【正文】 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]。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。 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]。測試者在依次完成壓力分布試驗以后，根據表 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。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。該位置一般在座椅 H 點上方約 200mm 處。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。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。座椅的體壓分布分為座墊和靠背壓力分布。圖 25給出了座椅中 H點的位置以及腰 托的兩個極限位置。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 。 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?，F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。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。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。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） ,都采用對數坐標。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。 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。根據測量的脊椎數據設計座椅的結構尺寸，以滿足乘員乘坐的舒適性要求。 (1) 建立人 椅系統(tǒng)三自由度模型，根據我國實際需求，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。因此，人體脊柱忍受橫向力的能力很低。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。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。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。其中，頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。 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”。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。 同時，體壓由坐墊與靠背的形狀和硬度分布來保證。 設計差的座椅，在坐骨結節(jié)之外出現了峰值壓力，同時會出現左右不對稱、不協(xié)調的壓力分布。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。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。 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。 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。 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，并且它是根據歐洲人體模型數據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。 SAE 標準中提供了這兩者大致的計算表達式。 在駕駛室內，乘員的座椅如何布置，才能使大多數人都感到舒適，一直是人們關注和研究的問題。這種關系隨著人體身材的不同具有不同的表達式。 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。 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。 (1) 座椅的形式和尺度與其功用有關，并參照人體測量學數據確定 座椅尺寸設計主要參數包括：椅面高度、寬度、深度、椅面傾角、靠背的高度、寬度和傾角。 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據為基礎的。將此模型與真實“人 椅系統(tǒng)”進行試驗 對比，測得系統(tǒng)傳遞函數非常相近。正因為單自由度“人 椅系統(tǒng)”的動力學參數與實際“人 椅系統(tǒng)”的動 力學參數存在很大的差異，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。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。 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。因此，在設計汽車座椅時應盡量隔離人體敏感的振動。 駕駛用座椅動態(tài)舒適性 [2]主要與振動特性有關。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的剛度用于抵抗路面等外界對汽車的沖擊。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。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。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：國內座椅產品設計人員尚未掌握先進的研究方法 （ 如系統(tǒng)動力學的方法 ）， 也未對座椅的減振性能進行深入的研究，這影響了座椅設計及研究的發(fā)展；在我國，座椅舒適性還不是強制檢測的要求內容，一些企業(yè)認為只要在安全性上滿足座椅強度的檢測要求就可以了，而座椅的舒適性則是次要的；我國許多座椅生產廠家對舒適性的認識也還只是停留在僅僅滿足國家法規(guī)要求上，而座椅舒適性試驗方法行業(yè)標準，以及一些大企業(yè)的相關標準制定較早，由于沒有對近幾年才出現的空氣懸掛式座椅進行研究，導致認識上的不確定、 不清晰，這也是造成舒適性研究落后的另一個重要原因。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。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熱點，但其研究成果尚不全面。 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。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。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。 汽車座椅的動態(tài)舒適性與座椅及人體的振動特性密切相關。 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。目前座椅設計時一般取相等寬度。對于汽車座椅， 軀干和大腿間夾角以在 95～ 105176。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。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。 ～ 115176。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。 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。 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。汽車振動主要來源于地面不平度的隨機激勵。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。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。55 附錄一 中文 譯 文 ? ???????????????????????????? ⅰ 附錄二 外文