【正文】 是說人體測量尺寸尤其統(tǒng)計規(guī)律。表 4列出了以身高為基本參數(shù)的主要的人體尺寸經(jīng)驗公式。人體靜態(tài)尺寸，著眼于人體自然結構，而不考慮人的姿態(tài)與活動。人體靜態(tài)尺寸參數(shù)雖然可以解決不少工業(yè)產品造型設計中有關人體尺寸的問題，但是人在操縱設備或從事某種作業(yè)時并不是 靜止不動的。可及度是指在空間特定位置，通過改變手臂或腿部的方向及伸展長度，手或腳是否能夠觸及空間內某一物體的評價指標 如圖 9。在日常生活和工作中，人的動作是十分豐富的，而且會由此產生許許多多活動空間尺度。人的手腕也可以有不少動作方向，人的手指則更為靈活。 13 圖 9 三維 H 點測量裝置 Threedimensional H measurement device 人體動態(tài)尺寸 人體活動空間尺寸 (動態(tài)尺寸 )是相對于人體靜態(tài)尺寸而言的。人體靜態(tài)尺寸參數(shù)雖然可以解決不少工業(yè)產品造型設計中有關人體尺寸的問題，但是人在操縱設備或從事某種作業(yè)時并不是靜止不動的。可及度是指在空間特定位置，通過改變手臂或腿部的方向及伸展長度，手或腳是否能夠觸及空間內某一物體的評價指標。 圖 10 肢體活動空間尺度 Physical achivity scale 在常生活和工作中，人的動作是十分豐富的，而且會由此產生許許多多活動空間尺度。人的手腕也可以有不少動作方向，人的手指則更為靈活。 14 人體坐姿功能尺寸 所謂產品功能尺寸是指以人體尺寸參量為基礎，考慮該產品的某項功能相對人體尺寸參量做修改的產品尺寸。主要用人體模版來設計和確定坐姿條件下的座椅、工作面，支撐面、調節(jié)配件配置是的功效學要求 [17]。 人體尺寸測量 本課題針對的是私家轎車駕駛座椅進行研究，作者針對這一用戶群進行了相關的尺寸測量。 (一 )測量實驗 (1)實驗場所：湖南農業(yè)大學校內醫(yī)院。 (3)實驗人員：作者本人、數(shù)據(jù)記錄員、 20名被測者。 (5)計測項目：身高、肩峰高、第一頸椎高、第七頸椎高、第五腰椎高。我們在應用數(shù)據(jù)的時候可以根據(jù)統(tǒng)計學找出相關的尺寸系數(shù)，進行計算。 3 座椅設 計要素 座椅的設計參數(shù) H點的控制和舒適性控制 (1)設計座椅的參數(shù)基準 踏腳平面：無論是什么型式的座具，踏腳平面部是確定參數(shù)最基本的起點。但踏腳平面只能決定座具的部分參數(shù)，因此我們把它當作初始基準。具有足蹬式操縱器的坐姿設計，如汽車駕駛姿態(tài)設計，一般以 H點作為設計基準。 座具參考點：又叫 SRP點，是人取坐姿時大腿下側和后背兩條包絡切 線的交點。 (2)駕駛座椅設計的主要參數(shù) 駕駛座椅設計的主要參數(shù)有：座墊深度、座墊寬度、座墊高度、座墊角度、座墊與靠背的夾角、靠背寬度、靠背高度如圖 13。座椅尺寸設計涉及主要參數(shù)如圖 13中所示。 (2)座寬 B：座寬必須能容納身材粗壯的人。另外座寬受車寬的限制。該尺寸不能太大，正確的座深應使靠背方便地支持腰椎部位。座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣若要得到靠背的支持，則必須改變腰部正常曲線；否則坐者必須向前緣處移動以避免壓迫膝窩，卻得不到靠背的支持，這兩種坐姿都是不舒適的。 (4) 靠背高度 D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，椅靠背的高度應采取高靠背，最好加靠枕。座面后傾的作用有兩點：一是由于重力，驅趕后移，使背部抵靠靠背，獲得支持，可以降低背肌靜壓：二是防止坐者從坐緣滑出座面，這對于經(jīng)常處于震動顛簸環(huán)境中的駕駛員座椅非常重要。因此傾角不能太大，一般為 50o~15o。 