之，身材稍小的駕駛員則會因為坐墊太深而背部不能與靠背接觸，勢必要端坐，長時間的端坐更易疲勞。對于汽車座椅， 軀干和大腿間夾角以在 95～ 105176。 目前， GM， Ford,Toyota,Honda,BMW,Volvo,Delphi,Johnson Cont rols 等大公司都在廣泛應用美國 Teksean 公司的壓力分布測量系統(tǒng)來解決座椅舒適度問題，該系統(tǒng)主要通過在座椅的坐墊和靠背上布置 4000 個以上的傳感單元來測量面套的支撐和泡綿硬度等對座椅的壓力分布和舒適度的影響效果。當達到一定限度時，皮質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。 20 世紀 60年代，隨機振動理論蓬勃發(fā)展，人們對道路的路面特性有了一個明確的認識，汽車振動學也隨之發(fā)展并日趨完善。但是應用人機工程學來研究汽車座椅舒適性問題，國內還處于初級階段。目前，在汽車研究方面，人們建立了各種各樣的關于汽沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 6 車 人 環(huán)境的模型。降低輪胎的使用壽命；同時降低汽車懸架剛度并增加阻尼也有利于減少振動，但會影響汽車操縱和自動的穩(wěn)定性，所以汽車懸架必須有相當?shù)膭偠扔糜诘挚孤访娴韧饨鐚ζ嚨臎_擊。因此，在設計汽車座椅時應盡量隔離人體敏感的振動。原因是人體不是一個簡單的質量塊，它不僅有一定的質量，而且有一定的阻尼和剛度。將此模型與真實“人 椅系統(tǒng)”進行試驗 對比，測得系統(tǒng)傳遞函數(shù)非常相近。 (1) 座椅的形式和尺度與其功用有關，并參照人體測量學數(shù)據(jù)確定 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。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 9 (3) 座椅的位置 要與其作業(yè)相協(xié)調，便于駕駛員作業(yè) 根據(jù)汽車駕駛的特點，在 駕駛座椅設計時還應考慮座椅與空間的協(xié)調問題，駕駛空間以坐姿活動 為依據(jù)。 在駕駛室內，乘員的座椅如何布置，才能使大多數(shù)人都感到舒適，一直是人們關注和研究的問題。 的條件下得到的 ，不能靈活的反映“ H點”的位置；同時也只考慮了髖點的因素，忽略了人體其它關節(jié)間的舒適夾角，并且它是根據(jù)歐洲人體模型數(shù)據(jù)在汽車駕駛室得到的結果，不適合中國人體對駕駛室及座椅的要求。 所以坐墊上的壓力應按照臀部不同部位不同壓力的原則來分布：人體一半以上的重量由骨盆下的兩塊面積約為 25cm2的坐骨結節(jié)承受，是以坐骨結節(jié)為中心，坐骨結節(jié)處壓力最大，由此向外，向四周壓力逐漸減小，直至座椅前緣與大腿接觸處，壓力為最小，沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 11 這就是坐墊設 計的壓力分布不均勻原則。但靠背角過大，會使乘員起坐不方便，并有使頸椎向前彎曲上抬的趨勢，會造成頸部疲勞以及心理上的不舒適和疲勞感，還會影響汽車內有效面積的合理使用。 同時，體壓由坐墊與靠背的形狀和硬度分布來保證。 當人從腰部向前彎曲時，通常認為腰椎是彎曲的，脊椎向前彎曲的程度稱為“彎曲度”。脊柱的這種彎曲形狀使椎間盤之間具有最佳的壓力分布以及最佳椎骨間肌肉靜態(tài)負荷水平。氧氣是維持人體各項功能的基礎，它為呼吸提供了必要的姿勢。 (1) 建立人 椅系統(tǒng)三自由度模型，根據(jù)我國實際需求，結合 ISO 2631 對該模型進 行人沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 15 體振動舒適性的定量評價。 對振動舒適性的評價 可分為：“沒有不舒適 ”、“少 許不舒適”、“有點不舒適”、“不舒適”、“非常不舒適”及“極不舒適”等。其中圖 a、圖 b 分別表示垂直振動和水平振動在各種受振持續(xù)時間內保持工作效率界限（或疲勞 —— 降低功效界限，簡稱 FDP 限）圖線，圖中橫坐標是振動頻率（ Hz），縱坐標 是振動加速度有效值（ m/s2） ,都采用對數(shù)坐標。例如：對于小轎車和旅游車，宜選取保持舒適性界限作為評價振動舒適性的標準；對于拖拉機、工程機械和各種越野車輛，宜選取保持工作效率界限作為評價振動舒適性的標準。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 19 圖 22 汽車座椅系統(tǒng) 圖 23 座椅腰托及彈性元件 人體脊骨生理結構與座椅腰托裝置 人體直立時，脊柱呈 S 型，稱為脊柱的正常生理彎曲。