【正文】 太小適中太強(qiáng)3210123(5)肩膀承重太小適中太強(qiáng)3210123(6)操作性能困難適中3210總體評(píng)價(jià)(滿分為10分)11位評(píng)測(cè)者的主觀評(píng)價(jià)經(jīng)處理后的評(píng)分值見圖28。試驗(yàn)用座椅安裝在模擬車身的夾具上，選取11位測(cè)試者，分別對(duì)有、無腰托裝置的座椅進(jìn)行測(cè)試。成人脊柱總長(zhǎng)約70CM，有26塊獨(dú)立的骨塊組成，如圖24所示。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；。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)。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。座椅應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦，硬度不夠，過于松軟的椅而會(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。所以坐墊上的壓力應(yīng)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(jié)節(jié)承受，是以坐骨結(jié)節(jié)為中心，坐骨結(jié)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，這就是坐墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均勻原則。在駕駛室內(nèi)，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(guān)注和研究的問題。(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。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。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。但是應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)來研究汽車座椅舒適性問題，國(guó)內(nèi)還處于初級(jí)階段。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。對(duì)于汽車座椅，軀干和大腿間夾角以在95～105176。(2) 最終姿勢(shì)與座椅外形人體在座椅上坐著時(shí)的姿勢(shì)，稱為最終姿勢(shì)。通過座椅及車輛等部件，可以隔離、緩各、吸收和衰減行駛及作業(yè)中所產(chǎn)生的各種沖擊和振動(dòng)，最終使傳給乘員身體的振動(dòng)強(qiáng)度處于人體所能承受振動(dòng)的舒適性范圍之內(nèi)。 HPoint。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)。 舒適性 振動(dòng)舒適性乘員所受的機(jī)械振動(dòng)可分為局部振動(dòng)和全身振動(dòng)兩大類：所謂局部振動(dòng)是指作用開人體特殊部位（如頭部和四肢）的振動(dòng)，經(jīng)由方向盤、腳踏板和各種操作手柄傳遞到乘員的手或腳的振動(dòng)。關(guān)于坐著的人體承受垂直振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性，許多測(cè)量和研究結(jié)果基本一致。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，通常對(duì)于座椅來說，以下外形尺寸必須在規(guī)定的范圍之內(nèi)：①坐墊深度。人就坐時(shí)，身體重量的大部分（約80%）經(jīng)過臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在座椅面上。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。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。振動(dòng)通過座椅傳遞到人體的臀部、背部而引起的全身性振動(dòng)。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。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。目前人們研究較多的人體模型是SAE簡(jiǎn)化了的人體模型，但實(shí)際中我國(guó)人體數(shù)據(jù)與SAE的簡(jiǎn)化人體模型相比，差異很大： SAE中對(duì)“H點(diǎn)”作用的影響中將X表示為Z的線性關(guān)系，沒有考慮到坐墊的傾角、座椅靠背的傾角、方向盤的直徑與傾角、司機(jī)的視野要求、操作輕便性要求等，實(shí)際上“H點(diǎn)”是在多因素約束下的區(qū)域，不是高度的線性關(guān)系，因而不能反映“H點(diǎn)”的真實(shí)位置； SAE中計(jì)算式是將踝關(guān)節(jié)角度固定在87176。但靠背角過大，會(huì)使乘員起坐不方便，并有使頸椎向前彎曲上抬的趨勢(shì)，會(huì)造成頸部疲勞以及心理上的不舒適和疲勞感，還會(huì)影響汽車內(nèi)有效面積的合理使用。