18 (6)靠背傾角 α ：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。若在座面上加上軟硬適度的坐墊，則測試研究表明，坐于坐墊上的臀部壓力大為降低．，而接觸支 承面積也由 900cm2增大到1050cm2，使壓力分散。過硬的坐墊不足以起到預想的作用：太軟則使身體陷入其中，無法得到應有的支持，造成坐姿不穩(wěn)，而身體為了維持一定的姿勢，不得不使肌肉緊張，疲勞便很快產生。接觸面積和部位以及座椅的彈性遲滯損失特征與貼合感密切相關。側向穩(wěn)定感與座椅兩側形狀、壓力以及壓力分布等因素有關系。 (3)腰椎依托感：腰椎依托感良好的座椅，其乘坐者容易獲得舒適姿勢。 (4)震動彈性感：與震動彈性感相聯(lián)系的是座椅的靜態(tài)剛度、共振頻率及衰減特性。除上述要求外，汽車座椅不得有臀部滑落感、腹部壓迫感、脊背部弓形感等。圖 14 列出了駕駛作業(yè)空間設計的主要指標。 (1)座椅靠背和加裝的網(wǎng)袋 圖 15 靠背和加裝的網(wǎng)袋 Fig15 The seatback and the installation of mesh bag 靠背的設計主要指強度設計和造型設計，設計時應使靠背的高度、形狀符臺人體曲線，使 背部肌肉處于放松狀態(tài)，并能給背部肩部有效可靠的支撐，使駕駛員保持穩(wěn)定的坐姿，還要有足夠的側背支撐，從而避免高速轉彎時的橫向滑動。 不同的靠背傾角會導致不同的椎間盤內壓力及背部肌肉負荷。為了提高舒適性．滿足司乘員在休息時的需求，靠背傾角應為可調式，并且調整范圍盡可能大。大客車為 95o~135o，轎車為 80o~170o。腰部支撐的位置應處于第 3 至第 5 腰椎部位，且支撐厚度以 5 cm 左右為宜。機械支撐是通過機械裝置支撐人體，支撐部位為剛性，舒適性差。腰支撐氣囊一般采用 ～ 厚的聚氯酯板經(jīng)高頻焊接而成，具有工藝簡單、成本低、耐磨性好、耐老化使用壽命長等特點。腰支撐氣囊控制閥除可以控制氣囊的進排氣外，還能起溢流保護的作用，即當氣囊內壓力超過氣囊的額定壓力時，氣囊控制閥溢流卸壓保證氣囊的安全使 用。 齒輪齒條的主要參數(shù) 齒輪： Z1=20,m=2 mmmZd 402021 ???? 按 b/d5=70/100=，考慮齒輪懸臂布置 ??k ， ??k 計算載荷系數(shù) 21 6 7 8 ?????? ?? kkkkk vA .555 32 096 r c c o sa r c c o s ???abdd?? .666 r c c o sa r c c o s ???abdd?? 1 7 )]204 3 8 (1 2 0)203 2 1 (20[2 1)]()([2 1....6655???????????tgtgtgtgtgtgztgtgz aa??????? ? 6 8 1 ????? ?? ?Y ????kY 與 ?ttYk ? 相近 ， 無須修正。 齒條：考慮到座椅的實際尺寸，其腰部支撐部位的靠背厚度不能超過 120mm所以選齒條長度為 100mm， 其面寬度應和齒輪對應，也為 12mm。座椅 扶手有固定式、角度可調式和可翻轉式，可翻轉式又有橫向翻轉式和縱向翻轉式。人體在合適的坐墊下，坐骨與小腿足部構成穩(wěn)定的人體支撐。坐墊傾角應兼顧安全性和舒適性 ,一般為 2o～ 10o。頭枕的主要作用是保障安全，一旦汽車發(fā)生追尾碰撞，頸椎會承受到很大的加速度而容易傷害。按照國家標準，汽車座椅頭枕屬汽車整車強制認證檢測項目。 圖 18 WHIPS 頸椎保護系統(tǒng) Fig18 WHIPS whiplash protection system 頭枕要起到保護頸椎的作用，正確的安裝位置十分重要并加。 設計一種 空氣懸架座椅除剛度可調外，阻尼也為無級可調，以適應不同的路況 如圖 25。