圖 25給出了座椅中 H點的位置以及腰 托的兩個極限位置。同時以特制的傳感墊布置在靠背上，座椅的初始位置為設計位置，靠背角度為 25度、座墊角度為 17度，以滿足設計的 H 點位置，其中有腰托座椅上的腰托調 到最大極限位置，該位置為座椅 H 點上方 200mm 處。該位置一般在座椅 H 點上方約 200mm 處。測試者在依次完成壓力分布試驗以后，根據(jù)表 22 中的每個評價指標進行約 5min 的主觀評價并打分，最后將試驗結果進行處理。在此持續(xù)振動加速度下，理論上駕駛員（乘員）能 在 24 小時內能維持良好的保持工作效率狀態(tài)，在 8 小時內能保持良好的舒適性姿勢。結合主觀與客觀評價的研究方法是對汽車乘坐舒適性評價的有效方法之一，文中評價方法同樣適用于其它復雜的腰托結構設計。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 27 圖 213 人體腰椎加速度響應 圖 213 表示人體在測量時間 75～ 80s 時腰椎在 X 軸、 Y 軸和 Z 軸的加速度響應，為了評價該座椅振動對人體健康的影響，首先得求出等效天加速度劑量 [8]。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 24 人體動態(tài)舒適性評價 加權加速度評價法 大部 分汽車的地板譜有 2 個共振峰，其中一個為懸架的共振頻率所產生的，頻率為1～ 2Hz，其峰值比較大；其次一個共振峰值為汽車車輪部分（輪胎在路面上行駛所產生的） 所產生的共振頻率約為 10Hz 的峰值，其峰值相對比較小 [7]。因此，合理的 座椅體壓分布并不是一 種平均分配的分布，而是按照靠背的不同部位在產生不 適感之前所能承受的壓力大小的合理分布，即從腰曲部位的最大壓力部位逐漸向外擴展減弱。試驗所獲得的縱向壓力分布曲線及壓力分布云圖分別如圖 2圖 27 所示。座椅的體壓分布分為座墊和靠背壓力分布。因此，汽車乘員長時間處于坐姿狀態(tài)，首先感到疲勞的部位是腰部 。現(xiàn)代汽車座椅的機械結構主要由頭枕、靠背、座墊、滑道等總成組成，如圖 22 所示。對于垂直振動，人體最敏感的頻率范圍為 48Hz，而對于水平振動，人體最敏感的頻率范圍為 12Hz。并對舒適評價進行分類： (1) 保持 舒適性界限（或稱降低舒適性界限）：在此振動界限內，沒有不舒適的感 覺，受振動者能順利完成讀、寫、吃等動作； (2) 保持工作效率界限（或稱疲勞 —— 降低功效界限）：在此振動界限內，操作人員能在規(guī)定的時間保持正常的工作效率。根據(jù)測量的脊椎數(shù)據(jù)設計座椅的結構尺寸，以滿足乘員乘坐的舒適性要求。因此，人體脊柱忍受橫向力的能力很低。椎間盤在力的作用下會發(fā)生變形，它為脊椎提供了彈性和運動能力。其中，頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。骶骨由融合的脊椎段組成，通過骶骨關節(jié)與骨盆上的髂骨相連。 設計差的座椅，在坐骨結節(jié)之外出現(xiàn)了峰值壓力，同時會出現(xiàn)左右不對稱、不協(xié)調的壓力分布。此夾角還可以防止車輛進行過程中乘員臀部向前滑動的趨勢，減少因肌肉靜力收縮來防止這一滑動趨勢而造成的生理和心理上的疲勞。 合理的體壓分布 乘員坐在座椅坐墊上，長時間乘坐會造成不舒適感，在造成這種不舒適感前，臀部所受的壓力是不同的。 SAE 標準中提供了這兩者大致的計算表達式。這種關系隨著人體身材的不同具有不同的表達式。 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。 汽車座椅靜態(tài)舒適性 從人機工程學角度上來看，我國汽車座椅的研究應該以我國人體測量數(shù)據(jù)為基礎的。正因為單自由度“人 椅系統(tǒng)”的動力學參數(shù)與實際“人 椅系統(tǒng)”的動 力學參數(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)振動的最佳匹配關系，也就使乘員座椅因為振動而使乘坐舒適性大為下降。 汽車座椅的動態(tài)性能研究：關于座椅的動態(tài)性能，人們設計了“人 椅系統(tǒng)”的動力學模型，為了研究座椅的振動性能對人體舒適性的影響，進而采取相應的措施降低振動，提高乘坐舒適性。 駕駛用座椅動態(tài)舒適性 [2]主要與振動特性有關。其中最為準確的為模型三，即用此模型來分析隨機路面輸入的頻率響應對乘員的影響。不過，我國對座椅舒 適性的研究尚處于相對落后的狀態(tài)，主要原因有三個