當(dāng)人從腰部向前彎曲時(shí)，通常認(rèn)為腰椎是彎曲的，脊椎向前彎曲的程度稱為“彎曲度”。氧氣是維持人體各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)，它為呼吸提供了必要的姿勢(shì)。對(duì)振動(dòng)舒適性的評(píng)價(jià)可分為：“沒有不舒適”、“少許不舒適”、“有點(diǎn)不舒適”、“不舒適”、“非常不舒適”及“極不舒適”等。例如：對(duì)于小轎車和旅游車，宜選取保持舒適性界限作為評(píng)價(jià)振動(dòng)舒適性的標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于拖拉機(jī)、工程機(jī)械和各種越野車輛，宜選取保持工作效率界限作為評(píng)價(jià)振動(dòng)舒適性的標(biāo)準(zhǔn)。圖25給出了座椅中H點(diǎn)的位置以及腰托的兩個(gè)極限位置。該位置一般在座椅H點(diǎn)上方約200mm處。在此持續(xù)振動(dòng)加速度下，理論上駕駛員（乘員）能在24小時(shí)內(nèi)能維持良好的保持工作效率狀態(tài)，在8小時(shí)內(nèi)能保持良好的舒適性姿勢(shì)。 正負(fù)剛度概念及其載荷變形關(guān)系剛度是指零件在載荷作用下抵抗變形的能力。圖32　正負(fù)簧并聯(lián)組合彈簧圖中A、B分別為正剛度彈簧和負(fù)剛度彈簧，其剛度分別為和，M為被隔振物體，在力F的激勵(lì)下產(chǎn)生了微小的振幅X。桿長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)的壓桿，左端簡(jiǎn)支，右端鉸支。設(shè)負(fù)剛度彈簧S2的剛度為KS2，預(yù)壓縮量為，則當(dāng)連接點(diǎn)M產(chǎn)生豎直位移x時(shí)，彈簧S2的水平力為 39則FS2沿連桿方向的分量為 310忽略連桿質(zhì)量，則連桿作用于座椅的力在豎直方向的分量為 311 則正負(fù)剛度彈簧對(duì)座椅和人體的合力為 312將式(39)、(310)和(311)帶入式(312)得 313根據(jù)公式(313)可以分別作出正、負(fù)剛度彈簧及正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的載荷變形曲線如圖37所示。計(jì)算機(jī)仿真研究主要是應(yīng)用各種軟件進(jìn)行分析，即虛擬樣機(jī)技術(shù)。離散系統(tǒng)多從力學(xué)角度出發(fā)進(jìn)行分析，連續(xù)系統(tǒng)多從能量角度出發(fā)進(jìn)行分析[14]。我們假想有一個(gè)慣性力，慣性力大小等于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量與加速度大小的乘積，方向與質(zhì)點(diǎn)加速度方向相反，根據(jù)牛頓第二定律，質(zhì)點(diǎn)上所有力的矢量和等于其慣性質(zhì)量與其加速度矢量之積。 汽車座椅隔振機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)座椅作為一個(gè)重要的、最方便并利于改進(jìn)的減振環(huán)節(jié)，其振動(dòng)特性參數(shù)主要有兩個(gè)：即剛度和阻尼系數(shù)，它們決定座椅的共振頻率和振動(dòng)衰減特性（傳遞率）。腰托的形狀和位置，對(duì)于是否能使人保持良好坐姿，減少人體疲勞具有重要作用。 座椅舒適度的研究方法從汽車座椅設(shè)計(jì)及改善的角度出發(fā)，消除座椅不舒適性最理想的方法是能建立定量模型，預(yù)測(cè)座椅的不舒適性。 汽車座椅舒適度影響因素試驗(yàn)證明，影響座椅動(dòng)態(tài)特性的因素有：座墊的剛度和阻尼系數(shù)，懸掛系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度和阻尼系數(shù)以及座椅剛架結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能，其中起決定性作用的是剛度和阻尼系統(tǒng)，剛度參數(shù)決定座椅的共振頻率，而阻尼系數(shù)決定座椅的振動(dòng)衰減特性。因此，我們通常不考慮提高低頻振動(dòng)，而只考慮垂直方向振動(dòng)即座椅的懸架系統(tǒng)。 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型的研究包括建立運(yùn)動(dòng)方程、求解運(yùn)動(dòng)方程、分析求得的解。所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型通常是微分方程組或代數(shù)方程組，然后對(duì)建立的模型分析計(jì)算，得出精確或近似解。由分析可知，所設(shè)計(jì)的座椅減振機(jī)構(gòu)可以獲得更好的減振效果。在座椅的兩端連接連桿彈簧負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，將正剛度彈簧S1并聯(lián)在座椅下端，構(gòu)成整體正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)隔振機(jī)構(gòu)。長(zhǎng)為L(zhǎng)的無重剛性桿上端固定質(zhì)量M，下端與基礎(chǔ)光滑鉸支。其剛度呈非線性。