【正文】 體工程學(xué)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品也就越來(lái)越受到大眾的歡迎。人體工程學(xué)的產(chǎn)品也就成了現(xiàn)代社會(huì)人們追求的目標(biāo)。先以汽車(chē)座椅為例,人體工程學(xué)的家具并不是人們頭腦中所想象的僅有數(shù)據(jù)符合的座椅,它還包括除了人體生理數(shù)據(jù)之外的很多因素。它的設(shè)計(jì)原則除了常見(jiàn)的尺度設(shè)計(jì)原則,人體機(jī)能和環(huán)境設(shè)計(jì)原則,健康設(shè)計(jì)原則外還應(yīng)該講求黃金分割比的設(shè)計(jì)原則。并指出在這些原則的指導(dǎo)下好的人體工程學(xué)座椅是功能與美學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)品,可以為人帶來(lái)身心兩方面的享受。二、舒適駕乘首要在于座椅設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)中的人機(jī)因素分析,即尺度、形態(tài)、功能、色彩四方面的具體分析,尋求汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系,從而論證目前汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的一些局限性,即學(xué)科內(nèi)涵與目標(biāo)的矛盾、共性原則與個(gè)性需求的矛盾、統(tǒng)計(jì)與個(gè)案的矛盾以及合理與合情的矛盾,通過(guò)對(duì)這些應(yīng)用矛盾的透析,探求出汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的原則,從而最終為汽車(chē)座椅產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用探索出一條道路。而人機(jī)工程學(xué)在汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾方面：為確定汽車(chē)空間范圍提供依據(jù)。為設(shè)計(jì)汽車(chē)座椅提供依據(jù)。為確定感覺(jué)器官的適應(yīng)能力提供依據(jù)。三、汽車(chē)座椅人機(jī)工程學(xué)分析人體坐姿生理特性分析（1）坐姿時(shí)脊柱的形態(tài)人坐著時(shí)，身體主要由脊柱、盆骨、腿和腳支撐。脊柱位于人體的背部中央，是構(gòu)成人體的中軸。人處于不同的坐姿時(shí)，脊柱形態(tài)不同，只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然形態(tài)，才會(huì)減少腰椎的負(fù)荷以及腰背部肌肉的負(fù)荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。（2）坐姿體壓分布當(dāng)座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時(shí)，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布稱作坐姿的體壓分布?？梢?jiàn)，坐姿體壓分布包括座墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。（3）座墊上的體壓分布根據(jù)人體組織的解剖學(xué)特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動(dòng)脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來(lái)分布，即在坐骨處壓力最大，自大腿部位時(shí)壓力降至最低，這是座墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均勻原則。圖1為坐姿時(shí)座墊上的體壓分布。（4）靠背上的體壓分布靠背上的體壓分布也以不均勻分布，壓力相對(duì)集中在肩胛骨和腰椎兩個(gè)部位。從這兩個(gè)部位向外，壓力應(yīng)逐步降低。環(huán)境分析把駕駛員——座椅組成的系統(tǒng)看作一個(gè)典型人機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)所處的環(huán)境對(duì)系統(tǒng)中的駕駛員的影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，具體分析如下：（1）振動(dòng)駕駛員坐在行使中的汽車(chē)上所承受的振動(dòng)屬于全身振動(dòng)的范疇。有關(guān)研究表明，人體最敏感的頻率范圍為縱向振動(dòng)4~8Hz，橫向振動(dòng)1~2Hz。當(dāng)外界振動(dòng)接近器官的共振頻率時(shí)，即產(chǎn)生共振，振幅迅速增大，此時(shí)引起器官的生理反應(yīng)最大。振動(dòng)對(duì)駕駛員操作的影響主要表現(xiàn)為視覺(jué)作業(yè)效率的下降和操作動(dòng)作準(zhǔn)確性變差。當(dāng)振動(dòng)頻率低于2Hz時(shí)，由于眼肌的調(diào)節(jié)補(bǔ)償作用，使視網(wǎng)膜上的映像相對(duì)穩(wěn)定，因此對(duì)視覺(jué)的干擾作用不大，但當(dāng)振動(dòng)頻率大于4Hz時(shí)，視覺(jué)作業(yè)效率將受到嚴(yán)重的影響，振動(dòng)頻率為10~30Hz時(shí)，對(duì)視覺(jué)的干擾最大，振動(dòng)頻率為50Hz、加速度為2m/s2時(shí)，視覺(jué)下降約50%。振動(dòng)對(duì)操作動(dòng)作準(zhǔn)確性的影響，主要是由于振動(dòng)降低了手（或腳）的穩(wěn)定性，從而使操縱動(dòng)作的準(zhǔn)確性變差，而且振幅越大，影響越大。（2）溫濕度研究表明，駕駛員在駕駛狀態(tài)下的舒適溫度為18℃～23℃，舒適濕度為40%～60%，～。座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響因素有：座椅表面的溫度和濕度。座椅表面的溫濕度特性將影響人體背部、臀部、下體等部位的散熱性能及皮膚的呼吸功能，當(dāng)其溫濕度特性與人體生理機(jī)能不適應(yīng)時(shí)將引起人體局部不快感，從而加速人體疲勞的形成。四、汽車(chē)座椅的人機(jī)工程設(shè)計(jì)汽車(chē)駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)分析，安全舒適的汽車(chē)駕駛座椅的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：意識(shí)坐姿舒適性（靜態(tài)舒適性）；二是振動(dòng)舒適性（動(dòng)態(tài)舒適性）；三是操作舒適性；四是安全性（包括主動(dòng)安全性及被動(dòng)安全性兩個(gè)方面）。上述要求具體到駕駛座椅的設(shè)計(jì)中滿足駕駛員坐姿舒適性的座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滿足駕駛員振動(dòng)舒適性的座椅抗振減振設(shè)計(jì)、滿足操作舒適性的座椅空間位置設(shè)計(jì)以及滿足駕駛員的安全性的汽車(chē)駕駛座椅主動(dòng)安全性及被動(dòng)安全性的設(shè)計(jì)。