【正文】 的下限 Xmin，代表了第 5 百分位女子駕駛員的駕駛位置。由式 (1)和圖 10 可知 a1和 a2的值由 Z 的值唯一確定，記為： a1=f1(z)， a2=f2(Z)．對于滿足度為 90％ (第 5 一第 95 百分位 )的汽車。 A 點為駕駛員的腳和地面的接觸點， B 點為人的膝關(guān)節(jié)點， C 點為人的肩關(guān)節(jié)點， H 點為人的胯關(guān)節(jié)點。 X5=692． 6 +O． 981427z+0． 00210494z178。 X50=793． 7+O． 903387z 一 0． 00225518z178。 H 點高度的確定 為使駕駛員在駕駛汽車時感到舒適，根據(jù)汽車人體工程學(xué) ，將不同百分位中國人體關(guān)節(jié)尺寸代人，可得到座椅位置滿足的關(guān)系式： X95=913． 7+0． 672316z0． 00195530z178。 SAE 適意線是 據(jù) 早先 的美國人體數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計分析之后得出的，對于不同時代、不同國家的人體統(tǒng)計數(shù)據(jù)不一定適用；求對應(yīng)某一百分位的 H點時只能得到一個點，靈活性較差。圖 82 出了 A類車的一組 SAE 適意H點位置線。用 c++語言編制計算程序流程圖，如圖 81 所示 圖 81 駛室座椅布置設(shè)計程序流程 SAE 適意線法的應(yīng)用 早在 1985 年， SAE 就推出了 SAEJl517 標(biāo)準(zhǔn)，用來確定滿足一定百分位的駕駛員 H 點的位置。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 表 72 座椅舒適性評價表 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 8 主 要計算及校核 座椅 設(shè)計 的 計 算 根據(jù)中國人人體關(guān)節(jié)尺寸數(shù)據(jù)庫 ， 計算中的人體關(guān)節(jié)的尺寸位于第 5 和第 95百分位之間，才能保證設(shè)計出的駕駛室的幾何尺寸滿足絕大多數(shù)人的要求。 6 在設(shè)計驗證時，對座椅舒適性進(jìn)行主觀性評價試驗。 4 選用增加舒適性能的座椅結(jié)構(gòu)及部件，如座墊采用懸架系統(tǒng)，座墊和靠背用彈簧結(jié)構(gòu)及部件，如座墊采用懸架系統(tǒng)，座墊和靠背用彈簧結(jié)構(gòu)來吸收振動，增加腰部支撐機(jī)構(gòu)，選用透氣，透濕性能好的座椅面套材料等。 2 座椅的各個外形尺寸必須設(shè)計 在合適的范圍內(nèi)，以滿足人機(jī)工程學(xué)的要求。 目前的研究和根據(jù)資料收集證明，座椅懸架系統(tǒng)的質(zhì)量較大時對人體動態(tài)舒適性有利，但需考慮到與座椅剛度的配合；座椅連接件的摩擦系數(shù)越小，對人體動態(tài)舒適性越有利；適當(dāng)降低座椅懸架的阻尼系數(shù)對舒適性有利。 試驗證明，影響座椅動態(tài)特性的因素有：座墊的剛度和阻尼系數(shù)，懸掛系統(tǒng)的質(zhì)量，剛度和阻尼系數(shù)以及座椅剛架結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能，其中起決定作用的是剛度和阻尼系數(shù)。目前的研究表明因有頻率低的極柔軟的座椅懸架能有效的降低橫向振動，但是這種懸架帶來的相當(dāng)大的動態(tài)和靜態(tài)黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 變形會造成人體的不舒適。由于座椅與人體直接接觸，而且在大多數(shù)情況下，座椅懸 架系統(tǒng)是用來控制低頻和大振幅振動的僅有的機(jī)械裝置，所以，座椅的懸架實際上是削弱垂直振動的最簡單 ，最有效的選擇。當(dāng)振動環(huán)境中的振動特性處于人體神經(jīng)系統(tǒng)的敏感區(qū)域時，這種刺激頻繁傳入大腦皮質(zhì)，引起大腦皮質(zhì)細(xì)胞興奮。表 71列出了人 體和個主要部位的共振頻率。座椅動態(tài)舒適性是指處于振動環(huán)境中所感受到的主觀上的相對舒適程度。圖 72座椅各部位的受力分布。坐姿的體壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。由坐姿生物力學(xué)分析，最舒適的坐姿是臀部稍離背向前移，使上體略向上后傾斜，保持上體與大腿間角度在 900到 1150。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。 靜態(tài) 舒適性 最終坐姿與座椅外形 人體在座椅上坐著時的姿勢，稱為最終姿勢。 乘座舒適性 設(shè)計的座椅必須能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然彎曲，保證合理的體壓分布并使其肌肉松弛，上體通向大腿的血管不受壓迫，血液循環(huán)正常；并具有腰椎依托感、腰背部貼和感和側(cè)向穩(wěn)定感。 