【文章內容簡介】 。 43 座椅安全性設計 45 第五章 經濟技術分析 47 汽車座椅行業(yè)調研 47 數據獲取 48 舒適性影響因素分析 48 其它因素對舒適性評價的影響分析 49 本章小 結 52 結論 53 參考文獻 54 謝辭 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。安全、舒適、方便是現代汽車座椅設計的最優(yōu)目標。它應該在安全、舒適、方便等各方同都能很好的適合不同個人的特殊需求。 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，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。汽車座椅的動力學參數 —— 固有頻率和阻尼比對座椅的減振性能有重要影響，同時座椅的設計尺寸與人體測量數據密切相關。因此座椅的舒適性越來越多的成為廣大工程科技人員研究的對象。 舒適性 振動舒適性 乘員所受的機械振動可分為局部振動和全身振動兩大類：所謂局部振動是指作用開人體特殊部位（如頭部和四肢）的振動，經由方向盤、腳踏板和各種操作手柄傳遞到乘員的手或腳的振動。局部振動一般不會給乘員造成傷害，只對操作的精度和準確度有影響。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。 人體承受全身振動而引起的舒適性問題，稱為振動舒適性。人體承受全身振動將產生機械的 、生理的、病理的和心理的效應。座椅傳給乘員的振動負荷主要通過人體臀部和座椅座墊接觸面?zhèn)鬟f進入人體的，其強度用臀部與座墊接觸界面中心垂直方向的振動加速度、振動頻率、受振動的持續(xù)時間來描述。很多文獻研究表明：人體承受長期的全身振動對于腰脊柱和相關的神經系統(tǒng)的不良影響是持續(xù)增加的，而通常，這對于人體健康的傷害需要數年才能產生。盡管對于人體承受振動的劑量做過各種假定，但由于個體、環(huán)境的差異，目前并沒有一個特定的量來衡量人體承受振動對健康的影響。 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)中所產生的各 種沖擊和振動，最終使傳給乘員身體的振動強度處于人體所能承受振動的舒適性范圍之內。汽車振動主要來源于地面不平度的隨機激勵。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。汽車大都采用彈性懸架結構，車身與地面之間有輪胎和車輛懸架機構兩級彈性支撐元件。改善其動態(tài)舒適性相當重要。 乘坐振動通過乘員的臀部、腰部傳給乘員，激起人體的全身振動。當振動激勵頻率接近于人體主要器官的固有頻率時，將引起相應器官的共振而產生相對位移，從而使人感到不舒適，嚴重時將危害人的身體健康。關于坐著的人體承受垂直振動時的振動 特性，許多測量和研究結果基本一致。人體對 48Hz 頻率范圍的垂直振動以及 12Hz 頻率范圍的水平振動的能量傳遞率最大，其生理響應也最大。 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。靜態(tài)舒適性要研究和解決的問題，是依據人體舒適坐姿的要求和人體測量數據，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，以及駕駛室內各操作按鈕和駕駛員的視野等。 (1) 人機工程學 [1]與 H點 在汽車駕駛室里駕駛者和儀表盤、方向盤、變速箱操縱桿、手剎拉桿、座椅及踏板之間構成了人機 界面，這就要求設計者要充分的考慮人機工程的因素以保證駕駛員能方便地操作，使車輛安全行駛，并保證人體經常處于良好的姿勢狀態(tài)，以緩解疲勞。目前，汽車在設計駕駛室時選用的假人模型，一般為 SAE95 分值假人。通常在做汽車總布置設計時，通過一系列的約束條件，最終確定假人的 H 點，從而確定假人的坐姿。 H 點是指人體身軀與大腿的連接點，即跨點（ Hip Point），它是與損人方便性及坐姿舒適性相關的車內尺寸的基準點。人體工程學對座椅的舒適性提出了具體的要求： ① 座椅的尺度必須參照人體測量學數據確定； ② 座椅可適當調節(jié)，以滿足 坐姿變換； ③座椅的位置要與其作業(yè)空間相協調，便于人員作業(yè)。 (2) 最終姿勢與 座椅外形 人體在座椅上坐著時的姿勢，稱為最終姿勢。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。通常情況下，各關節(jié)之間的距離是不能調整的，但每個關節(jié)的角度可以改變。在關節(jié)角度可變范圍內存在改變的最佳區(qū)間，在此區(qū)間內人不易疲勞。由坐姿生物力學分析，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。 ～ 115176。同時，小腿向前伸，大腿與小腿、小腿與腳踝之間也應沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 3 達到一定角度。 為了使不同身高的駕駛員獲得 良好的靜態(tài)舒適性，并自如地進行操作，必須使座椅的尺寸合適、駕駛位置合理，通常對于座椅來說，以下外形尺寸必須在規(guī)定的范圍之內： ①坐墊深度。