汽车座椅设计过程中的人机工程应用

吴琳

摘 要：随着时代的不断发展和人民生活水平的不断进步，汽车现在已经成为人们的日常代步工具，频繁地出现在大众视野范围之中。调查数据显示，人们在挑选汽车的时候首先重点考虑的两个因素分别为汽车的外观和汽车座椅的舒适程度。本文主要从人机工程应用的角度来就汽车座椅的设计进行分析。

关键词：汽车座椅;人机工程;设计与应用

随着人们生活水平的不断提高，汽车现在已经成为人们日常生活中使用的代步工具，越来越多的家庭都拥有了汽车。根据调查结果显示，汽车座椅的设计与舒适程度成为影响人们选择汽车的主要因素之一。汽车座椅是驾驶员与汽车接触中最密切的零部件之一，它直接影响着驾驶员的使用感受，也关系着其他人员的乘车感受，因此汽车座椅的设计关乎汽车性能评价的主要因素之一。本文主要就人机工程给应用来就汽车座椅的设计过程进行分析。

一、人机工程应用到汽车座椅设计的目的与具体要求

人机工程是一门综合性较强的新兴边缘学科，它是把人作为系统的一部分来研究，从而使研究的核心问题变为人-机-环境三者之间的相互作用、相互依存[1]。可以说人机工程就是在实现人与机器与环境之间的适应与平衡而建立起来的。因此，人机工程应用到汽车座椅设计之中的最主要目的就是为了让座椅的设计能够更加人性化与科学，也就是坚持要驾驶员的角度出来进行相关的设计工作，保证让驾驶员在感受和使用汽车的过程中，感受到舒适、安全以及轻松，全力给驾驶员提供一个安全舒适、不易疲劳的驾驶环境。简单地说，就是一个受到消费者欢迎的座椅一定是符合人体坐姿的安全的，具有良好的视野的座椅。

二、基于人机工程的汽车座椅设计需要考虑的因素

（一）坐姿

坐姿是直接影响到座椅设计的主要因素，甚至可以说是决定性因素。对于人体来说，坐姿是一种自然的身体体态，虽然每个人的坐姿都存在不同的点，但是相同的是当人坐下的时候，支撑人体的主要结构均是脊柱、骨盆、腿和脚。一般来说，最舒服的坐姿就是臀部略微向后倾斜，整个上半身呈现前倾姿势，小腿与大腿以及脚掌之间呈现一定的角度的姿势。我们都知道久坐对人的身体特别是腰椎和脊椎都有一定的影响，所以在对汽车座椅进行设计的时候，还需要结合人体相对舒适的坐姿来进行设计，尽可能让人体在汽车这么一个相对狭窄的范围内拥有一个相对宽松、舒适的坐姿，以此来尽可能地减少久坐带给人的不舒适感以及对腰椎所造成的巨大压力。

（二）振动

振动主要是指驾驶员在汽车行驶过程中感受到的汽车座椅的振动，这个行为直接影响到人体的生物动态反应以及生理反应，更严重的情况可以会使得人体的感应性能减退，影响到人体的振动感应敏感度。实验数据显示，人体最敏感的振动频率为4～8 Hz[2]。当外界环境的振动超过了人体感官振动的承受范围的时候，直接会将这个感受放大直接对驾驶员的生理感受产生影响，最明显的表现就在于某些驾驶人员可能会出现头晕、恶心、干呕、视觉下降等情况，严重的情况下会加剧驾驶人员的疲劳感受，甚至会使得他们的工作状态以及工作效率出现不同程度的下降影响，最糟糕的情况莫过于疲劳驾驶可能会出现的意外事故。

（三）环境

所谓汽车环境除了基本的汽车内部的结构设计之外，还有汽车座椅表面的温度以及湿度的问题，这些是直接对驾驶员的坐姿产生影响的因素。当驾驶员在汽车行驶的过程之中感受到比较高的温度与湿度的时候，必然会感觉到人体不适，座椅与驾驶员的身体直接产生连接的部位有背部和臀部，这两个部位的不适感会加剧驾驶员的疲劳感，而且驾驶员在汽车行驶的过程中，不能也不可以让自己的身体与座椅分离开来。