座椅 設(shè)計 的基本原 則 汽車座椅設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機(jī)械、化工、紡織、噴涂、熱處理、美學(xué)、力學(xué)、人體工程學(xué)等多門學(xué)科，設(shè)計時應(yīng)依據(jù)人體工程學(xué)原理綜合考慮座椅的舒適 性、減振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，還要考慮人體生理特征及尺寸，進(jìn)行量身定做，以提高座椅的乘坐舒適性。設(shè)計合理的汽車座椅能為乘員提供安全、舒適 的 乘 坐 感受。另外，對于座椅的動態(tài)特性按照傳入人體的能量最小、使人體在感頻率區(qū)域動態(tài)響應(yīng)最小、傳給人體的加速度均方根值最小等目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，與汽車的其他減振系統(tǒng)相匹配，使人體處于更合適的振動環(huán)境，這些都是減輕駕駛疲勞的重要措施。因此，在設(shè)計汽黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 車座椅時應(yīng)盡量隔離人體敏感的振動。其中垂直振動和繞縱，橫坐標(biāo)軸的角振動對人體的影響較大。影響駕駛疲勞的振動主要是行駛中因道路凹凸不平而引起車輛隨機(jī)振動和車輛本身的機(jī)械振動。剛度決定座椅的共振頻率，而阻尼系數(shù)決定座椅的振 動衰減特性。 圖 65 舒適的坐資關(guān)節(jié)角度 圖 66 駕駛作業(yè)空間設(shè)計 座椅的 動態(tài) 舒適性 設(shè)計 駕駛用座椅動態(tài)舒適性主要與振動特性有關(guān)。由于汽車駕駛的特點，在駕駛 座椅設(shè)計時還應(yīng)考慮座椅與空間的協(xié)調(diào)問題，駕駛空間吧坐姿活動空間為依據(jù)。另外，根據(jù)駕駛室的溫濕特性，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人體代謝，達(dá)到減輕疲勞的目的。 表 61 主觀舒適性評價表 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 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，使上體略向上后傾斜，保持上體與大腿間角在 90 度到 115 度之間。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 64 SAEJ826人體模板 座椅的 靜態(tài) 舒適性 設(shè)計 座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計須考慮的因素很多，可以概括為以下基本原則： 1)座椅的形式和尺度與其功用有關(guān)； 2)座椅的尺度必須參照人體測量學(xué)數(shù)據(jù)確定； 3)座椅可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿足坐姿變換； 4)座椅所使用的材料應(yīng)適應(yīng)人體的舒適性； 5座椅的位置要與其作業(yè)空間相協(xié)調(diào)，便于人員作業(yè)。根據(jù)人體模板的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，包括人體靜態(tài)尺寸（主要是坐寸），功能尺寸（坐姿活動范圍尺寸），作業(yè)尺寸（主要是手部，腳部的力學(xué)參數(shù)）等，確定相應(yīng)的汽車車廂空間，座椅位置，轉(zhuǎn)向盤，操控臺，扶手等的設(shè)計參數(shù)。將人體模板置于 1： 1模型或樣車的作業(yè)空間內(nèi)，或?qū)⒍S人體模型置于設(shè)計圖紙的相關(guān)位置，可用于校核設(shè)計的可行性和合理性。以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型是描述人體形態(tài)特征和力學(xué)特性的有效工具，是對人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行考察研究，分析評價，試驗設(shè)計不可缺少的重要輔助手段。 5)振動舒適性 ： 需要設(shè)計好座椅的靜態(tài)剛度、共振頻率及衰減特性。 3)背部和腰部的合理支承 ： 汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點支承，第一支承位于人體第 5— 6 胸椎之間的高度上，作為肩靠能減輕頸曲變形；第二支承設(shè)置在腰曲部位作為腰靠，能保證 駕駛員 坐姿勢下近似于正常的腰曲弧線。貼合感強(qiáng)的座椅將 有利于改進(jìn)接觸面積和部位。座椅各部位的受力分布如圖 63。 人體 壓 力在座椅上的分布 人體與座椅之間的壓力分布稱為坐姿的體壓分布，坐姿的體壓分布是影響乘坐 舒適性的 重要因素。對于汽車座椅，其軀 干和大腿間夾角以在 950— 1050范圍為宜。 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(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(shè)計成前高后低的傾斜狀，一般以取 50— 80為宜。坐墊過高，身材稍小的駕駛員踩踏板困難，大腿下面過分受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小而很快疲勞。 2 坐高 ： 即坐墊上表面至地板的距離。