汽車在行駛中,駕駛員坐在座椅上對汽車進行操縱，汽車座椅的舒適性、安全性和在座椅上易於(yu) 操縱方向盤,踏板和按鈕開關(guan) 等就顯得十分重要.在現代汽車產(chan) 品設計中,應從(cong) 人機工程學出發,尋求一種“人 - 機 - 環境"和諧、統一和協調。如何運用人機工程學原理, 使現代汽車為(wei) 駕駛員提供安全、舒適、高效而又方便的工作空間,進一步提高工作效率和降低事故發生率, 是目前汽車產(chan) 品設計中值得深入探討的問題，同時人機工程學因素也是企業(ye) 提高其競爭(zheng) 力的手法之一。

1 汽車人機工程設計的任務和要求

汽車的設計開發必須圍繞以人為(wei) 中心的人性化前提展開。所以汽車人機工程設計的任務就是開發出使駕駛者感到操作方便、高效、不易疲勞、舒適、安全的汽車產(chan) 品。由於(yu) 駕駛者身材各異，而一種汽車的布置尺寸隻有一種，要使一種操縱件的布置能最大限度地滿足不同身材駕駛者的手腳伸及性與(yu) 姿勢舒適性的要求，必須對人機工程進行仔細研究。例如，同是操縱油門踏板，高個(ge) 子駕駛者比矮個(ge) 的座椅要靠後一些，但他們(men) 的手臂和腿的長度相差並不大，因此，高大的男人比嬌小的女人更不易觸到儀(yi) 表板（如圖 1）。對操作姿態來說，通過試驗研究，有座椅、踏板和方向盤的位置以及駕駛姿勢參數的變化得到了駕駛者的舒適特性(如圖 2)。

2 汽車座椅的人機工程設計

2.1 座椅的人機工程學綜合要求可歸納為(wei) ：

2.1.1 貼合感：要求座椅靠背和座墊的形狀與(yu) 人體(ti) 背部、臀部及大腿底麵的形狀貼合。貼合感強的座椅將有利於(yu) 改進接觸麵積和部位。

2.1.2 橫向穩定性：汽車轉彎時，人體(ti) 承受橫向加速度，為(wei) 了提高乘員的身體(ti) 保持性，要求座椅的側(ce) 麵稍加高，以便兩(liang) 跨和大腿部能輕輕支承身體(ti) 。

2.1.3 背部和腰部的合理支承：汽車座椅設計時應提供形狀和位置適宜的兩(liang) 點支承，第一支承位於(yu) 人體(ti) 第 5- 6 胸椎之間的高度上，作為(wei) 肩靠能減輕頸曲變形；第二支承設置在腰曲部位，作為(wei) 腰靠，能保證乘坐姿勢下近似於(yu) 正常的腰曲弧線。

2.1.4 各部合適的軟硬感：座椅最重要的作用是支撐乘員的身體(ti) ，不能隻是一把安樂(le) 椅，表麵硬一些的座椅不易使人疲勞，但與(yu) 身體(ti) 不是特別貼合的硬座椅會(hui) 壓迫身體(ti) 的某一部分，使疲勞感倍增。

2.1.5 振動舒適性：與(yu) 之相聯係的是座椅的靜態剛度、共振頻率及衰減特性。除上述要求外，汽車座椅不得有臀部滑落感、腹部壓迫感、脊背部弓形感等。

2.2 座椅的結構參數

汽車座椅的舒適性通常包括振動舒適性、坐姿舒適性和操作舒適性。振動舒適性一般不能隻靠尺寸參數來保證，而駕駛席的坐姿舒適性和操作舒適性以及乘員席的坐姿舒適性則應通過座椅的結構和尺寸參數得到相應程度的保證。座椅的尺寸結構參數可參考駕駛或乘坐姿勢下人體(ti) 尺寸的測量值加以確定。

