【正文】 動，是對駕駛員可能造成嚴重傷害的主要震動形式。局部振動是指作用于人體特殊部位（如頭部和四肢）的震動，一般不會給駕駛員造成損害，但是對操縱的精確度有影響。如圖19所示：圖19 大腿、小腿和腳面的夾角座椅及懸架等部件隔離、吸收、緩和、衰減行駛中所產(chǎn)生的各種沖擊和振動激勵如果超出了人體承受振動的舒適性界限，就會使人產(chǎn)生不舒服感。圖17 對座椅設計有用的人體尺寸表18坐姿人體尺寸綜合來看，從坐姿生理學角度，應保證要弧線正常，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血壓不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。圖16 不同坐姿時椎間盤受力分析坐姿人體測量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設計的主要依據(jù)。但是，當人體處于前彎坐姿時，椎骨之間的間距發(fā)生改變，相鄰兩椎骨前端間隙縮小，后端間隙增大，如圖16（b）。所以在座椅設計中，斗形坐面是應該避免的。坐骨結節(jié)下面的底座呈近似水平時，可使兩坐骨結節(jié)外側的股骨處于正常的位置而不受過分的壓迫，如15（a）。圖14 體壓分布曲線人體結構在骨盤下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結節(jié)。據(jù)此座墊上的壓力應按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來分布，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少，自大腿部位時壓力 降至最低值，這是座墊設計的壓力分布不均勻原則。座墊上的體壓分布。在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動度高，因為腰椎前向拉直使肌肉組織緊張受力。圖13 腰椎后突和前突脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。而腰靠過分凸出將會使腰椎呈圖13（b）中的前突形狀。為使坐姿下的腰弧曲線變形最小，座椅應在腰椎部提供所謂兩點支撐?？梢姳ＷC腰弧曲線的正常形狀是獲得舒適性的關鍵。與坐姿舒適性直接相關的是腰曲。頸椎支撐頭部，胸椎與肋骨構成胸腔，腰椎、骶骨和椎間盤承擔人體坐姿的主要負荷。 坐姿狀態(tài)下，支撐身體的是脊柱、骨盆、腿和腳。坐姿是人體較自然的姿勢，坐姿將以腳支撐全身的狀況轉變?yōu)橐酝尾恐稳?，有利于發(fā)揮腳的作用，特別是能夠利用靠背來增大腿腳的蹬力這一特點，來控制操縱力較大的裝置。④能否為駕駛員提供一個相對于各種操縱機構的合適位置，使他能方便地進行操作。②駕駛員(或乘坐)——座椅——車輛系統(tǒng)能否有效的隔離或衰減來自路面不平度的激勵而產(chǎn)生的震動以及駕駛員或乘坐員所承受的全身震動負荷低于規(guī)定限值。s fortable and healthy, relationship with whether can be safe, efficient accurately the same time it also determines the fort levels, and longterm driving to drivers whether caused by physical and mental harmful with the ergonomics knowledge from man39。本文結合人機工程學的知識，從人的心理，生理特點出發(fā)并結合汽車振動特性，視野范圍以及空間分布來分析人與座椅的相互關系和相互作用，從而得出能符合人機工程學標準的，并將舒適性、安全性都考慮到位的汽車座椅的設計。第一篇：人機工程學在汽車座椅設計中的應用題目 人機工程學在汽車座椅設計中的應用熊雯湖北汽車工業(yè)學院 機械工程系,湖北 十堰,442002 摘要：駕駛員駕駛姿勢直接影響著駕駛員的舒適和健康，關系著是否能夠安全、高效準確地駕駛。同時它還決定著舒適程度，以及長期駕駛是否對駕駛員造成生理和心理上的有害的影響。