余東

摘 要：拖拉機(jī)座椅的活動(dòng)是依靠固設(shè)在座位底座的骨架固定板上成正六邊行緊密裝配連桿結(jié)構(gòu)，當(dāng)拖拉機(jī)在不平穩(wěn)的路面上行駛時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)作用于座椅底座，減震彈簧會(huì)將很大一部分作用力減弱，本文基于人體工程學(xué)原理對(duì)拖拉機(jī)座椅在受到路面不平震動(dòng)時(shí)對(duì)拖拉機(jī)座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、座椅材料選擇與座椅振動(dòng)安全舒適性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：座椅;人體工程學(xué);安全舒適

1.前言

座椅設(shè)計(jì)的良好與否直接影響著駕乘者的健康。長(zhǎng)時(shí)間坐在拖拉機(jī)座椅中，若是脊椎得不到應(yīng)有的支持，則腰部就會(huì)因弓彎而造成椎骨、椎盤、肌腿的負(fù)荷，進(jìn)而導(dǎo)致慢性肌肉疲勞并產(chǎn)生酸痛;再加上長(zhǎng)時(shí)間維持相同坐姿，還會(huì)造成脊椎壓力過(guò)大而導(dǎo)致椎間盤突出，若是壓迫到神經(jīng)，容易發(fā)生麻痹的想象。然而，在駕乘拖拉機(jī)的過(guò)程中，脊椎不一定保持停滯狀態(tài)，也會(huì)跟著路況的變化而改變，這些情況下，脊椎的變化也就更加復(fù)雜，導(dǎo)致坐姿不良的狀況，會(huì)引起腰酸背疼或慢性的肌肉發(fā)炎。由于拖拉機(jī)工作環(huán)境比較惡劣，對(duì)人體健康影響很大。

2.人體工程學(xué)在拖拉機(jī)座椅中的作用

拖拉機(jī)中的座椅是人與車接觸的界面，人們駕駛拖拉機(jī)的舒適性主要與座椅有關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力的提高，人們對(duì)工作、生活、休息質(zhì)量的要求不斷提高，以前的那種從產(chǎn)品到人的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式已不能滿足日益豐富的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)以及廣大消費(fèi)者對(duì)工業(yè)品的期望。這就要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候能充分將人體工程學(xué)中關(guān)于人的因素、產(chǎn)品使用的環(huán)境因素甚至整個(gè)社會(huì)的文明文化合理地、科學(xué)地運(yùn)用其中。在設(shè)計(jì)中必須始終將人的因素貫穿在整個(gè)設(shè)計(jì)的得始終。技術(shù)的發(fā)展要圍繞人的需求來(lái)展開(kāi)，產(chǎn)品和環(huán)境的設(shè)計(jì)要更好地適應(yīng)和滿足人類的生理和心理的特點(diǎn)，這已逐漸在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者中形成共識(shí)。現(xiàn)代的工業(yè)設(shè)計(jì)師意識(shí)到：產(chǎn)品是否能夠被用戶接受及被接受的程度不但取決于產(chǎn)品的市場(chǎng)因素如技術(shù)特征、價(jià)格和服務(wù)，而且越來(lái)越多地取決于產(chǎn)品的外觀造型和人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)。

3.拖拉機(jī)座椅安全舒適性的設(shè)計(jì)方案

座椅尺寸設(shè)計(jì)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。椅面高度在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到兩點(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，因此駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。但對(duì)于拖拉機(jī)駕駛座椅來(lái)講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，椅面寬度通常設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。椅面深度指椅面前緣至靠背前面水平距離，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。靠背高度靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于拖拉機(jī)駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。椅面傾角的設(shè)計(jì)主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動(dòng)而是椅面前緣向后傾，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。通過(guò)以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦。太軟的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導(dǎo)致腰酸背痛的現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明[2]：過(guò)于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，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。依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有靠背兩點(diǎn)支承即就是人體背部和腰部的合理支承。拖拉機(jī)座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支承，第一支承部位位于人體上半部到胸椎之間的高度上，作為肩靠;第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠，位于人體脊椎處。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證乘坐姿勢(shì)下的近似于正常的腰弧曲線。

3.座椅材料選擇

座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個(gè)方面：振動(dòng)舒適性以及座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響。座椅材料是座椅的主要減振元件，要想使座椅獲得較低的振動(dòng)傳遞率，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。座椅的底座采用45號(hào)鋼，使其比較較抗沖擊，而周圍材料采用柔性塑料。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，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人體代謝，達(dá)到減輕疲勞的目的。

4.座椅振動(dòng)安全舒適性

座椅材料是座椅的主要減振元件，那么在座椅振動(dòng)舒適性設(shè)計(jì)時(shí)，一是要考慮的就是從座椅材料（選擇柔性塑料）方面下功夫來(lái)保證座椅振動(dòng)舒適性;二是要考慮由減震彈簧減少對(duì)駕駛員的沖擊力。

座椅的結(jié)構(gòu)形狀也不同程度的影響其振動(dòng)舒適性。由于椎間盤有較大的壓縮潛力和很好的彈性，所以脊柱具有忍受較強(qiáng)的縱向振動(dòng)的能力。在橫向上，脊柱只有前縱韌帶分別附在腰間盤的前緣和后緣并起一定的作用。因此，人體脊柱忍受橫向力的能力很低。在設(shè)計(jì)座椅時(shí)必須使其具有抵抗橫向振動(dòng)的能力。座椅靠背后傾斜使腰部背部得到依靠，加之靠背襯墊的適度柔軟性，致使摩擦力增大，可緩沖橫向振動(dòng)對(duì)人體的沖擊，同時(shí)靠背兩側(cè)稍隆起、椅面的形狀兩邊向上隆起，也能減輕人體的橫向移動(dòng)趨勢(shì)，使人感覺(jué)乘坐舒適。

5.結(jié)論

拖拉機(jī)座椅是駕乘員與駕駛室密不可分的部分，根據(jù)人體工程學(xué)原理及設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)尺寸和選擇好相應(yīng)材料就能決定座椅的安全舒適性能。隨著國(guó)民對(duì)健康安全的重視程度加強(qiáng)，新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料將更多的應(yīng)用于拖拉機(jī)座椅研發(fā)制造中，拖拉機(jī)的座椅安全舒適性設(shè)計(jì)將會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)而為駕乘人員提供一個(gè)更好的工作與乘坐環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1].于文衛(wèi).人體工程學(xué)與汽車座椅設(shè)計(jì)[J].濟(jì)南：現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2014（6）

[2].孫凌玉，陳全世.人機(jī)工程學(xué)在轎車車身安全性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].西安：中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2001