【正文】 當(dāng)振動環(huán)境中的振動特性處于人體神經(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)，引起大腦皮質(zhì)細(xì)胞興奮。 目前的研究和根據(jù)資料收集證明，座椅懸架系統(tǒng)的質(zhì)量較大時(shí)對人體動態(tài)舒適性有利，但需考慮到與座椅剛度的配合；座椅連接件的摩擦系數(shù)越小，對人體動態(tài)舒適性越有利；適當(dāng)降低座椅懸架的阻尼系數(shù)對舒適性有利。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 表 72 座椅舒適性評價(jià)表 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 8 主 要計(jì)算及校核 座椅 設(shè)計(jì) 的 計(jì) 算 根據(jù)中國人人體關(guān)節(jié)尺寸數(shù)據(jù)庫 ， 計(jì)算中的人體關(guān)節(jié)的尺寸位于第 5 和第 95百分位之間，才能保證設(shè)計(jì)出的駕駛室的幾何尺寸滿足絕大多數(shù)人的要求。 H 點(diǎn)高度的確定 為使駕駛員在駕駛汽車時(shí)感到舒適，根據(jù)汽車人體工程學(xué) ，將不同百分位中國人體關(guān)節(jié)尺寸代人，可得到座椅位置滿足的關(guān)系式： X95=913． 7+0． 672316z0． 00195530z178。由式 (1)和圖 10 可知 a1和 a2的值由 Z 的值唯一確定，記為： a1=f1(z)， a2=f2(Z)．對于滿足度為 90％ (第 5 一第 95 百分位 )的汽車。 上肢舒適度 計(jì) 算 由于汽車駕駛模擬器駕駛室采用的形式是座椅可調(diào)．方向盤固定和座椅靠背角可調(diào)，方向盤中心的位置可以表示為： XF=f03(L， aF)， ZF=f04(L， aF)。時(shí) 眼橢圓自身坐標(biāo)原點(diǎn)位置。 d 根據(jù) H 點(diǎn)水平調(diào)節(jié)量查出 95%眼橢圓在正視圖及俯視圖上的長短軸長現(xiàn)確定如上表 e 根據(jù)長短 軸尺寸及位置確定出眼橢圓。 經(jīng)校核，駕駛員的上視角為 53 度，下視角為 21度。改進(jìn)的辦法是盡量平衡車身左右兩側(cè)的質(zhì)量。普通型用于中西部的不發(fā)達(dá)地區(qū)，豪華型主要用于東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的城鄉(xiāng)客運(yùn)。 目前，國內(nèi)在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷： ① 沒有針對中 國人體特征尺寸的座椅舒 適性研究； ② 對于座椅靜態(tài)舒適性評價(jià)還沒有形成一套客觀系統(tǒng)的體系； ③ 在應(yīng)用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)建模方法評價(jià)舒適性中，對輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進(jìn)一步研究。 2 后方乘客乘坐高度較駕駛員乘坐高度低，乘客的前方視野受到很大的限制，因本車的整車質(zhì)心比較低，故可建議適當(dāng)提高乘客座椅安裝區(qū)域的地板高度，當(dāng)然，通道的寬度以及高度均不應(yīng)改變。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 風(fēng)窗視野角校核 要求：在結(jié)構(gòu)允許的情況下，前風(fēng)窗視野角越大越好。 ，頭部舒適度為水平上下 300，將選擇的 H 點(diǎn)代人，分別校核出第 5 百分位女子駕駛員和第 95 百分位男子駕駛員的視野是否滿足要求。 ⑤將眼橢圓樣板置于眼橢圓定位線上的兩基線 XX、 ZZ 的交點(diǎn)上，該交點(diǎn)所對應(yīng)的靠背角值應(yīng)是所規(guī)定的前座椅靠背角的設(shè)計(jì)值。 aF)，黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 肘關(guān)節(jié)是 XD=f07(L， af． z． aK)， ZD=f08(L， af， z， ak)，所以上肢處的人體關(guān)節(jié)角度為： a4=f4(L， aF， Z， ak)， a5=f5(L， af， z， ak)， a6=f6(L， af， z， ak)，其具體數(shù)值由程序給出。 