汽车座椅人机工程的设计分析

卢鸿剑

（上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545007）

汽车座椅人机工程的设计分析

卢鸿剑

（上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545007）

为了使得汽车座椅人机工程比较舒适，本文主要研究了汽车座椅的人机工程学设计，针对现在在汽车座椅设计中所存在的一些问题，力求找到具体的措施来解决此问题，以此来推动我国汽车行业的发展与进步。在进行汽车座椅的设计时，必须根据人们的需求进行，只有满足了人们的需求，才会得以接受和畅销，才会创造更多的财富。希望本文的研究有助于推动汽车业的进一步发展。

汽车座椅；人机工程；设计分析

前言

众所周知，驾驶员在开车时一直都是坐在座椅上的，因此，对于驾驶员来说，该汽车座椅的舒适性是极为关键的，在进行汽车座椅的设计时，一定要本着科学性和人性化的要求，只有这样，驾驶员在进行开车时，其动作的实施都与该汽车座椅的设计是有关的。因此，在进行汽车座椅的设计时，本着人机工程学，将汽车座椅与驾驶员完全融合起来，尽量避免交通事故的发生。

1 驾驶座椅对疲劳的影响分析

将设计出来的座椅来满足人机工程学的标准是利用人机工程学来设计汽车座椅的目的，所以说，在一定程度上，对于汽车座椅的设计也是针对驾驶员的舒适性来进行设计的。可想而知，对于汽车座椅舒适性的影响因素有很多，以人机工程学原理为基础，本着汽车座椅与人机工程的融合的思想，所以说要对汽车座椅舒适性的影响因素进行系统分析。汽车座椅的最终作用主体是驾驶员，也是对该座椅舒适性进行评价的主体，评价方面主要包括心理因素和生理因素两方面。

1.1 人体生理特性分析

对于人体的生理特性分析主要包括以下两个方面：

（1）坐姿时脊柱的形态。当人处于坐着的状态时，是由脊柱、骨盆、腿和脚来支撑身体的，其中脊柱很关键。当坐姿不同时，脊柱的形态也不同，所以说，只有当进行座椅的设计时，力求座椅的结构和尺寸使得驾驶员的脊柱形态是处于自然放松态的，那么驾驶员腰椎的负荷和腰背部肌肉的负荷才能大大减小，驾驶员才不容易感到疲劳。

（2）坐姿体压分布，而对于坐姿体压分布来说，又包括坐垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。对于坐垫上的体压分布来说，对于人体来说，最能忍受压力的部分就是坐骨结节，而大腿下面则是不适合承受重压的。所以说，在进行汽车座椅的设计时，也要根据不同部位承受不同压力的特点，使得坐骨出可承受压力最大，向其周围依次减少。对于靠背上的体压分布来说，其分布是不均匀的，在进行座椅的设计时，可以主要集中在腰椎，其余部位压力依次较少。

1.2 座椅对舒适性的影响

座椅对舒适性的影响主要包括以下四方面：①各部贴合度，只有当座椅靠背的形状和坐垫的形状与大腿的底面的形状和臀部的形状相贴合时，这样接触面积和部位才容易改变，座椅的舒适性才有利于提高。②横向稳定性，当汽车转弯时，驾驶员要承受横向加速度，相对应的就要加高座椅的侧面，用两跨和大腿来承受压力，这样可使驾驶员身体保持平衡。③腰背支承度，应该提供形状和位置两方面合适的支撑。④乘坐软硬感，硬的座椅不容易使人产生疲劳，但与身体的贴合度差，也会使疲劳感增加。

1.3 环境分析

对于环境的分析主要包括振动和温湿度两个方面，对于振动来说，其会影响身体的生物动态反应行为、生理反应、性能减退和敏感度障碍等。座椅减震性差，容易引起疲劳，座椅表面的温湿度也会影响人体的背部、臀部和下体部位的散热性，如果温湿度特性与人体生理机能不适时，则容易引起疲劳。

2 汽车座椅的人机工程设计

2.1 设计的综合要求

在设计汽车座椅时要注意以下五个方面：①贴合感，要保证汽车座椅的靠背和座椅靠垫的形状与驾驶员的身体贴合，包括后背、臀部和大腿等，都尽量使其贴合，只有这样才能依据驾驶员的体型针对接触面积进行改良。②横向稳定性，在驾车的过程中，不可避免的是一定会经过转弯路段，那么在转弯时，必须承受横向加速度，那么对于驾驶员来说，就会出现摆动。所以说，在转弯时，要想保证驾驶员的稳定性，要想使驾驶员的身体保持端正，那么就必须加高座椅的两边，在这种情况下，即使驾驶员要承受横向加速度，那么他们的两跨和大腿可以起作用，这样就可以使得驾驶员的稳定性得以保持。③腰背的支撑。在设计汽车座椅时的关键目标是支撑驾驶员的腰部和背部，使驾驶员有一定的舒适度，尽量减少驾驶员身体的损伤。所以要进行两点支撑。④软硬感，硬的座椅比软的座椅在减轻驾驶员的疲劳感方面更有效果，但是也要综合考虑汽车座椅与驾驶员的贴合度等来对座椅的软硬进行合理的控制，并不是一味的来设计硬座，以减少驾驶员的疲劳。⑤振动的舒适性，在进行座椅的设计时必须要充分考虑振动的舒适性，这也是很关键的。