三、汽车驾驶座椅的人机工程学设计研究

（一）椅面设计

椅面基本上决定着人体在汽车座椅上的腿部姿势以及腿部与椅面之间的压力，如果椅面高度太低会使得人体的腿部出现弯曲，给人不舒适感;但是若是椅面高度太高，那么也会加剧椅面与大腿部之间的压力。因此，根据调查数据结果显示，最适合人体的椅面高度范围为280mm～360mm，这个范围能够满足不同身高的驾驶員的一般要求;除了身高对椅面的限制之外，驾驶员的体重也对椅面提出了一定的限制，想要给驾驶员提供一个相对宽敞舒适的驾驶环境还必须要考虑驾驶员的体重问题，可以适当拓展椅面的横向支撑力量，有效防止因为驾驶员重力不同的原因所导致的椅面受力不均衡的情况;除此之外，还应该考虑椅面的深度问题，这一点直接关系着驾驶员坐姿中的腰部支撑以及腿部支撑力量。加入这个椅面的深度过小，使得驾驶员一直处于身体挺立的状态，那么可能会无法缓解驾驶员的疲劳问题;假若深度过大，那么驾驶员的腰部得不到一个有力的支撑，进而也会加剧驾驶员的疲劳状态。

（二）靠背设计

座椅的靠背是给驾驶员提供坐姿的躯干支撑的重要支持力量，能够刚好地缓解人体的腰部支撑压力和紧张度。因为人体坐姿的原因，所以在对座椅靠背进行设计的时候需要有一定的倾斜角度来更好地支撑驾驶员的肩部压力，也正因为此，汽车座椅的靠背需要根据人体来进行相关的高宽度设计，一般为高730mm，宽480mm。另外，根据人体坐姿，靠背的倾斜角度应该是可以调整的，根据驾驶人员的要求，靠背角度可以调节为80°到160°之间;最后，想要更好地为驾驶员提供乘坐的舒适性与安全性，所以一般会在座椅的腰部和肩部进行一个有效支撑，特别是腰部，这一点主要是针对驾驶员的腰部提供的依托感，尽可能减少驾驶员在驾驶中的腰部疲劳问题[3]。

（三）汽车驾驶座椅空间位置设计

汽车驾驶座椅空间位置设计的目标就是为了达到操作的方便性、安全性，以及驾驶员的视觉感受、心理感受以及功能性感觉的舒适性。这个是从座椅空间上对驾驶员的影响与感受，是一个整体上的问题与感受，更是在对座椅的具体细节感受进行设计之前需要先行考虑的问题。

（四）汽车驾驶座椅材料选择

关于座椅材料的选择主要从座椅的振动感以及座椅中的人体环境感受两个方面入手进行考虑。首先，座椅材料要选择具有良好减振效果的材料，从而帮助驾驶员减少因为振动产生的不良影响，提高座椅的舒适程度;其次要使用能够有效减湿降温的材料，简单地说，就是增强座椅材料的透气性，能够有效减轻驾驶员的疲劳与压力，而且能够使得驾驶员在座椅上具有一个相对比较好的感受。这一点完美契合了人机工程应用中对人体、机器以及环境三方的环境和谐要求，是从驾驶员的感受中来进行汽车座椅相关服务的设计工作。

综上所述，本次主要从人体在汽车座椅上的感受出发从汽车座椅高度、宽度、倾斜度、空间以及材料等多方面进行分析。随着人们生活水平的不断提高和数字化信息技术的不断发展，未来进行汽车座椅设计中一定还会加入许多其他方面的信息处理能力与人体感受数据，也可以更好地根据人体的感受来进行相关的设计工作。

参考文献

[1]李彦晶，张亚萍，尹新权.基于人机工程的汽车驾驶座椅舒适性设计研究[J].机械研究与应用，2014，27（05）：28-30.

[2]方超.关于人机工程在汽车总布置设计中的应用分析[J].时代汽车，2018（09）：100-101.

（作者单位：江铃汽车股份有限公司）