高桂才

摘 要： 近年來，隨著我國社會與經(jīng)濟的快速發(fā)展，私家車的普及極大的提升了人們的出行效率。汽車保有量逐年增長，人們對汽車的舒適性有著越來越高的要求。汽車座椅設計的合理性直接影響司機、乘客駕乘的舒適性?？偛贾迷O計人員創(chuàng)新地將人機工程學運用在汽車座椅舒適性的設計工作中，有效的提升了汽車座椅的舒適性，為汽車行業(yè)的發(fā)展做出了很大的貢獻。

關鍵詞： 人機工程學;汽車座椅舒適性

【中圖分類號】TU74 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0197-01

引言

汽車技術深層次發(fā)展的同時，國民的經(jīng)濟水平也在日漸提升，汽車需求量明顯增加的同時，人們對汽車性能也有著更高層次的追求，主要體現(xiàn)在安全性、美觀性、舒適性等方面。座椅舒適性已成為現(xiàn)代汽車的衡量標準之一，是汽車行業(yè)企業(yè)增強自身市場核心競爭力的關鍵點。由于汽車機械振動會對人體產(chǎn)生不同程度的影響，需要在理論探究、實踐探索過程中優(yōu)化汽車座椅系統(tǒng)設計開發(fā)全過程，確保座椅有著較高使用性能，滿足人們在乘坐舒適性方面的客觀需求。

1 汽車座椅舒適性的要求

汽車設計人員為了保證開發(fā)的汽車座椅滿足駕乘人員的舒適性需求，會在汽車座椅開發(fā)初期，結(jié)合人機工程學的知識確定座椅位置、高度、滑動行程等指標，確保設計出的汽車座椅符合人機工程學。換一句話說，汽車座椅的設計工作就是需要滿足人機工程學中的相關知識。首先，汽車座椅設計需要保證駕乘人員在長時間的駕乘中有著良好的舒適度，好的汽車座椅設計甚至還可以在駕乘人員使用的過程中逐漸修正不正確的坐姿。其次，汽車座椅設計還需要保證在汽車行駛過程遇見的所有情況，包括顛簸、道路不平、急轉(zhuǎn)彎等，盡可能的不影響乘車用戶的駕駛舒適感。最后一點，設計人員在設計汽車座椅的時候需要重視汽車駕駛視野的設置工作，盡可能保證駕駛過程中駕駛者沒有視野盲區(qū)，有著足夠的視野進行駕駛操作，有效的避免由于視野盲區(qū)而導致的駕駛安全事故，在一定程度上減少車禍的發(fā)生可能性。

2 汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性分析

2.1 汽車振動對人體產(chǎn)生的影響。在乘坐汽車過程中，人體和座椅直接接觸，是汽車振動的接受者。人體本身就具有振動特性，在汽車振動環(huán)境不斷作用下，乘坐者的全身、頭部、肩部、手臂、眼部等會產(chǎn)生不同程度的影響，出現(xiàn)生理變化、機能減退、視力下降、敏感度障礙、疲勞加速等。

2.2 評價方法。就汽車座椅動態(tài)舒適性而言，和座椅、人體二者的振動特性緊密聯(lián)系，在分析影響因素的基礎上也需要對其進行合理化評價，在深入分析的基礎上優(yōu)化座椅的動態(tài)性能。在動態(tài)舒適性研究過程中，學者提出了一些評價方法，比如，吸收功率法、總體乘坐值法、單一不舒適性指數(shù)法。以“吸收功率法”為例，由于人體在和座椅不斷作用過程中能量的傳遞、流動特別明顯，一些學者在探究、分析的基礎上提出了相關的評價方法，即吸收功率法，主要是根據(jù)人在乘坐汽車過程中自身振動系統(tǒng)吸收的總能量，評價乘坐的舒適度。該類評價方法具有一定的優(yōu)勢，比如，表示評價指標的是“瓦特”這一物理量，能夠快速、準確測量人體在乘坐過程中的直觀感受;可以在分析時域的基礎上構(gòu)建與之對應的非線性系統(tǒng)模型，深化探究、剖析座椅系統(tǒng)的動態(tài)舒適性，但也存在一些問題，比如，在應用過程中，必須有評價座椅舒適性的界限指標，但在不同因素作用下，界限指標值也會有所差異，這方面也存在爭議。在對吸收功率法進行深層次探究過程中，一些學者表示吸收能量方法在評價座椅舒適性方面相對可靠、有效。