2.2 座椅的结构参数

要想保证驾驶员在驾驶时，能有一个比较舒适的驾驶体验，那么对于汽车座椅来说，其舒适性主要包括以下三个方面：①振动的舒适性；②坐姿的舒适性；③操作的舒适性。其中，对于振动的舒适性来说，它是比较随机的，不能够根据尺寸参数来进行汽车座椅的设计。但是，对于坐姿的舒适性，对于操作的舒适性来说，它们都可以根据座椅的尺寸和结构来进行汽车座椅的设计和调整，因此会有一个最适的状态出现，能够保证座椅的舒适度。对于汽车座椅的结构参数来说，我们可以对于驾驶者在驾驶时的尺寸进行测量，这样的话效率会很高，也很方便。

下面来讨论一下人体模板的应用，进行人机工程学设计的最普遍的方式是通过对于人体模板对汽车内部环境来对参数进行考察，通过这样的方式，我们可以更好的了解汽车的有关的参数，这样也有利于我们进行汽车座椅的设计，进行人机工程的设计。人体模板以真实的人体的人体参数为基础的，其意义很强烈，而且，可以对人体特征和力学特征进行很详细的了解。所以说，在进行汽车座椅的人机工程的设计时，必须要让设计人员充分了解相关的参数，只有这样，才能进行更好的设计出舒适型的汽车座椅，因此，从上面看来，人体模板的作用是很重要的。其中SEAJ826就是最常用的一种用于车身布置的手段。SEAJ826人体模板以人体的真实指标为基础，根据对于数据的分析和处理，使得能够找到最标准的人体尺寸。然而再将此人体模板应用到汽车座椅的设计工程中，那么就能得到其设计的效果，之后一定要对设计结果进行仔细的检查，检查过程中可能会发现一部分问题，发现问题后要有针对性的进行不断的不断的需改，这样的话，则更有益于汽车座椅人工设计的合理化与科学化。一般来说，对于汽车座椅的人机工程设计来说，主要是根据人体的模型来进行的。

对于座椅的布置来说，第一步要做的是将座椅与相关的操纵装置的位置找好了，要通过最合适的人体坐姿和有关的人体参数，按照汽车座椅的舒适程度进行调整，从而将其位置找出。第二步所要做的是要根据驾驶人的身材来选择座椅的高度，来选择座椅的宽度，来选择座椅的深度，尽可能的使汽车座椅达到最舒适的状态。最后一步是以人体模板为基础，最终确定驾驶操作装置的位置，要进行一个一个的确定，这样可以使得驾驶员与其周围的驾驶装置都处于一个最合适的驾驶距离，能够有利于驾驶员进行驾驶活动的操作，这样的话，驾驶员在驾驶时，不仅能够感受到驾驶的舒适性，同样，也能保证驾驶的安全性。

对于座椅上的人体分布压力来说，身体上八成以上的重量都以臀部和背部的方式压在了座椅上，这就是指人体在坐着时的人体分布压力。在进行汽车座椅的设计时，人体分布压力是很重要的。

对于座椅的静态舒适性来说，在进行汽车座椅的静态舒适设计时，主要研究以下几个要素：①左翼的形势和尺度。②座椅设计时的科学性，一定要保证座椅是能够调节的，这样的话才有利于驾驶员根据坐姿不断进行调整。③以驾驶者的作业空间为基础，来进行座椅位置的选择，要对驾驶室的环境进行充分的考虑，要确保驾驶员的安全行驶。要想保证汽车座椅的静态舒适性，也要充分考虑对于材料的选择，可以选择棉织品，其更耐磨，其使用时间更长，其透气性和弹性都很优良。这些优点足以让我们选择棉织品作为汽车座椅的材料。使用棉织品还有益于遇到突发情况时，使驾驶员的身形得到保持，使得驾驶员的安全性得到保证。

对于座椅的动态舒适性来说，其和振动性能有很大的关系，其中包括有悬架的座椅系统，还有无悬架的座椅系统。要对坐垫的刚度，要对座椅结构的动态性能进行综合的考虑，还要对阻力系数进行充分的考虑，因为影响汽车座椅动态舒适性的最关键的因素就是刚度参数和阻力系数。设计者在进行座椅的人机工程设计时就是根据图1的人体模板来进行的。

3 总结

根据以上的分析来看，在设计汽车座椅时，运用人机工程学，通过这样的方式来设计汽车座椅时可以满足人们的需求，也可以使得驾驶员在驾驶时能够有一定的舒适性，能够有一定的驾驶安全性，因为当前越来越多的使用数字化设计，我们运用的人机工程学的原理也越来越精确，希望通过本文对于汽车座椅的人机工程学进行的详细研究可以对于以后汽车座椅的舒适性的进一步提升具有重要的价值。

图1 SAE J826人体模板

[1]赵吉强.汽车座椅人机工程的设计研究[J].大众汽车，2015（3）：87～88.

[2]赵天鹏，王淑芬，胡文文，等.汽车驾驶座椅的人机工程学设计[J].机械工程师，2014（9）：92～94.

[3]张谷雨.基于人机工程学的汽车座椅舒适性研究[J].汽车与安全，2015（7）：100～105.

U463.836

A

1004-7344（2016）16-0312-02

2016-5-24

卢鸿剑（1982-），男，助理工程师，本科，主要从事汽车座椅的结构设计、结构强度分析及汽车整车材料的研究工作。