以設計能夠減少人體頸椎、腰椎疲勞的座椅為標準，盡量使人在駕車途中保持脊椎的 24 自然彎曲。而座椅的表面曲線也用澆鑄成型的泡沫塑料來實現(xiàn)。 座椅旆面采用棉織品。這些特點較之皮革、人造革等材料都要好。皮革和人造革雖然比較美觀，擦拭起來比較方便，但是皮革的防滑脫效果差，在車輛轉彎或者緊急剎車的過程中給駕駛員帶來不穩(wěn)定的因素。 外觀造型從抽象到具體的思路展開。第二階段：滿足人體外形尺寸的座椅設計方案。 調節(jié)機構及金屬件和機械機構 主要調節(jié)機構為座椅靠背角度、座椅肩靠角度、頭枕旋轉可調、座椅腰靠氣動可調。 (一）靠背與坐墊的夾角 90o~105o可調 .(二 )座椅肩靠角度可調，肩靠有 150o的夾。 圖 26 座椅的完整模型 The seat of the plete model 外觀尺寸 表 7 外觀尺寸與設計依據(jù) Appearance size and design basis 單位： mm 尺寸項目設計 設計依據(jù) 25 尺寸項目設計 設計依據(jù) 靠背與座墊之間的夾 角 105o 駕駛室人體軀干與大腿夾角 95o120o 座墊與水平面夾角 10 度防止身體滑動的不穩(wěn)定因素 座墊深度 450 人體坐姿座深 (臀部至膝蓋內側 ) 座墊高度 385 人體坐姿小腿加足高，同時考慮膝關節(jié)舒適角度帶來的尺寸變化 (安裝時考慮 ) 靠背高度 650 坐姿肩高，同時考慮坐姿眼高 座墊寬度 500 坐姿臀寬以及座墊側面支撐不能壓迫人體股骨 靠背寬度 480 與座墊寬度相同 頭枕高度 680 人體坐姿頸椎高度 腰靠高度 260 人體坐姿腰椎高度 圖 27 座椅與人體尺寸分析圖 Seat and body size analysid diagram 4 主要結論和未來展望 車身舒適性主要與座椅的設計有關，它比一般的工作座椅的設計要復雜的多．通常包括靜態(tài)舒適性、動態(tài)舒適性 (又稱為振動舒適性 )、操作舒適性三個方面。針對這兩個關鍵問題，并通過對于相關座椅的研究，作者從滿足人體脊椎正常生理彎曲的這 一要求出發(fā)，考慮人體的健康、舒適及相關的坐姿特性，將座椅的設計重點主要放在影響座椅靜態(tài)舒適性的兩方面因素： (l)座椅與人體的尺寸和生理特征的匹配； (2) 26 座椅的調節(jié)方式和調節(jié)范圍設計．經(jīng)過人機工程評價，表明設計結果合理，有一定的價值。主要有這些方面： (1)駕駛座椅的坐壓分析及相關實驗研究； (2)人體特性部位曲線與座椅外形曲面的相關性研究； (3)座椅調節(jié)機構的創(chuàng)新研究； (4)座椅色彩和汽車外部色 彩以及駕駛員心理學的研究。 座椅的 設計研究 對于人體和駕駛安全都有著重要的和關鍵的作用。目前計算機的使用深入到各行各業(yè)，汽車的車身實現(xiàn)了計算機的設計和加工，對于人體模型的研究也從以前的二維人體模型、三維模型逐漸轉變?yōu)橛嬎銠C三維數(shù)字模型。德國的人機工程學研究人員用 CAD系統(tǒng)和視頻體態(tài)測量儀并用的方法，把體態(tài)測量儀與計算機相連，將體態(tài)測量儀測得的人體數(shù)據(jù)實時地傳給計算機。作者提出幾點展望： (l)CAD＼ CAM技術和人體三維數(shù)據(jù)庫相結合，實現(xiàn)汽車座椅的數(shù)字化設計。 (3)快速成型技術和 CAE結合，實現(xiàn)座椅的個性化設計，解決人機溝通關系問題。未來的汽車必將 走進每個人的家庭，“為人的設計”將引導產品設計的潮流 。無論是在選題，還是在論文的撰寫方面，無不傾注著老師的心血。 在此，我對老師表示最衷心的感謝和崇高的敬意！ 同時，我要感謝同車輛研究所的各位老師，他們在各種專業(yè)課程的學習中都給予了我極大的幫助，使我從中受益匪淺。 28 最后要特別感謝我的父母以及身邊的朋友。在此我對他們表示衷心的謝意！ 附錄