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。因此，坐墊深度一般取 400～ 500mm； ②坐高。 即坐墊上表面至地板的距離，坐墊的高度應保證雙腳能自如踏在地板上，并可以自由地前伸后驅，坐墊過高，身材稍小的駕駛員踩踏板困難，大腿下面過分胎神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變小而很快疲勞。因此，坐墊高度一般以取 350～ 400mm 為宜，最低不小于 300mm，最高不大于 400mm； ③坐墊角度及靠背與坐墊的夾角。坐墊上表面若是水平的，則人坐上去身體會產生向前滑動的趨勢，為保證駕駛員身體不向前滑動，墊面一般設計成前高后低的傾斜狀，一般以取 5～ 8176。 為宜。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，一般靠背部設 計成可調，使其后傾，以增大軀干和大腿之間 的夾角。對于汽車座椅， 軀干和大腿間夾角以在 95～ 105176。范圍內為宜； ④坐墊寬度。坐墊稍寬些，有利于駕駛員調整姿勢，但太寬會影響操作方便性，一般取 450～ 500mm； ⑤靠背寬度?？勘撑c坐墊的寬度可以相同，也可以比坐墊稍窄些，但太窄會破壞座椅的整體造型，為了造型美觀及不影響上肢活動而設計成上窄下寬的外型。目前座椅設計時一般取相等寬度。 (3) 體壓分布與 測量 人坐在座椅上時，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。坐姿的體壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。人就坐時，身體重量的大部分（約 80%）經過臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在座椅面上。 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。通過某公司開發(fā)的一款汽車座椅的體壓分布平沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 4 面圖和立體圖，我們可以了解整個人體壓力狀況比較合理，接觸面積大，左右平均度好，無明顯的硬塊。 操作舒適性 主要是駕駛員進行駕駛操作時的舒適性程度稱為操作舒適性。操作舒適性所要研究和解決的問題主要是車輛駕駛員 室 、 駕駛員 、 座椅 、 操縱裝置 、 顯示裝置 、 車外視野的合理匹配。 汽車座椅的動態(tài)舒適性與座椅及人體的振動特性密切相關。座椅動態(tài)舒適性是指人體處于振動環(huán)境中所感受到主觀上的相對舒適程度。振動對駕駛員的直接影響涉及軀干和身體局部的動態(tài)反應行為，生理反應，性能減退和敏感度障礙。 人體在振動環(huán)境中會加速疲勞過程，當振動環(huán)境中的振動特性處于人體神經系統(tǒng)的敏感區(qū)域時，這種刺激頻繁傳入大腦皮質，引起大腦皮 持細胞興奮。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。 汽車座椅舒適性研究現狀 早在 20世紀 70 年代，國外的許多汽車生產廠家就已經注意到駕駛室設計的舒適性對汽車車輛作業(yè)效率的影響，人們開始將人機工程學理論應用于汽車座椅的設計上。但當時的研究水平僅限于對座椅的尺寸、形狀等與人體尺寸相適應的靜態(tài)問題。 近年來，國外開發(fā)研究了舒適性較高的汽車駕駛室。駕駛室內部趨于多功能化，并盡顯豪華風格：儀表板上的中央部位安排了更大的易于辨認的、動感十足的數字顯示，很容易看得清楚；電視 攝像機和顯示器可以作為可選的一種裝置，隨時監(jiān)視汽車行駛的路面狀況；易于進出的駕駛室車門有特殊的安全鎖定裝置；其高品質的電動升降門窗十分宜人；視野十分廣闊等等的這一切都應該集中于汽車座椅的位置布置，座椅上下、左右及角度可調，頭枕高度可調和可拆卸的座椅，使每個座椅都能活動自如。這都體現了人機工程學上最佳的宜人性設計的原則。 國外對汽車座椅舒適性的研究是伴隨著汽車的誕生而逐漸展開的，至今已發(fā)展得十分成熟。 早在 20世紀 40年代，國外學者就對乘坐舒適性開始了研究。 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。到 20 世紀 70 年代， 涌現出了以國際標準 ISO 2631 為代表的大 量研究成果，并在不斷完善，成為評價舒適性的方法及依據。在理論研究的 同時，國外學者對座椅這個減振環(huán)節(jié)進行了大量的試驗研究，比如對人 椅系統(tǒng)的傳遞特性、三種姿沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 5 態(tài)下的人體振動模型、座墊阻尼特性的研究，均取得了豐富的成果。隨著人們對座椅舒適性的要求不斷提高，以及科學技術的不斷進肯，國外加強了對新型減振座椅的研究，在機械減振座椅出現的基礎上， 于 20世紀 90 后代開發(fā)出了空氣懸掛式座椅，極大地提高了載 貨汽車及大客車駕駛員座椅的動態(tài)舒適性。這種新型座椅的出現，已成為座椅動態(tài)舒適性研究的一個新