【正文】 肌肉組織和韌帶連接，所以骨盆的方向是確定腰椎姿勢(shì)的關(guān)鍵點(diǎn)。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。 脊椎分為三部分：頸椎有 7塊椎骨，在脊椎中有最大的活動(dòng)范圍，從而使脖子有極大的靈活性；胸椎有 12塊椎骨，分別與肋骨相連，因?yàn)樯厦娴?10塊肋骨在左右兩側(cè)與前胸的胸骨相連，因此胸 椎的活動(dòng)性能最?。谎涤卸芜B接著胸腔和骶骨，并為腰部（下背部）提供活動(dòng)能力。座椅應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦，硬度不夠 ，過(guò)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。因此關(guān)于體壓分布特性，舒適的一般要求是：最好坐墊對(duì)感覺(jué)遲鈍的坐骨結(jié)節(jié)部位支撐最大，承擔(dān)大部分的體重，朝大腿前方壓力平緩的減小。人在座椅上就坐時(shí)，測(cè)定與座椅接觸的身體各部分的壓力分布，便可以知道各處的支撐狀態(tài)是否合適。 的舒適角度，使得血流通暢。 坐墊不宜過(guò)高，應(yīng)比小腿長(zhǎng)度短，這樣使雙腿能踩到地面以支持大腿的部分重量。為宜，因此要求靠背向后傾斜，靠背向后傾斜還能使軀干的部分總量分布在靠背上，使腰部有所依托，腰部肌肉得以放松，減少肌肉做功（收縮），從而減緩疲勞的發(fā)生。 坐墊的后傾角度不宜過(guò)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。 。理想的坐墊體壓分布曲線見(jiàn)圖 11（圖中封閉曲線為等壓力線，數(shù)值的壓力為 102Pa），這種情況使得座椅要有振動(dòng)舒適性、坐墊與靠背要有軟硬感。 根據(jù)人體組織的解剖特性可知，坐骨結(jié)節(jié)粗壯，分布的血管和很少，能承受比其周圍肌肉更大的壓力，因此坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能承受壓力的部位，適合于承重，而大腿下表面處因有下肢主動(dòng)脈和神經(jīng)系統(tǒng)分布，壓力過(guò)大會(huì)影響血液循環(huán)和神經(jīng)傳導(dǎo)而感到不適，故不宜承受重壓。乘員乘坐在座椅里時(shí)，為了保持乘坐姿勢(shì)，座椅對(duì)乘員身體支撐部分壓力的大小分布稱為體壓分布。從生理學(xué)角度出發(fā)，站立的人從踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)到臀部都有一些肌肉處于靜態(tài)受力狀態(tài)，一旦就坐，就會(huì)解除這部分肌肉的負(fù)荷，從而降低了人體的能耗、減輕了血液負(fù)擔(dān)，因而在座椅設(shè)計(jì)中就要考慮這些問(wèn)題。 因此，按照 SAE 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出來(lái)的汽車座椅將比適合于中國(guó)人體要求的座椅尺寸偏大，相應(yīng)的也不能適應(yīng)大多數(shù)人的乘坐舒適性的要求，應(yīng)該根據(jù)我國(guó)具體的人體尺寸進(jìn)行座椅的設(shè)計(jì)和制造。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 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(méi)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。 僅僅根據(jù)人體尺寸并不能全面了解人體疲勞機(jī)理，不能在振動(dòng)環(huán)境中有效的分析脊柱曲線（與人的臉等一樣，不同人體有不同的脊柱曲線）與脊柱受力情況，以及脊柱在日常生活中所表現(xiàn)出來(lái)的作用，不了解脊柱變形所產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)；不正確的坐姿使椎間盤離開(kāi)正常位置，因?yàn)榉钦５膲毫捌涑志眯栽斐勺甸g盤突出；壓迫血管和神經(jīng)；肌肉疲勞等等，這樣而設(shè)計(jì)的汽車座椅并不能滿足大多數(shù)乘員舒適坐姿的需要。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。大量文獻(xiàn)研究表明，汽車座椅的位置與座椅的“ H點(diǎn)”高度密切相關(guān)，駕駛室內(nèi)的所有參數(shù)，沒(méi)有一個(gè)能與座椅“ H點(diǎn)”高度更密切相關(guān)了。因?yàn)?：它是與操作方便性及乘坐舒適性有關(guān)的車內(nèi)尺寸的基準(zhǔn)點(diǎn)；它是確定駕駛員視野的基準(zhǔn)點(diǎn)；它影響到駕駛員手伸及界面。 研究“ H點(diǎn)”的位置（真實(shí)人體乘坐在汽車座椅上時(shí)“ H點(diǎn)”的位置）能更準(zhǔn)確的了解人體處于復(fù)雜環(huán)境（隨機(jī)不平的路面?zhèn)鹘o汽車座椅的垂直振動(dòng)分量在人體上所引起的不舒適性）時(shí)所感覺(jué)到的舒適度指標(biāo)。乘員以自己的意愿將座椅 調(diào)整到適宜位置入座后，“ H點(diǎn)”的水平移動(dòng)量和垂直移動(dòng)量之間的關(guān)系反映了乘員座椅前后調(diào)節(jié)量與上下調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系。 