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基于人机工程的汽车驾驶座椅舒适性设计

泰州市人力资源和社会保障局 颜成 2018-3-10 10:56:45

  摘要:汽车驾驶座椅的舒适性是衡量汽车性能的主要因素之一,同时,这一因素也将直接对汽车行驶过程中的安全性产生影响。本文将结合人机工程对汽车驾驶座椅的舒适性设计进行研究。
   关键词:人机工程;汽车驾驶座椅;舒适性设计
  
   人机工程在我国的发展时间并不长,简单来说,人机工程就是指将人体也作为研究和设计的一部分来展开工作。通过人机工程相关理念的应用,汽车驾驶座椅的设计将能更好的符合驾驶员的操作习惯,进而保证实际驾驶过程中安全性。在设计过程中,我们必须结合人机工程对驾驶座椅的舒适性进行考量。本文将在对影响汽车驾驶座椅舒适性的主要因素进行分析的基础上研究具体的设计方案。
   一、主要影响因素
   (一)人体坐姿
   首先,根据现有的研究数据来看,人体最为舒适的坐姿是身体略向上后方倾斜,上体与大腿之间的角度约为95°至120°,大腿与小腿之间的角度约为95°至135°,小腿与脚面之间的角度约为90°至110°。在对驾驶座椅进行设计的过程中,我们也要结合这些数据来进行考量。其次,我们对驾驶员与座椅之间的坐姿体压分布进行研究。根据图一中的内容来看,体压在座椅的上分布是根据臀部不同部位承受的不同压力的原则分布的,同时,这样的分布并不是均匀的。我们可以明显的观察到人体坐骨位置的压力是最大的。
   图1 受力分布图
   (二)振动
   在汽车形势过程中,因为路况等原因经常会出现振动的情况,而当这种情况产生时,驾驶员的驾驶情况必然也会受到一定的影响。根据实验数据来看,人体对振动最为敏感的频率范围在4赫兹到8赫兹之间。当人体与外界振动出现共振的状况时,驾驶员就会产生头晕、恶心、视力下降等状况,严重情况下就会导致驾驶安全受到影响。
   (三)环境
   对于环境因素来说,我们主要对温度和湿度进行讨论。在实际的驾驶过程中,人体与驾驶座椅主要的接触位置为背部和臀部,而如果驾驶座椅在温度和湿度上的表现不佳,导致驾驶员处于高温或湿度较高的环境之中,那么驾驶员必然会感到不适,极易产生疲劳感,影响实际的工作效率。
   二、汽车驾驶座椅舒适性设计方案
   (一)参数设计
   对于汽车驾驶座椅尺寸参数的设计来说,我们主要从椅面设计和靠背设计两方面来进行说明。首先,在针对前者的尺寸进行设计的过程中,如果椅面高度太高,那么人体的大腿部肌肉受到的压力也会增大,进而影响驾驶安全,反之,如果椅面高度过低则会导致背部肌肉所承担的负荷增加,同样会对让人体产生危害。因此,我们在选择椅面高度时应避免椅面过高或过低的情况出现,尽量这将这一数值设置在28厘米到36厘米之间。对于椅面宽度来说,我们在进行设计的过程中尽量要结合国人的坐姿臀宽等相关值来进行设置。同时,在宽度的设置上,我们还应保证座椅能对驾驶员产生一定的横向支撑,避免离心力产生时驾驶员在座椅上出现横向滑动。对于椅面深度来说,我们仍要保证这一数值的设置恰当,无论深度过大或是过小都会相应的对驾驶员的身体和驾驶安全产生危害。结合现有数据来看,我们可以将这一数值设置为48厘米。
   其次,对于靠背设计来说,座椅靠背是减轻驾驶员背部负荷、降低驾驶过程中疲劳感的主要结构之一。在实际的设计过程中,我们要在保证椅背能对驾驶员的肩部有支撑的同时避免驾驶员腰部出现横向移动。结合我国国人的坐姿颈椎点高、最大肩宽等数据,我们可以将靠背的高度和宽度分别设置为73厘米、48厘米。对于靠背的倾角来说,我们要从驾驶过程中的舒适性和驾驶员休息时的感受两方面来进行考量。结合这两点要求,我们应将驾驶座椅靠背的倾角范围设置到80°至160°之间。
   (二) 结构设计
   上文中我们已经提到,人体与座椅之间的体压分布并不是均匀的,在这之中,我们必须在汽车驾驶座椅结中构设置一定的支撑,避免驾驶员在汽车行驶过程中因为身体受到的压力过大而产生疲劳感。通常情况下,我们需要在腰椎以及肩胛骨两处设置支撑。在这样的基础上,为了防止座椅内部的某些硬度较高的结构对人体产生挤压,我们应保证驾驶员与靠背骨架的距离在35毫米以上,与坐垫骨架的距离在40毫米以上。
   (三)材料选择
   结合上文中的内容来看,环境中的温度和湿度将会对驾驶员所能感受到的舒适度产生较大的影响,而材料的选择将直接的对人体热环境产生影响。同时,优质材料的选择也能达到更好的减振效果,避免行驶过程中因为振动而导致驾驶员出现易疲劳、头晕、恶心等状况。总的来说,我们在对座椅材料进行选择的过程中,首先要保证材料自身的透气性,其次则要保证材料能够在减振功能上有所表现。
   结语
   综上所述,本文首先对影响汽车驾驶座椅舒适性的各个因素进行了分析,第二部分则通(未完,下一页

  
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