關鍵詞：人機工程學、座椅，舒適度、設計Ergonomics application in automobile seat designxiongwen hubei automotive industry institute department of Mechanical Engineering,Hubei shiyan,442002 Abstract: Driving position directly influences the driver39。s psychology, physiology characteristics and bined with auto vibration characteristics, the vision scope and empty room distribution to analyze the relationship between man and seat and interaction, thus developed can accord with standard of ergonomics and will fort, safety is considered the car seat in the Keywords: Ergonomics, seat, fort, design正文：一個性能優(yōu)良的汽車座椅主要取決于以下五個方面：①座椅與人體的人機界面能否為人提供舒適而穩(wěn)定的坐姿。③駕駛員(或乘坐員)——座椅——駕駛室系統(tǒng)的幾何位置關系能否為駕駛員提供良好的視野。⑤能否提高駕駛員的人身安全性，當發(fā)生翻車或撞車事故時，將駕駛員約束在駕駛座椅上面，下面就從這四個方面來分析人機工程學在汽車座椅設計上的運用。但如果坐姿不正確，座椅設計不合理，也會給身體帶來嚴重損害。脊柱是人體的主要支柱，由24節(jié)椎骨以及5塊骶骨和4塊尾骨連接組成，如圖11所示，其中椎骨自上而下又分為頸椎（共7節(jié)）、胸椎（共12節(jié)）、腰椎（共5節(jié)）三部分，每兩節(jié)椎骨之間由軟骨組織和韌帶相聯(lián)系，使人體得以進行屈伸、側曲和扭轉動作等有限度的活動。圖11 脊柱的構造從圖中可以看出脊柱呈現(xiàn)頸、胸、腰、骶四個彎曲部位，其中頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。圖12為各種不同姿勢下所產(chǎn)生的腰曲弧線，人體正常腰曲弧線是松弛狀態(tài)下側臥的曲線，如圖中曲線B所示；軀干挺直坐姿和前彎時的腰弧曲線會使腰椎嚴重變形，如圖中曲線F和G所示；欲使坐姿能形成幾乎正常的腰曲弧線，軀干與大腿之間必須有大于90度的角度，且在腰部有所支撐，如圖中曲線C所示。圖12 不同姿勢下所產(chǎn)生的腰椎曲度正常的腰線曲線是微微前突。無腰靠或腰靠不明顯將會使正常的腰椎成圖13（a)中的后突形狀。腰椎后突和過分前突都是非正常狀態(tài)，合理的腰靠應該是使腰弧曲線處于正常的生理曲線。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動度（活動量）增加，招致疲勞酸痛。提供靠背支承腰椎后，活動力則明顯減小；當軀干前傾時，背上方和肩部肌肉活動度高。根據(jù)人體組織的解剖學特性可知，坐骨結節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動脈分布，故不宜承受重壓。圖14是較為理想的坐墊體壓分布線。如圖15所示。當坐面呈斗形時，會使股骨向上轉動，這種狀態(tài)會使肘部和肩部受力，從而引起不舒服。圖15 座面對股骨的影響 當坐姿腰弧曲線正常時，椎間盤上受的壓力均勻而輕微，幾乎無推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無不舒適感，如圖16（a）所示。這會引起腰部的不舒適感，長期積累作用，可造成椎間盤病變。與座椅設計相關的人體測量主要尺寸見圖17，具體測量數(shù)值如表18所示。因此，最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體略微向后傾斜，保持腿夾角在90度到115度之間，小腿向前伸，大腿與小腿，小腿與腳面之間也有合適的夾角。車輛駕駛員所受的機械震動分為全局振動和全身震動兩大類。全身震動是指通過人體支撐表面作為整體傳給人體的震動。