汽車座椅上的許多調(diào)節(jié)功能都能在一定程度上保持人體主要關(guān)節(jié)處于舒適的角度。 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。椅面傾角主要考慮為防止人體臀部向前滑動(dòng)，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。 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。 椅面高度在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮兩點(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。 座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)須考慮的因素很多，設(shè)計(jì)中應(yīng)突出以下幾點(diǎn)。我國(guó)已經(jīng)有了自己的人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)： GB1000088，中國(guó)成年人人體尺寸。 “人體 座椅”模型的建立主要 研究座椅的振動(dòng)性能對(duì)人體舒適度的影響，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施降低振動(dòng)，提高舒適性。因此該模型更接近于實(shí)際應(yīng)用。這沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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。所以在座椅動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該充分考慮人體的非剛體特性。由于振動(dòng)對(duì)人體最有害的頻率范圍，在垂直方向?yàn)?48Hz，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。由于人體內(nèi)部阻尼的作用，使整個(gè)座椅系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的峰值有峰值頻率大大降低。經(jīng)過(guò)分析，該模型結(jié)果與實(shí)際人體在座椅上的試驗(yàn)結(jié)果相比較存在很大的差異：用剛性質(zhì)量塊代替人體作試驗(yàn)得到的座椅傳遞函數(shù)的峰值比實(shí)際人體測(cè)得的座椅傳遞函數(shù)峰值要高，而且峰值頻率也高 。 “人 椅系統(tǒng)”的垂直方向上的單自由度模型：僅考慮地面不平等引起的振動(dòng)傳給汽車然后 傳給座椅的垂直方向上的振動(dòng)（垂直方向的振動(dòng)比其它方向的分量要大，且座椅對(duì)各方向的動(dòng)態(tài)參數(shù)是獨(dú)立的），并將人體簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的剛性質(zhì)量塊。 從汽車座椅舒適性的局部研究來(lái)看，人們對(duì)于汽車座椅提出了很多的動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行座椅結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)，進(jìn)行了很有成效的研究。 在座椅設(shè)計(jì)中可采取的措施有：減小座椅共振頻率，降低座椅 10Hz附近振動(dòng)傳遞率， 以減輕彈簧一下的共振的印象和減少來(lái)自座椅靠背的高頻振動(dòng)；把路面 輪胎、減沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 震懸掛、座椅 人 體 三者看作一個(gè)整體大動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，尋求在各個(gè)路面隨機(jī)輸入情況下，乘員不易疲勞的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。振動(dòng)通過(guò)座椅傳遞到人體的臀部、背部而引起的全身性振動(dòng)。影響駕駛疲勞的振動(dòng)主要是行駛中車輛的隨機(jī)振動(dòng)和車輛?，F(xiàn)在越來(lái)越多的人將目光轉(zhuǎn)移到直接研究汽車座椅上來(lái)：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(guò)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)。 而汽車座椅是與人體直接相接觸的部位，研究汽 車座椅的減振性將直接影響乘員乘坐的舒適性。 因此為了汽車的減振而提高人體的舒適性，人們?cè)谄噾壹苌习惭b各種各樣的減振彈簧、減振液壓系統(tǒng)以及空氣彈簧等，控制汽車的固有頻率并增加阻尼，從一定程度上提高了人體的舒適性。在對(duì)這三個(gè)模型的分析設(shè)計(jì)中，都力求從各個(gè)模型分析中得到的固有頻率都能有效的避開(kāi)人體敏感頻率 48Hz。