座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)駕駛座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究把注意力集中在人體生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)駕駛舒適程度的影響上，尋求最佳的座椅結(jié)構(gòu)形式、尺寸、輪廓形狀及材料選擇。（1）座椅尺寸設(shè)計(jì)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。座椅尺寸設(shè)計(jì)涉及主要參數(shù)如圖2所示。椅面高度A：椅面高度定義為椅面前緣至駕駛員踵點(diǎn)的垂直距離。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到兩點(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，駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。椅面寬度B：在空間允許的條件下，以寬為好。但對(duì)于汽車(chē)駕駛座椅來(lái)講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，通常設(shè)計(jì)應(yīng)滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。椅面深度C：指椅面前緣至靠背前面水平距離。其尺寸應(yīng)滿足：腰部得到靠背的支撐；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。靠背高度D及寬度：靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于汽車(chē)駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。靠背傾角α：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。椅面傾角β：指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動(dòng)而是椅面前緣向后傾。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。通過(guò)以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。舒適坐姿的各關(guān)節(jié)的角度應(yīng)該滿足圖3中所示的要求角度。（2）座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦。太軟的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導(dǎo)致腰酸背痛現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明：過(guò)于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，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。依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有靠背兩點(diǎn)支撐，即就是人體背部和腰部的合理支撐。汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支撐，第一支撐不位位于人體第5—6胸椎之間的高度上，作為肩靠；第二支撐設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證坐姿下的近似于正常的腰弧曲線。（3）座椅材料選擇座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個(gè)方面：振動(dòng)舒適性以及座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響。座椅材料是座椅的主要減振元件，要想使座椅獲得較低的振動(dòng)傳遞率，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。根據(jù)駕駛室的微氣候環(huán)境，調(diào)整座椅表面的濕溫度特性，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人體代謝，達(dá)到減輕疲勞的目的。座椅舒適性設(shè)計(jì) 通過(guò)查閱相關(guān)資料并對(duì)當(dāng)前市民針對(duì)汽車(chē)座椅舒適性的市場(chǎng)調(diào)查考證，由生物動(dòng)力學(xué)研究表明，長(zhǎng)時(shí)間地承受高強(qiáng)度的全身振動(dòng)對(duì)于人體健康的損害是相當(dāng)嚴(yán)重的。主要是腰脊和相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)受到影響。新陳代謝以及源于機(jī)體內(nèi)部的一些其他因素會(huì)惡 化這個(gè)影響，通常認(rèn)為環(huán)境因素，如身體姿勢(shì)、低溫及氣流會(huì)引起肌肉疼痛。由本小組研究人員取證分析，得到以下結(jié)論：（1）、座椅舒適度的指標(biāo)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,為保證良好的舒適度，針對(duì)靜態(tài)舒適度，設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：① 座椅尺寸應(yīng)與人體測(cè)量尺寸相適宜；②座椅應(yīng)可調(diào)節(jié)，能使乘坐者變換姿勢(shì)，并最大范圍 滿足各類人體的乘坐要求；③座椅應(yīng)能使乘坐者保持舒適坐姿，靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給腰部 充分的支撐,使脊柱接近于正常彎曲狀態(tài)。（2）、座椅舒適度的影響因素 座椅的幾何尺寸是影響座椅舒適度的因素，但研究發(fā)現(xiàn)這并非唯一最主要的影響因素。許多 文獻(xiàn)都提及腰部支撐的重要作用。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。從人機(jī)工程學(xué)的角度來(lái)講，腰部是體現(xiàn)座椅功能的關(guān)鍵部位。因此，座椅的腰托是影響舒適性的關(guān)鍵因素。腰托的安裝位置在座椅靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分重要。（3）、座椅舒適度的研究方法 從汽車(chē)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。國(guó)內(nèi)外研究中,建立的模型主要有如下3種：利用模糊理論建立的模型、線性模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。