2.3 人體(ti) 模模板在車輛座椅設計中的應用

利用人體(ti) 模版考察車輛室內(nei) 主要人機工程學設計參數，用以了解和評價(jia) 汽車的人機工程設計。以人體(ti) 參數為(wei) 基礎建立的人體(ti) 模型是描述人體(ti) 形態特征和力學特性的有效工具，是對人機係統進行考察研究、分析評價(jia) 、試驗設計不能少的重要輔助手段。目前 SEAJ826 人體(ti) 模板是車身布置常用的（如圖 3），這種人體(ti) 模板是根據人體(ti) 測量數據進行處理和選擇而得到的標準人體(ti) 尺寸來製作的。將人體(ti) 模版置於(yu) 1：1 模型或樣車的作業(ye) 空間內(nei) ，或將二維人體(ti) 模型置於(yu) 設計圖紙的相關(guan) 位置，可用於(yu) 校核設計的可行性和合理性。結合精確的人體(ti) 模版中各種主要的人體(ti) 參數，按照一定的經驗理論，考察汽車室內(nei) 主要人機工程學設計參數。根據人體(ti) 模板的標準參數，包括人體(ti) 靜態尺寸（主要是坐寸）、功能尺寸（坐姿活動範圍尺寸）、作業(ye) 尺寸（主要是手部、腳部的力學參數）等，確定相應的汽車車廂空間、座椅位置、轉型盤、操控台、扶手等設計參數。具體(ti) 分類上主要是人體(ti) 的舒適性設計參數（座椅、室內(nei) 空間等），操作性設計參數（方向盤、控製台、扶手、腳踏板等）以及安全性設計參數等。

2.4 座椅布置

根據人體(ti) 的舒適性坐姿和汽車設計對人體(ti) 的布置要求對座椅進行布置並確定座椅與(yu) 操縱裝置的相對位置；按舒適坐姿選擇座椅的座麵高度、座寬、座深、座麵傾(qing) 角、靠背的高、靠背與(yu) 座麵夾角；按汽車中利用人體(ti) 樣板進行人體(ti) 布置的原則，來確定座椅與(yu) 操縱裝置的相對位置，確定出座椅與(yu) 方向盤和加速踏板的相對位置，同時確定座椅的水平調節量和垂直調節量。

2.5 人體(ti) 壓力在座椅上的分布

人體(ti) 與(yu) 座椅之間的壓力分布稱為(wei) 坐姿的體(ti) 壓分布，坐姿的體(ti) 壓分布是影響乘坐舒適性的重要因素。人就坐時，身體(ti) 重量的大部分（約 80%）經過臀部、背部隆起部分及其附著的肌肉壓在座椅麵上。座椅各部位的受力分布如圖 4。

2.6 座椅的設計要求

2.6.1 有良好的靜態特性，即：座椅的尺寸和形狀應使人體(ti) 具有合適的坐姿，良好的體(ti) 壓分布，觸感良好，並能調整尺寸與(yu) 位置，以保證乘坐穩定、舒適，操作方便。

2.6.2 有良好的動態特性，以緩和與(yu) 衰減由車體(ti) 傳(chuan) 來的衝(chong) 擊和振動，保證駕駛員能較長時間工作而不感到疲勞。

2.6.3 結構緊湊，外形與(yu) 色彩應美觀、大方，與(yu) 車體(ti) 內(nei) 飾相協調，盡可能減輕質量，降低成本，有良好的結構工藝性。

2.7 駕駛座椅的靜態舒適性設計

座椅的靜態舒適性設計須考慮的因素很多，可以概括為(wei) 以下基本原則：a.座椅的形式和尺度與(yu) 其功用有關(guan) ；b.座椅的尺度必須參照人體(ti) 測量學數據確定；c. 座椅可適當調節，以滿足坐姿變換；d.座椅所使用的材料應適