第三章 正負(fù)剛度并聯(lián)隔振研究 剛度是衡量隔振系統(tǒng)的重要指標(biāo)，系統(tǒng)的總剛度高，系統(tǒng)就具有良好的承載能力，而系統(tǒng)的總剛度低則可以降低固有頻率，減小振動(dòng)傳遞率，從而獲得很好的隔振效果。 人體動(dòng)態(tài)舒適性評(píng)價(jià) 加權(quán)加速度評(píng)價(jià)法大部分汽車的地板譜有2個(gè)共振峰，其中一個(gè)為懸架的共振頻率所產(chǎn)生的，頻率為1～2Hz，其峰值比較大；其次一個(gè)共振峰值為汽車車輪部分（輪胎在路面上行駛所產(chǎn)生的）所產(chǎn)生的共振頻率約為10Hz的峰值，其峰值相對(duì)比較小[7]。試驗(yàn)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。因此，汽車乘員長(zhǎng)時(shí)間處于坐姿狀態(tài)，首先感到疲勞的部位是腰部。對(duì)于垂直振動(dòng)，人體最敏感的頻率范圍為48Hz，而對(duì)于水平振動(dòng)，人體最敏感的頻率范圍為12Hz。根據(jù)測(cè)量的脊椎數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)座椅的結(jié)構(gòu)尺寸，以滿足乘員乘坐的舒適性要求。椎間盤在力的作用下會(huì)發(fā)生變形，它為脊椎提供了彈性和運(yùn)動(dòng)能力。骶骨由融合的脊椎段組成，通過骶骨關(guān)節(jié)與骨盆上的髂骨相連。此夾角還可以防止車輛進(jìn)行過程中乘員臀部向前滑動(dòng)的趨勢(shì)，減少因肌肉靜力收縮來防止這一滑動(dòng)趨勢(shì)而造成的生理和心理上的疲勞。根據(jù)人體關(guān)節(jié)舒適性要求可以得出不同百分位人體模型“H點(diǎn)”高度（跨點(diǎn)距腳踝的垂直距離：Z）與該水平位置（跨點(diǎn)距腳踝的水平距：X）之間的關(guān)系。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。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?，F(xiàn)在越來越多的人將目光轉(zhuǎn)移到直接研究汽車座椅上來：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)。在此期間，洛陽拖拉機(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、金屬彈簧）進(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。近年來，國(guó)外開發(fā)研究了舒適性較高的汽車駕駛室?？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。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。汽車大都采用彈性懸架結(jié)構(gòu)，車身與地面之間有輪胎和車輛懸架機(jī)構(gòu)兩級(jí)彈性支撐元件。它應(yīng)該在安全、舒適、方便等各方同都能很好的適合不同個(gè)人的特殊需求。 沈陽建筑大學(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 2014 年 5 月 23 日摘要汽車已經(jīng)在人們的生活中越來越普及，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)。汽車座椅是汽車的重要組成部分，它的主要功能是支撐駕駛員及乘坐人員的身體，減緩路面不平傳給人體的沖擊并衰減由此引起的振動(dòng)，給駕乘者提供舒適、安全的乘坐環(huán)境，便于駕駛者操作的良好工作條件。改善其動(dòng)態(tài)舒適性相當(dāng)重要。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度在90176。目前座椅設(shè)計(jì)時(shí)一般取相等寬度。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。不過，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。駕駛用座椅動(dòng)態(tài)舒適性[2]主要與振動(dòng)特性有關(guān)。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?？勘车母叨群蛯挾扰c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。SAE標(biāo)準(zhǔn)中提供了這兩者大致的計(jì)算表達(dá)式。坐墊的后傾角度不宜過大，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。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。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)。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)。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。為了適應(yīng)凸向前的腰曲弧形，給予腰部合理的支撐，現(xiàn)代汽車座椅通常