圖 83 駕駛室人員坐資幾何關(guān)系 H 點(diǎn)最前位置 與 最后位置 H 點(diǎn)高度確定之后，最前位置，對應(yīng)于最前設(shè)計(jì) H 點(diǎn)，它是設(shè)計(jì) H 點(diǎn)正常調(diào)節(jié)范圍的下限 Xmin，代表了第 5 百分位女子駕駛員的駕駛位置。 X50=793． 7+O． 903387z 一 0． 00225518z178。用 c++語言編制計(jì)算程序流程圖，如圖 81 所示 圖 81 駛室座椅布置設(shè)計(jì)程序流程 SAE 適意線法的應(yīng)用 早在 1985 年， SAE 就推出了 SAEJl517 標(biāo)準(zhǔn)，用來確定滿足一定百分位的駕駛員 H 點(diǎn)的位置。 2 座椅的各個(gè)外形尺寸必須設(shè)計(jì) 在合適的范圍內(nèi)，以滿足人機(jī)工程學(xué)的要求。由于座椅與人體直接接觸，而且在大多數(shù)情況下，座椅懸 架系統(tǒng)是用來控制低頻和大振幅振動的僅有的機(jī)械裝置，所以，座椅的懸架實(shí)際上是削弱垂直振動的最簡單 ，最有效的選擇。圖 72座椅各部位的受力分布。 靜態(tài) 舒適性 最終坐姿與座椅外形 人體在座椅上坐著時(shí)的姿勢，稱為最終姿勢。另外，對于座椅的動態(tài)特性按照傳入人體的能量最小、使人體在感頻率區(qū)域動態(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，與汽車的其他減振系統(tǒng)相匹配，使人體處于更合適的振動環(huán)境，這些都是減輕駕駛疲勞的重要措施。剛度決定座椅的共振頻率，而阻尼系數(shù)決定座椅的振 動衰減特性。 表 61 主觀舒適性評價(jià)表 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 由坐姿生物力學(xué)分析，最舒適的坐姿是 臀部稍離靠背向前移，使上體略向上后傾斜，保持上體與大腿間角在 90 度到 115 度之間。以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型是描述人體形態(tài)特征和力學(xué)特性的有效工具，是對人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行考察研究，分析評價(jià)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)不可缺少的重要輔助手段。座椅各部位的受力分布如圖 63。坐墊過高，身材稍小的駕駛員踩踏板困難，大腿下面過分受壓而使血液流動不暢，以致麻木而很快疲勞；反之， 坐墊過低，會使身材高大的駕駛員因小腿與大腿的角度小而很快疲勞。 圖 61 操縱件的手腳伸及性 圖 62 駕駛者的舒適性 座椅的 結(jié)構(gòu)參數(shù) 汽車座椅的舒適性通常包括震動舒適性，坐姿舒適性和操作舒適性。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 靠背與座墊夾角 98176。 所有座椅均向前布置，座椅單排寬 460㎜，雙排寬 910㎜，座間距為 700 ㎜（除駕駛員座椅與其后排間距為 1080 ㎜外）。 60 α 3/(176。 駕駛員座椅前后調(diào)節(jié)量 140 ㎜，座椅靠背角 150， 方向盤傾角 200， 因本車前懸較短，且要充分考慮人機(jī)工程學(xué)的要求，儀表板、方向盤、駕駛員座椅及各操縱踏板的相對尺寸基本滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。 一般的座椅是由幾千個(gè)零件組裝而成，在建模前首先需要對座椅的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定 各個(gè)零件對強(qiáng)度特性的影響，根據(jù)影響程度的不同對零件進(jìn)行篩選?？勘车膹?qiáng)度設(shè)計(jì)不但應(yīng)該 在 “ 追尾 ” 等后部碰撞時(shí)給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考 慮側(cè)碰時(shí)對乘員的保護(hù)。給駕乘提供舒適、安全的乘坐條件和便于駕駛操作的良好的工作條件 。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3 設(shè)計(jì)原則 按 GB/T1242790《客車產(chǎn)品系列型譜》設(shè)計(jì) ，屬車長 7M 以下車，可根據(jù)需要變形。