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(nèi)： 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，黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 勢必要端坐，長時間的端坐更易疲勞。座椅的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考駕駛或乘坐姿勢下人體尺寸的測量值加以確定 ，其基本尺寸必須要 考慮到各種影響因素。 圖 61 操縱件的手腳伸及性 圖 62 駕駛者的舒適性 座椅的 結(jié)構(gòu)參數(shù) 汽車座椅的舒適性通常包括震動舒適性，坐姿舒適性和操作舒適性。 對操作姿勢來說，通過試驗研究，由座椅、踏板和轉(zhuǎn)的位置以及駕駛姿勢參數(shù)的變化得到了駕駛者的舒 適特性。 座椅 設(shè)計 的人文 關(guān) 系 由于駕駛者身材各異，而一種汽車的布置尺寸只有，要使一種操縱件的布置能最大限度地滿足不同身駛者的手腳伸及性與姿勢舒適性的要求，必須對人進(jìn)行仔細(xì)研究。 圖 56 座椅布置圖 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 6 駕駛員座椅設(shè)計 汽車的設(shè)計開發(fā)必須圍 繞以人為中心的人性化前提。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 靠背與座墊夾角 98176。 表 52 駕駛區(qū)設(shè)計參數(shù) 乘客區(qū)尺寸 尺 寸 名 稱 尺寸 座椅間距 700mm 座墊深度 430mm 過道縱向傾角 2176。車內(nèi)通道寬 470 ㎜，人均乘坐空間比較寬裕，在加上設(shè)置了扶手等設(shè)施，大大提高了乘坐的方便性、舒適性和安全性。共有座椅 7 排，座椅前兩排采用 1＋ 1 布置形式，最后一排為四座，其余除乘客門處外為 2＋ 1 布置。 所有座椅均向前布置，座椅單排寬 460㎜，雙排寬 910㎜，座間距為 700 ㎜（除駕駛員座椅與其后排間距為 1080 ㎜外）。) 下視角 23176。) 上視角 50176。 15176。 60 α 3/(176。 L1/mm 座墊深度 450 W1/mm 座墊寬度 460 A1/mm 靠背高度 580 W2/mm 靠背寬度 450 H3/mm 座椅上下調(diào)節(jié) 177。 α 1/(176。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 表 51 駕駛區(qū)設(shè)計參數(shù) 尺寸符號 尺 寸 名 稱 尺寸 H2/mm 座墊上表面至地板距離 420 α 2/(176。 駕駛員座椅前后調(diào)節(jié)量 140 ㎜，座椅靠背角 150， 方向盤傾角 200， 因本車前懸較短，且要充分考慮人機(jī)工程學(xué)的要求，儀表板、方向盤、駕駛員座椅及各操縱踏板的相對尺寸基本滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。 如 下 圖。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 5 座椅整體布置設(shè)計 座椅 的 選擇 乘客座椅 高靠背座椅，可選用華士汽車座椅公司的 HSB型， 如 下圖 。汽車座椅 骨架屬于空間桿系和空間板系的組合結(jié)構(gòu)，由于各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不完全對稱； 同時，汽車在行駛過程中，座椅承受復(fù)雜的載荷，結(jié)構(gòu)中的各個桿件既受彎曲又受扭轉(zhuǎn)。 一般的座椅是由幾千個零件組裝而成，在建模前首先需要對座椅的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定 各個零件對強(qiáng)度特性的影響，根據(jù)影響程度的不同對零件進(jìn)行篩選。尤其是在汽車受到追尾碰撞時，可 抑黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 制乘員頭部后傾，防止或 減輕頸部損傷。坐墊深度不應(yīng)該超過人的大腿長度。 坐墊的設(shè)計 坐墊一般不會造成對乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運動過程、約束力 加到乘員身體上的方式及外部載荷 (加速度、力等 )的絕對值大小?？勘车膹?qiáng)度設(shè)計不但應(yīng)該 在 “ 追尾 ” 等后部碰撞時給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考 慮側(cè)碰時對乘員的保護(hù)。 座椅 結(jié)構(gòu) 型式的 設(shè)計 座椅整體結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計應(yīng)考慮的是其對其他約束系統(tǒng)效能的影響及與其他約束系統(tǒng)之間 的連接方式等。汽車座椅 必須有足夠 的強(qiáng)度，以確保座椅上的人所受的傷害最小；座椅的壽命應(yīng)足夠長，不致過早變 形或損壞；受沖擊載荷作用時，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。 座椅強(qiáng)度的 設(shè)計 座椅強(qiáng)度的