基于人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法

杨新

摘 要 为了使人体坐姿达到一定的舒适度，需要在设计座椅模型的过程中，考虑座高、靠背高度、座深等静态参数。本文首先介绍了人体坐姿的舒适特征，然后分析了以上座椅设计的静态参数，并结合实际的座椅模型，对人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法进行探讨。

关键词 人机工程学 轻卡 驾驶室 座椅

在轻卡驾驶室座椅设计中，充分利用人机工程学方面的原理，使座椅与人体的尺寸、生理，以及心理特征更加符合。在此基础上，使驾驶员获得最佳的坐姿舒适度，从而减轻工作中的疲劳。同时，合理的座椅设计也有助于驾驶员保持合理的坐姿，避免驾驶员由于坐姿不正确引发腰肌劳损、脊椎病。另外，在很大程度上保证了驾驶的安全性。

一、人体舒适坐姿的生理特征

人体在不同姿势下，呈现出不同的曲线状态。当人体处于松弛状态时，脊柱为自然弯曲状态。通常情况下，人体躯干与大腿夹角超过90笆保怪现乇湫巍K裕耸棺擞爰怪匀煌淝男翁咏咏蟠笸扔肭傻募薪侵辽俦3？35暗募薪恰M保谏杓谱问保挂实敝С偶菔辉钡难俊V挥姓庋拍苁寡车募∪獯锏阶匀弧⒎潘傻淖刺A硗猓颂宕τ谧耸保硖宓闹饕亓坑勺卫粗С拧S捎诠晒浅惺芤欢ǖ难沽Γ佣黾恿搜臣∪獾钠@停砸笱麓τ谧匀蛔刺庋拍芑航馍咸宥源笸妊艿难沽Γ佣寡貉繁3终W刺Q芯勘砻鳎颂遄钍媸实淖宋和尾肯蚩勘城胺轿⒁疲咸迓晕⑾蚝笄阈保逵氪笸鹊募薪窃？0暗？15爸洹M保⊥认蚯吧欤勾笸取⑿⊥龋约敖琶嫻募薪窃诤鲜实姆段凇？

二、轻卡驾驶室座椅设计的静态参数

在设计轻卡驾驶室座椅时，必须综合考虑静态参数，包括座高、座深、座宽，以及靠背高度等，下面具体来分析。

1、座深。不合理的座深设计不但会影响小腿的灵活度，而且给身体带来很大的不适感。比如：对于身材矮小者来说，当座深明显过高时，由于背部得不到支持，就会增加座面前缘膝窝处的压力，使身体处于不适状态。在这种情况下，只有改变腰部曲线才能使靠背得到支持，但是也会带来很大的不适感。所以，在设计座深时，应该采用较小百分位群体设计标准。该设计标准有助于减轻大腿部产生的压力，对任何身材的驾驶员都比较适用。

2、座宽。座宽要与臀部的尺寸大小相符，便于对坐姿进行调整。同时，在设计座宽时，要求取值适当大于臀宽。一般情况下，为了满足身材粗壮者的需要，将大身材女星臀宽作为依据。另外，由于驾驶室空间有限，因此座宽尺寸必须合适。如果座宽过大，就会影响到制动杆、操作杆的操作。

3、座面倾角。水平台与座面的夹角，称之为座面倾角。座面后倾的作用主要为：第一，当坐者躯体向后移时，受到重力的作用，使背部与靠垫接触，并获取支撑力，最终使腰背肌肉达到放松的状态。第二，在颠簸环境中，可以避免驾驶员滑出座面前缘，有利于驾驶员的安全行驶。然而，当座面倾角过大时，就会形成一种费力姿势，不但破坏了驾驶员正常的腰椎曲线，而且加剧了腹部压力，给驾驶员的身体健康带来了极大的危害。所以，座面倾角必须适当，一般在4暗？爸浔冉虾鲜省？

4、靠背的高度。靠背的高度在合理范围内，可以帮助脊柱获得轻松、舒适感。因为人体脊柱长度以及曲度变化不一致，所以靠背设计的高度也有一定的差异性。按照高度可以将靠背分为4个类别，包括低靠背、中靠背、高靠背，以及全靠背。低靠背与中靠背同为一点支撑，其中，低靠背的支撑点在腰部，中靠背的支撑点在胸椎。高靠背为腰椎、肩胛骨两点支撑。全靠背除了这两点支撑外，还包括头枕支撑，为三点支撑。另外，在设计靠背高度的过程中，不仅要考虑到驾驶员自身的生理特征，而且要将座椅的厚度计算在内。

5、座高。座高指的是：地面到座面上坐骨支撑处的高度。座高在设计的过程中，要求与驾驶员大腿接近水平，同时小腿处于自然放松的状态。如果座高太高，就会使小腿悬空。在这种情况下，也会导致肌肉受到座椅前缘的压迫。一旦肌肉受到压迫后，就会影响腿部的血液循环，然后使小腿产生麻木感，严重的情况下，还会导致小腿肿胀。反之，如果座高高度达不到要求，就会增加背部肌肉的负载。因此，在设计座高的过程中，应该首先要考虑到身材矮小的驾驶员。

6、靠背倾角。靠背倾角指的是：靠背与坐面之间的夹角。一般情况下，靠背倾角取115氨冉虾鲜剩梢允辜菔辉痹诩菔坏墓讨校怪3肿匀坏淖刺⒒竦蒙硖迳系氖媸矢小？

三、轻卡驾驶室座椅设计应该注意的问题

如果轻卡驾驶室座椅设计不合理，就会导致驾驶姿势不合理，在此基础上，给驾驶员带来腰酸、背痛等不适感。严重的情况下，使驾驶员难以集中精力驾驶，无心关注当前路况。与此同时，埋下了严重的安全隐患。当前，随着轻卡的不断发展，人们对卡车的要求越来越高，比如车的舒适度、安全性，以及高效性。当前，在轻卡驾驶室座椅设计中，还应该注意这几个方面的问题：第一，合理布置座椅。第二，座椅的外形必须与人体的生理功能符合。第三，座椅应该具有调节的机构。第四，座椅要有良好的振动性。第五，座椅的性能必须安全可靠。

四、结束语

在轻卡驾驶室座椅设计中，需要确定座宽、座深等静态参数。将人机工程学运用到其中，体现了以人为本的理念，提高了座椅的舒适度，保证了驾驶员的安全驾驶。同时，使用虚拟建模分析有效解决了不合理的问题，避免了重复设计，节约了设计的时间。

参考文献：

[1]张道林，杨维平.基于人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法[J].重庆工学院学报（自然科学版），2014，（12）.

[2]陆剑雄， 张福昌， 申利民.坐姿与座椅设计的人机工程学探讨[J].人类工效学，2013，（05）.

（作者单位：沈阳金杯车辆制造有限公司）