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 21 中國公路客車產(chǎn)品需求預(yù)測 座椅作為汽車內(nèi)部最重要的功能部件，也必將會隨著客車市場的發(fā)展得到更多的重視和研究 。因此，從經(jīng)濟(jì)效益上講，開發(fā)六米車有大的市場空間。但值得注意的是，城鄉(xiāng)客車雖然利潤低，但有其強(qiáng)大的市場支持，可以說未來幾年城 鄉(xiāng)客運(yùn)市場將有一個(gè)飛躍的發(fā)展。在我國東南沿海地區(qū)剛剛富裕起來的農(nóng)民，隨著人民生活水平的提高，已不滿足過去那種坐手扶拖拉機(jī)，搭乘貨車進(jìn)城的現(xiàn)狀，對所使用車輛的安全性和乘坐舒適性也提出了較高的要求，他們的主要交通工具開始向客車，面的，甚至轎車方向轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)小康離不開交通工具，大力發(fā)展農(nóng)村交通工具對于加快農(nóng)村小城鎮(zhèn)建設(shè)，完善我國的現(xiàn)代交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保證農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速、穩(wěn)定的發(fā)展以實(shí)現(xiàn)小康其意義重大。 我本次選擇的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容即為客車的座椅 及其布置設(shè)計(jì)， 針對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，我們進(jìn)行了充分的準(zhǔn)備工作。 公交客車及公路客車需求的恢復(fù)，將推動國內(nèi)客車需求的好轉(zhuǎn)，隨著國際經(jīng)濟(jì)形勢逐漸觸底回升，客車出口也將漸進(jìn)回暖，我國 客車市場將重現(xiàn)蓬勃發(fā)展的良好勢頭。 2021 年到 2021 年，中國客車產(chǎn)業(yè)整體都是呈穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)。本文 運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，討論了汽車座椅設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮的人機(jī)因素。 2021 年 112 月，中國客車（含底 盤）累計(jì)生產(chǎn) 萬輛，累計(jì)銷售 萬輛，產(chǎn)銷量均呈現(xiàn)下滑態(tài)勢。特別是農(nóng)村客運(yùn)市場，國家政策大力支持是一個(gè)方面，另一個(gè)方面是農(nóng)村客運(yùn)市場老舊車輛居多，置換要求強(qiáng)烈，市場前景廣闊 （如圖 11所示） 。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 市場現(xiàn)狀 我國有世界上最大的農(nóng)村（包括鄉(xiāng)村，中心城鎮(zhèn)和城市郊區(qū)），人口占全國總?cè)丝诘?80%以上。隨著我國改革開放的不斷深入，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)活動空前活躍，農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)及多種經(jīng)營迅速發(fā)展，農(nóng)村人員流動梁和貨運(yùn)量急劇增加，交通運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化以成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要。 我國農(nóng)村現(xiàn)階段的交通工具的特點(diǎn)主要是廉價(jià)實(shí)用、安全可靠。例如：北汽福田、安徽飛彩集團(tuán)、六安民江集團(tuán)等。 “九五”期間，全國公路 網(wǎng)將逐步建成，全國公路通車?yán)锍桃堰_(dá)到 135 萬公里，高速公路已進(jìn)入世界前十名。 客 車座椅的設(shè)計(jì)與檢測有一套非常嚴(yán)密的流程，所以座椅的構(gòu)造看似簡單，但是要滿足與整車配套實(shí)際上有很高的技術(shù)含量。 在滿足強(qiáng)度要求的前提下盡量減輕座椅質(zhì)量，以提高客車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。