應人體(ti) 的舒適性；e. 座椅的位置要與(yu) 其作業(ye) 空間相協調，便於(yu) 人員作業(ye) 。由坐姿生物力學分析，舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體(ti) 略向上後傾(qing) 斜，保持上體(ti) 與(yu) 大腿間角在90°~105°。同時，小腿向前伸，大腿與(yu) 小腿、小腿與(yu) 腳掌之間也應達到一定角度，進行駕駛座椅設計，不能不考慮駕駛室特定的範圍和環境。人體(ti) 關(guan) 節的舒適性是進行駕駛室設計的主要考慮因素，圖 5 表示的是駕駛室人體(ti) 各關(guan) 節之間的關(guan) 係。另外，座椅飾麵采用棉織品，因為(wei) 棉織品具有良好的彈性和伸縮性，而且耐磨，具有良好的透氣性和透視性。這些特點較之皮革、人造革等材料都要好。另外為(wei) 了駕駛員的安全，座椅需要有好的穩定性。皮革和人造革雖然比較美觀，擦拭起來比較方便，但是皮革的防滑脫效果差，在車輛轉彎或者緊急刹車的過程中給駕駛員帶來不穩定的因素。所以綜合考慮座椅飾麵采用棉織品。由於(yu) 汽車駕駛的特點，在駕駛座椅設計時還應考慮座椅與(yu) 空間的協調問題，駕駛空間以坐姿空間為(wei) 依據。圖 6 列出了駕駛作業(ye) 空間設計的主要指標。

2.8 駕駛座椅的動態舒適性設計

駕駛座椅動態舒適性主要與(yu) 振動特性有關(guan) 。對於(yu) 有懸架的座椅係統，影響其動態特性的因素有:座墊的剛度和阻尼係數，懸掛係統連接件的摩擦；對於(yu) 非懸架座椅係統主要考慮座墊的剛度、阻尼以及座椅剛架結構的動態性能。剛度決(jue) 定座椅的共振頻率，而阻尼係數決(jue) 定座椅的振動衰減特性。雖然座椅係統的質量和結構連接件的摩擦會(hui) 影響整個(ge) 係統的動態性能，但由於(yu) 質量和摩擦受其他因素限製而不會(hui) 變化太大，所以，剛度參數與(yu) 阻尼係數就成為(wei) 影響整個(ge) 座椅係統動態性能的主要因素。影響駕駛疲勞的振動主要是行駛中因道路凸凹不平而引起車輛隨機振動和車輛本身的機械振動。駕駛員收到縱向、橫向及垂直方向的直線振動，以及繞這 3 個(ge) 方向的角振動。其中垂直振動和繞縱、橫坐標軸的角振動對人體(ti) 的影響較大。振動通過座椅傳(chuan) 遞到人體(ti) 的臀部、後背部而引起全身性振動。因此，在設計汽車座椅時應盡量隔離人體(ti) 敏感的振動。在座椅設計中可采取如下措施：減小座椅共振頻率，減低對人體(ti) 最有影響的高頻區；降低共振時的振動傳(chuan) 遞率；降低乘員 10Hz附近的振動傳(chuan) 遞率，以減輕彈簧以下的共振的影響和減少來自座椅靠背的高頻振動；把路麵一輪胎、懸架、座椅一人三者看作一個(ge) 整體(ti) 大動力學係統，尋求在各種路麵隨機輸入情況下使乘員不易疲勞的結構。另外，對於(yu) 座椅的動態特性按照傳(chuan) 入人體(ti) 的加速度均方根最小等目標進行優(you) 化，與(yu) 汽車的其他減振係統相匹配，使人體(ti) 處於(yu) 更合適的振動環境，這些都是減輕駕駛疲勞的重要措施。

3 結論

綜上所述，人機工程學應用於(yu) 汽車座椅設計，能使座椅符合人體(ti) 需求，從(cong) 而保證乘坐和駕駛的舒適性和行車安全性，以創造出更適合人類使用的汽車。未來的汽車必將走進每個(ge) 家庭，而符合人機工程、人性化的設計是最實在，同時也是前沿的潮流與(yu) 趨勢，是一種人文精神的體(ti) 現，是人與(yu) 產(chan) 品和諧的結合，使人性化的設計真正體(ti) 現出對人的尊重和關(guan) 心。