人體承受全身震動將產(chǎn)生機械的、生理、病理的和心理的效應。當振動激勵頻率接近人體的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。10 12Hz的震動頻率時出現(xiàn)第二共振峰，其生理效應僅次于第一共振峰。以后隨著頻率的增高，震動在人體內(nèi)的傳遞逐步衰減，其生理效應也相應減弱。圖21 坐姿時人體對垂直振動的傳遞率坐在駕駛座上的駕駛員承受垂直振動時，人體各主要器官的固有頻率如圖22所示。圖23 人體坐姿承受垂直振動的傳遞特性圖24 人體坐姿承受左、右水平振動的傳遞特性圖25 人體坐姿承受前、后水平振動的傳遞特性全身振動引起的主訴癥狀及生理反應與振動頻率有關。全身振動英氣的生理效應如圖26所示：圖26 全身振動的生理效應全身振動最明顯的生理反應時人體姿勢的變化，低頻高強度的振動使人難以保持穩(wěn)定的姿態(tài)。圖27為拖拉機駕駛員的胃病患病率。圖27 拖拉機駕駛員的胃病患病率圖28為拖拉機駕駛員為脊椎病與年齡的關系。圖28 拖拉機駕駛員脊椎患病率與年齡的關系實線——男人；虛線——女人對車輛駕駛員來說，乘坐振動的心理效應主要表現(xiàn)為操作能力的變化。圖29 人體坐姿承受垂直振動時的實力降低情況（a）加振中；（b）加振終了時210 人體坐姿承受水平振動時腳踩加速踏板壓力保持不變的能力左邊—振動頻率的影響；右邊—振動加速度的影響圖211 坐姿人體承受垂直振動時的平衡能力降低情況（a）加振時；（b）加振終了時圖212 人體坐姿承受橫向水平振動時跟蹤誤差圖213 人體坐姿承受橫向水平振動選擇時的反應時間圖214 人體坐姿承受垂直振動的手眼協(xié)調(diào)平均動作時間根據(jù)受振者的感覺，《人體承受全身振動的評價指南》即ISO2631—1982把振動劃分為三個不同的認為界限：（1）保持舒適性界限：在此振動界限內(nèi)，沒有不舒服的感覺，受振者能順利的完成讀、寫、吃等動作。超過此界限，則因疲勞而降低工作效率。超過此界限將使受振者的健康受到損害。座椅空間位置設計就是為了達到操作舒適性的目標，而進行駕駛座椅空間位置設計以確保駕駛員有良好的視野，同時對汽車轉向盤、腳踏板等操作部件有恰當?shù)牟僮饕缶嚯x，以達到操作舒適性的最終目的。并且座椅必須有額外的空間，允許駕駛員坐在座椅上的任一邊或改變在座椅上的角度，以便暫時使他的肌肉放松。美國汽車工程師協(xié)會SAE已將車輛駕駛座椅設計的參考點標準化，這個參考點稱為座椅標志點，即SIP，其位置如圖31所示。圖33為載貨汽車的駕駛座椅的作業(yè)空間布置和尺寸推薦數(shù)據(jù)。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。如圖41所示：圖41 座椅尺寸設計主要參數(shù)椅面高度A：為椅面前緣至駕駛員踵點的垂直距離。駕駛座椅的椅面高度應低些。但對于汽車駕駛座椅來講，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。其尺寸應滿足:腰部得到靠背的支承?？勘掣叨菵及寬度: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。椅面傾角β :指椅面與水平之間的夾角。此角不易過大，否則會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荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。舒適坐姿的各關節(jié)的角度應該滿足圖42中所示的要求角度。 頭枕是一種用以限制乘員頭部相對于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時，減輕乘員頸椎可能受到的損傷。如圖43所示：圖43 汽車座椅的枕墊靠背的安全性設計應考慮靠背的強度、傾角、基本尺寸及其形狀。而靠背傾角、基本尺寸及其形狀對尾部碰撞的嚴重程度有很大影響。汽車座椅設計時應提供形狀和位置適宜的兩點支承，第一支承部位位于人體第5 一 6胸椎之間的高度上，作為肩靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證乘坐姿勢下的近似于正常的腰弧曲線。坐墊深度設計的原則是在充分利用靠背的情況