汽車行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷。坐墊深度設(shè)計(jì)的原則是在 充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。對 于這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，利用有限元方法對座椅系統(tǒng)進(jìn)行各種情況仿真，具有明顯優(yōu)越性，不僅能 節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力，還能取得良好效果。) 座墊角度 15176。 L3/mm 靠背下沿至前圍距離 1100 L4/mm 靠背至儀表板距離 800 H5/mm 轉(zhuǎn)向盤下沿至座墊上平面距離 240 L5/mm 轉(zhuǎn)向盤外緣至靠背距離 365 W3/mm 座椅中心面至車身內(nèi)側(cè)壁距離 370 W9/mm 轉(zhuǎn)向盤中心距座椅中心面距離 0 α 6/(176。整車共有坐席 19 個(gè)。本節(jié)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)出使駕駛操作方便、高效、不易疲勞，使駕駛員感到舒適、安全的座椅。 為了使不同身高的駕駛員獲得良好的靜態(tài)舒適性，并自如地進(jìn) 行操作，必須使座椅的尺寸合適，駕駛位置合理。由于坐墊有水平夾角而造成靠背與坐墊夾角減小，如果角度過小，則腰椎就會由正常彎曲變直，使腰部很快疲勞，因此，一般靠背都設(shè)計(jì)成可調(diào)，使其后傾，以增大軀干和大腿之間的夾角。 2)橫向穩(wěn)定性 ： 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，人體承受橫向加速度，為了提高 駕駛 員的身體保持性，要求座椅的側(cè)面稍加高，以便兩跨和大腿部能輕輕支承身體。結(jié)合精確的人體模板中各種主要的人體參數(shù)，按照一定的經(jīng)驗(yàn)理論，考察汽車室內(nèi)主要人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。如提高座椅材料的呼吸能力，增加材料的透氣性，在不同的季節(jié)條件，溫濕環(huán)境下使用不同的座椅面料，以及在中高檔汽車中采用主動通風(fēng)式座椅，消除駕駛員在座墊表面和背部表面所產(chǎn)生的熱量，使人體與座椅接觸區(qū)保持適宜的溫濕度等措施均能改善座椅表面的溫濕特性，減輕駕駛疲勞。駕駛員受到縱向，橫向及垂直方向的直線振動，以及繞這 3 個(gè)方向的角振動。汽車技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對汽車各方面性能要求的提高，對汽車座椅的要求也在不斷提高。在關(guān)節(jié)角度可變范圍內(nèi)存在改變的最佳區(qū)間，在此區(qū)間內(nèi)人不易疲勞。振動對駕駛員的直接影響涉及軀干和身體局部的動態(tài)反應(yīng)行為，生理反應(yīng)，性能減退和敏感度障礙。因此，我們通常不考慮橫向低頻振動，而只考慮垂直方向振動即座椅的懸架系統(tǒng)。 5 減小座椅的共振頻率，降低對人體最有影響的高頻區(qū)，降低共振時(shí)的振動傳遞率，與汽車的其它減振系統(tǒng)相匹配， 降低乘員 10Hz 近的振動傳動率。 圖 82 A類車 SAE適意 H點(diǎn)位置線 給定不同百分位的 H點(diǎn)高度就能夠得到最后、最前以及其它百分位的設(shè)計(jì) H點(diǎn)，座椅的行程和升程可根據(jù)最后和最前 H 點(diǎn)來確定。 駕駛員在駕駛室中的坐姿幾何關(guān)系如圖 83 所示。駕駛員 靠背角的范圍應(yīng)當(dāng)位于 20— 30 之間。汽車駕駛員的眼橢圓用于研究駕駛員眼睛位置在車身中的分布范圍，對駕駛員的視野設(shè)計(jì)極為重要。 b 根據(jù)座椅水平調(diào)節(jié)量查出眼橢圓中心在自身坐標(biāo)系中的位置 X， Z， Y（左眼），Y（右眼），由于我們選擇的駕駛區(qū)座椅水平調(diào)節(jié)量為 140㎜，查表可知眼橢圓中心離 X， Y， Z 軸的距離如上表 c 確定眼橢圓的長軸和短軸。達(dá)不到則要求安裝下視鏡。校核結(jié)果滿足 GB/T1304991《客車通用技術(shù)條件》對駕駛員視野的要求?？梢则?yàn)證，本次設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期的水