目前，國(guó)內(nèi)在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷：①?zèng)]有針對(duì)中國(guó)人體特征尺寸的座椅舒 適性研究；②對(duì)于座椅靜態(tài)舒適性評(píng)價(jià)還沒(méi)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(píng)價(jià)舒適性中，對(duì)輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進(jìn)一步研究。座椅空間位置設(shè)計(jì)座椅空間位置設(shè)計(jì)就是為了達(dá)到操作舒適性的目標(biāo)，而進(jìn)行駕駛室座椅空間位置設(shè)計(jì)以確保駕駛員有良好的視野，同時(shí)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)、腳踏板等操作部件有恰當(dāng)?shù)牟僮饕缶嚯x，以達(dá)到操作舒適性的最終目的。圖4列出了駕駛作業(yè)空間設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。座椅安全性設(shè)計(jì)座椅安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)、座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)、靠 背的設(shè)計(jì)、坐墊的設(shè)計(jì)、頭枕的設(shè)計(jì)。（1）座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)是安全性設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。汽車(chē)行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷。汽車(chē)座椅 必須有足夠的強(qiáng)度，以確保座椅上的人所受的傷害最?。蛔蔚膲勖鼞?yīng)足夠長(zhǎng)，不致過(guò)早變 形或損壞；受沖擊載荷作用時(shí)，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。所以設(shè)計(jì)座椅時(shí) 必須對(duì)汽車(chē)座椅的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，盡量以最少的材料、最小的質(zhì)量滿足強(qiáng)度要求。（2）座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)座椅整體結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的是其對(duì)其他約束系統(tǒng)效能的影響及與其他約束系統(tǒng)之間 的連接方式等。（3）靠背的設(shè)計(jì)靠背的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮靠背的強(qiáng)度、傾角、基本尺寸及其形狀?？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(duì)乘員的保護(hù)。而靠 背傾角、基本尺寸及其形狀對(duì)尾部碰撞的嚴(yán)重程度有很大影響。（4）坐墊的設(shè)計(jì)坐墊一般不會(huì)造成對(duì)乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運(yùn)動(dòng)過(guò)程、約束力 加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對(duì)值大小。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。坐墊深度不應(yīng)該超過(guò)人的大腿長(zhǎng)度。（5）頭枕的設(shè)計(jì)頭枕是一種用以限制乘員頭部相對(duì)于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時(shí)，減 輕乘員頸椎可能受到的損傷。尤其是在汽車(chē)受到追尾碰撞時(shí)，可抑制乘員頭部后傾，防止或 減輕頸部損傷?，F(xiàn)多采用模擬計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法，該方法重復(fù)性好、存儲(chǔ)信 息量大、開(kāi)發(fā)周期短且開(kāi)發(fā)費(fèi)用低。五、汽車(chē)座椅人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用所謂人機(jī)工程學(xué)，亦即是應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、動(dòng)作頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)以及膚覺(jué)等感覺(jué)器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。人機(jī)工程學(xué)的顯著特點(diǎn)是，在認(rèn)真研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素本身特性的基礎(chǔ)上，不單純著眼于個(gè)別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設(shè)計(jì)的“物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。在人機(jī)工程學(xué)中將這個(gè)系統(tǒng)稱為“人——機(jī)——環(huán)境”系統(tǒng)。六、結(jié)束語(yǔ)從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，進(jìn)行汽車(chē)駕駛座椅的設(shè)計(jì)，是使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動(dòng)舒適性、操作舒適性和安全性的必要手段。目前，雖然已有企業(yè)在利用人機(jī)工程學(xué)的研究成果來(lái)設(shè)計(jì)駕駛員座椅了，但對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的駕駛座椅還不夠完善，因此建立一個(gè)從分析——設(shè)計(jì)的系列開(kāi)發(fā)過(guò)程有著非常重要的意義。參考文獻(xiàn)[1]王惠軍 《汽車(chē)造型設(shè)計(jì)》 國(guó)防工業(yè)出版社，2007年 [2]郭竹亭 《汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)》 吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1992年 [3]黃天澤 《汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社，2003年[4]李少波 《汽車(chē)車(chē)身計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析》[碩士論文] 貴州工業(yè)大學(xué)，1999年 [5]吳翔 《產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000年