【正文】 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。座椅的設計與布置直接影響乘員乘坐的舒適性和室內(nèi)相關(guān)設施的布置，合理的安排座椅，改善人與座椅之間的關(guān)系，對于給乘員創(chuàng)造一個舒適安全的乘坐環(huán)境，起著至關(guān)重要的作用。這種關(guān)系隨著人體身材的不同具有不同的表達式。但是大多數(shù)的研究都忽略了對于人體上一個重要的關(guān)節(jié)點的研究：“ H點”（ HipPoint） ,即胯點，是人體身軀與大腿的交接點，它是與坐姿舒適性相關(guān)的車身尺寸的基點。 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(diào)，便于駕駛員作業(yè) 根據(jù)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(diào)問題，駕駛空間以坐姿活動 為依據(jù)。 (2) 座椅所 使用的材料應適應人體的舒適性 座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個方面：振動舒適性以及座椅對人體熱環(huán)境的影響。 靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對 于汽車駕駛座椅靠背的高度應采取高靠背，最好加靠枕。對于寬度而言，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢，通常設計應以滿足最寬人體需要為準。 (1) 座椅的形式和尺度與其功用有關(guān)，并參照人體測量學數(shù)據(jù)確定 座椅尺寸設計主要參數(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?；诖藰藴?，國內(nèi)的研究者們在此基礎上為座椅的空間尺寸提供了很有成效的參考數(shù)據(jù)，對于汽車座椅乘坐人體的舒適度 [3]有很大的影響。 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(shù)據(jù)為基礎的。但該模型并沒有將座椅質(zhì)量進行考慮 ，其實，座椅為非剛性的，其質(zhì)量對于“人 椅”系統(tǒng)的動態(tài)特性的影響是很大的。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(shù)非常相近。 “人 椅系統(tǒng)”在垂直方向上的多自由度模型：考慮到人體實際上存在一定的阻尼和剛度，常常將人體模型設計為單質(zhì)量塊的單自由度模型或兩質(zhì)量塊的二自由度模型，而常常以人體二自由度模型最為理想，得到的“人 椅系統(tǒng)”模型為三自由度模型。正因為單自由度“人 椅系統(tǒng)”的動力學參數(shù)與實際“人 椅系統(tǒng)”的動力學參數(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)振動的最佳匹配關(guān)系，也就使乘 員座椅因為振動而使乘坐舒適性大為下降。這種變化對座椅動 態(tài)參數(shù)的優(yōu)化設計的影響是非常大的。原因是人體不是一個簡單的質(zhì)量塊，它不僅有一定的質(zhì)量，而且有一定的阻尼和剛度。即將人體與汽車座椅的總質(zhì)量計為 M，汽車座椅的剛度系數(shù)（彈性）計為 K，座椅振動阻尼為 C，路面不平傳給座椅的響應作為汽車座椅的輸入 X，而座椅的振動響應為 Y，作為座椅傳給人體的輸入，它將影響人體乘坐的舒適性。 汽車座椅的動態(tài)性能研究：關(guān)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。 此外，對于座椅的動態(tài)特性可按照傳入人體的能量最小、是人體在敏感頻率區(qū)域動態(tài)響應最小、傳給人體的加速度均方根值最小等目標進行優(yōu)化，與汽車的減震系統(tǒng)相匹配，使駕駛員處于更合適的振動環(huán)境 ，這些都是駕駛疲勞的重要措施。因此，在設計汽車座椅時應盡量隔離人體敏感的振動。駕駛員受到縱向、橫向及垂直三個方向的線振動與角振動，這幾個振動中，以垂直和繞縱、橫坐標軸的角振動對駕駛員的影響較大。 駕駛用座椅動態(tài)舒適性 [2]主要與振動特性有關(guān)。同量座椅的結(jié)構(gòu)相對汽車整體來說簡單，設計方便，改變 座椅的動態(tài)參數(shù)能顯著改變?nèi)梭w振動舒適性，對汽車的使用性能沒有影響，而且制造成本低，周期短。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?shù)膭偠扔糜诘挚孤访娴韧饨鐚ζ嚨臎_擊。如果分析得到的汽車固有頻率接近人體敏感頻率，那么在汽車行駛過程中將使人體產(chǎn)生共振，而嚴重影響乘 員乘坐的舒適性，甚至對人體產(chǎn)生嚴重的健康隱患。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。人們建立了許多汽車動力學分析的數(shù)學模型。目前，在汽車研究方面，人們建立了各種各樣的關(guān)于汽沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 6 車 人 環(huán)境的模型。 根據(jù)影響汽車駕駛座椅舒適性的人 機 環(huán)分析，安全舒適的汽車駕駛座椅的設計必須滿足坐姿舒適性（靜態(tài)舒適性）和振動舒適性（動態(tài)舒適性）的要求。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(nèi)座椅產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(guān)標準制定較早，由于沒有對近幾年才出現(xiàn)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。自 20世紀 80年代開始，電子計算機的普及，使人們對汽車座椅的動態(tài)參數(shù)進行優(yōu)化等研究成為可能，涌現(xiàn)出了大量的研究成果。但是應用人機工程學來研究汽車座椅舒適性問題，國內(nèi)還處于初級階段。 隨著中國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)也注意到了汽車駕駛室的舒適問題，國內(nèi)多家汽車生產(chǎn)廠家開始測繪和仿制國外先進的汽車座椅，駕駛員操作手柄形狀以及駕駛室內(nèi)設施的布置等，并開始人機工程學在汽車座椅設計上的應用的研究，并取得了一系列成果，同時駕駛室舒適性問題引起了更多的關(guān)注。這種新型座椅的出現(xiàn)，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。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。 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。 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。駕駛室內(nèi)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(shù)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(zhì)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(diào)，頭枕高度可調(diào)和可拆卸的座椅，使每個座椅都能活動自如。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。當達到一定限度時，皮質(zhì)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。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。 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(guān)。 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。 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。坐姿的體壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。目前座椅設計時一般取相等寬度。坐墊稍寬些，有利于駕駛員調(diào)整姿勢，但太寬會影響操作方便性，一般取 450～ 500mm； ⑤靠背寬度。對于汽車座椅， 軀干和大腿間夾角以在 95～ 105176。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。坐墊上表面若是水平的，則人坐上去身體會產(chǎn)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。 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(qū)，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。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。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。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。通常情況下，各關(guān)節(jié)之間的距離是不能調(diào)整的，但每個關(guān)節(jié)的角度可以改變。 (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。 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(guān)的車內(nèi)尺寸的基準點。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。靜態(tài)舒適性要研究和解決的問題，是依據(jù)人體舒適坐姿的要求和人體測量數(shù)據(jù)，合理布置、優(yōu)化設計和充分考慮座椅的結(jié)構(gòu)、尺寸和調(diào)整參數(shù)，以及駕駛室內(nèi)各操作按鈕和駕駛員的視野等。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。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(chǎn)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。改善其動態(tài)舒適性相當重要。汽車本身運轉(zhuǎn)質(zhì)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。 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，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(nèi)。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(guān)的神經(jīng)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(shù)年才能產(chǎn)生。人體承受全身振動將產(chǎn)生機械的 、生理的、病理的和心理的效應。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。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。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。 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。安全、舒適、方便是現(xiàn)代汽車座椅設計的最優(yōu)目標。 48 其它因素對舒適性評價的影響分析 48 舒適性影響因素分析 45 第五章 經(jīng)濟技術(shù)分析 42 預壓彈簧設計 40 汽車座椅隔