3 座椅舒適性優(yōu)化思路

文章總結(jié)出一套完整的座椅舒適性優(yōu)化思路：1）標桿座椅選擇：在開始設計座椅時，首先要與市面上同級車型的座椅進行靜態(tài)及駕駛乘坐的感官對比，挑選一款符合預期要求的座椅作為標桿座椅（Benchmark座椅）。2）標桿座椅靜態(tài)評審：對標桿座椅進行靜態(tài)乘坐評價，包括是否夾臀（主要影響因素：坐墊寬度和側(cè)翼高度）、是否硌腿（主要影響因素：坐墊長度和坐墊角度）、座椅對人體的支撐性（主要影響因素：坐墊角度和坐墊軟硬）、頭部支撐性（主要影響因素：頭枕高度和頭枕位置）等。3）標桿座椅信息輸出：在對標桿座椅進行靜態(tài)評價后，輸出標桿座椅的關鍵參數(shù)，如坐墊和靠背寬度、景中寬度、坐墊長度和角度、側(cè)翼高度、頭枕高度等;將95百分位的假人布置在座椅上，對座椅進行體壓分布測試，得出標桿座椅的壓力分布圖;若條件允許，可對標桿座椅進行逆向掃描，輸出標桿座椅點云數(shù)據(jù)，方便提取標桿座椅的舒適性斷面;對標桿座椅進行拆解，通過25%壓陷硬度等方式獲取泡沫硬度和體積質(zhì)量;分析和檢測標桿座椅的面料，包括不同部位的面料厚度、復合層厚度、剛軟度、斷裂伸長率等物理性能。4）座椅舒適性目標確定：通過對標桿座椅的主觀評價以及標桿座椅參數(shù)的整理，設定在研座椅的舒適性目標。5）座椅工程需求輸出：工程專業(yè)人員將設定的舒適性目標輸出給總布置及造型專業(yè)人員，輸出內(nèi)容包括座椅的外形尺寸、標桿座椅的舒適性斷面等。6）座椅型面設計：造型人員根據(jù)工程設定的舒適性目標及標桿座椅的舒適性斷面，在盡量保證與人體接觸的面滿足斷面要求，同時兼顧造型的前提下，完成座椅A面的制作。7）人機布置：總布置專業(yè)在確定整車的R點、踵點、大腿角度、軀干線角度、眼瞼位置等時盡可能考慮工程設定的舒適性目標。以上為座椅舒適性正向開發(fā)的流程。提前確定舒適性目標，可以避免座椅在量產(chǎn)后出現(xiàn)舒適性問題而導致的工裝變更等，從而大大縮短開發(fā)工時、減少開發(fā)費用。

結(jié)語

汽車座椅設計人員需要根據(jù)人機工程學的相關知識體系去提高汽車座椅的舒適性，進一步滿足駕乘人員對于汽車座椅的舒適度要求，在一定程度上避免汽車座椅分散駕駛員的注意力導致車禍的發(fā)生，也盡可能的滿足長時間駕駛之后駕駛員對于汽車座椅的使用舒適感。隨著汽車開發(fā)領域研究的不斷深入，汽車設計開發(fā)工程師將會采取更多有效的措施去提高汽車座椅的舒適度，亦將深入分析將人機工程學有效運用在汽車座椅的設計工作中。

參考文獻

[1] 辛建潮，王玉影.基于人機工程學的汽車座椅舒適性研究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（19）：8-9.

[2] 楊博.基于計算機輔助人機工程的家用汽車個性化內(nèi)飾改裝設計研究[D].華南理工大學，2016.

[3] 趙天鵬，王淑芬，胡文文.汽車駕駛座椅的人機工程學設計[J].機械工程師，2014（09）：92-94.

[4] 歐陽丹.基于動態(tài)舒適性的汽車座椅系統(tǒng)的研究[D].湘潭大學，2012.

[5] 唐天寶.汽車座椅舒適性研究[J].企業(yè)技術開發(fā)，2009，28（09）：49-51，66.

[6] 鄒博維.基于人機工程的汽車駕駛座椅舒適性設計[J].汽車科技，2009（04）：15-17.

[7] 樊慧.基于虛擬樣機和人機工程學的汽車座椅舒適性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2009.