我們知道，任何控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都依賴于描述真實(shí)系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性，常 見(jiàn)的汽車數(shù)學(xué)模型有三種：僅考慮汽車車輪和懸架系統(tǒng)的自由度（前后輪、前后懸架）的 1/2（將車輛視為左右對(duì)稱）車輛模型；在 1的基礎(chǔ)上增加座椅和乘員的自由度車輛模型；以及在 2 的基礎(chǔ)上增加發(fā)動(dòng)機(jī)的自由度車輛模型。 汽車座椅動(dòng)態(tài)模型 從汽車整體上，在舒適性和 安全性等方面研究很成熟。開(kāi)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。鑒于此，急需投入一定的技術(shù)力量，以有效地開(kāi)展適合我國(guó)現(xiàn)狀的座椅動(dòng)態(tài)舒適性研究工作。在此期間，洛陽(yáng)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?gòu)椈桑┻M(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(kāi)展了對(duì)人體振動(dòng)模型的研究。 我國(guó)對(duì)汽車座椅動(dòng)態(tài)舒適性的研 究起步較晚，相對(duì)落后。這極大的推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)汽車舒適性方面的設(shè)計(jì)和制造水平。 當(dāng)前，美國(guó) ROHO 集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種車用充氣坐墊，可以有效地提高駕駛員乘坐的舒適性。隨著人們對(duì)座椅舒適性的要求不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)肯，國(guó)外加強(qiáng)了對(duì)新型減振座椅 的研究，在機(jī)械減振座椅出現(xiàn)的基礎(chǔ)上， 于 20世紀(jì) 90 后代開(kāi)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(dòng)態(tài)舒適性。到 20 世紀(jì) 70 年代， 涌現(xiàn)出了以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 2631 為代表的大 量研究成果，并在不斷完善，成為評(píng)價(jià)舒適性的方法及依據(jù)。 早在 20 世紀(jì) 40 年 代，國(guó)外學(xué)者就對(duì)乘坐舒適性開(kāi)始了研究。這都體現(xiàn)了人機(jī)工程學(xué)上最佳的宜人性設(shè)計(jì)的原則。 近年來(lái)，國(guó)外開(kāi)發(fā)研究了舒適性較高的汽車駕駛室。 汽車座椅舒適性研究現(xiàn)狀 早在 20 世紀(jì) 70 年代，國(guó)外的許多汽車生產(chǎn)廠家就已經(jīng)注意到駕駛室設(shè)計(jì)的舒適性對(duì)汽車車輛作業(yè)效率的影響，人們開(kāi)始將人機(jī)工程學(xué)理論應(yīng)用于汽車座椅的設(shè)計(jì)上。 人體在振動(dòng)環(huán)境中會(huì)加速疲勞過(guò) 程，當(dāng)振動(dòng)環(huán)境中的振動(dòng)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)，引起大腦皮持細(xì)胞興奮。座椅動(dòng)態(tài)舒適性是指人體處于振動(dòng)環(huán)境中所感受到主觀上的相對(duì)舒適程度。操作舒適性所要研究和解決的問(wèn)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。通過(guò)某公司開(kāi)發(fā)的一款汽車座椅的體壓分布平沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 面 圖和立體圖，我們可以了解整個(gè)人體壓力狀況比較合理，接觸面積大，左右平均度好，無(wú)明顯的硬塊。人就坐時(shí)，身體重量的大部分（約 80%）經(jīng)過(guò)臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在座椅面上。 (3) 體壓分布與 測(cè)量 人坐在座椅上時(shí)，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?？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。范圍內(nèi)為宜； ④坐墊寬度。因此，一般靠背部設(shè) 計(jì)成可調(diào)，使其后傾，以增大軀干和大腿之間的夾角。 為宜。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。因此，坐墊深度一般取 400～ 500mm； ②坐高。 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(lái)說(shuō)，以下外形尺寸必須在規(guī)定的范圍之內(nèi)： ①坐墊深度。 。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，