论汽车设计中的人机工程学应用

1、.论汽车设计中的人机工程学应用随着社会的进步和生活水平的不断提高，人们在追求靓丽的车身外形和澎湃动力的同时，也越来越关注汽车内饰。汽车内饰产品是人们体验驾驶乐趣、满足人们消费心理需求、体现生活质量和品味的主要载体和象征，因此，内饰部分的设计是否成功已逐渐成为衡量一辆汽车的设计成功与否的关键因素。汽车的座椅是汽车内部很重要的组成部分，汽车座椅设计主要包括座椅造型设计、结构设计、颜色设计等。在人体接触车辆之前，首先给人的是视觉感官冲击，好的座椅设计能在第一时间获得人们的认同，因此，一个好的座椅设计能够给使用者带来良好的驾驶环境，营造舒适、安全的驾乘环境，有效的降低交通事故的发生。能够很好的引起消费

2、者的关注。一、 座椅系统安全性 任何系统实际上都是人机系统，人机系统包括人、机、环境三个方面。显然驾驶员-座椅也属于人机系统研究的范畴。人机系统的安全模式多以人的行为为主体，即以人为本。对人机系统的研究始于第二次世界大战。在设计和使用高度复杂的军事装备中，人们逐步熟悉到必须把人和机器作为一个整体，在系统设计中必须考虑人的因素。从驾驶员坐姿方面分析。（1）坐姿时脊柱形态 人坐着时，身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支承。脊柱位于人体的背部中心，是构成人体的中轴。人处于不同的坐姿时，脊柱形态不同，只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾

3、驶疲惫发生。（2）坐姿体压分布当座椅上的人处于坐姿状态时，人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布。可见，坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。 座垫上的体压分布 根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。据此座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。 靠背上的体压分布靠背上的体压分布也以不均匀分布，压力相对集中在肩胛骨和腰椎两个部位。从这两个部位向外，压力

4、应逐步降低。二、驾驶座椅安全性汽车座椅设计中，考虑到不同体形驾驶员作业的需要，一般设计成可调活动式，及座椅可前后左右调节，靠背可 角度调节。在小型车辆设计实践中，甚至采用了方向盘全方位可调。     座椅设计涉及到座椅的滑动、转动、升降、角度调节、拆卸，头枕和扶手的调节等。另外，高档的座椅还有加热、背托、按摩、模态记忆复位等功能，根据受力和人体局部舒适度的差异，椅面的硬度以及座椅的色彩选择座椅颜色的选择也极为重要，汽车的座椅要有一定的提示性作用。例如一辆家用汽车要分小孩的座位和成人的座位，可以从造型和色彩上区分开。有关研究表明，人体最敏感的频率范围为纵向振动48H

5、z，横向振动12Hz。当外界振动接近器官的共振频率时，即产生共振，振幅迅速增大，此时引起器官的生理反应最大。外界振动传进人体时所引起的增大或减弱效应与身体在振动系统中的姿势有关，一般来说，坐姿工作时，由于人腿的减振作用大大降低，抗振性要比站姿工作时差，特别是脊柱和胃部受到振动的损害，因此坐姿作业者轻易产生脊柱损伤和胃病这两种职业病。 为了保证座垫上公道的体压分布，座垫应坚实平坦。太软的椅子轻易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，从而导致腰酸背痛的现象的产生。研究表明：过于松软的椅面，使臀部与大腿的肌肉受压面积增大，不仅增加了躯干的不稳定性，而且不易改变坐姿，轻易差生疲惫。 依据靠背上体压

6、分布不均匀原则，在座椅靠背设计时应保证有靠背两点支承即就是人体背部和腰部的公道支承。汽车座椅设计时应提供外形和位置适宜的两点支承，第一支承部位位于人体第56胸椎之间的高度上，作为肩靠；第二支承设置在腰曲部位，作为腰靠。肩靠能减轻颈曲变形，腰靠能保证乘坐姿势下的近似于正常的腰弧曲线。三、座椅材料选择 座椅材料的选择主要考虑到以下两个方面：振动舒适性以及座椅对人体热环境的主要影响。 座椅材料是座椅的主要减振元件，要想使座椅获得较低的振动传递率，使座椅有较高的振动舒适性，必须采用合适的座垫和靠背减振材料。 根据驾驶室的微天气环境，调整座椅表面的温湿度特性，可以适当调节人体代谢，达到减轻疲惫的目的。如

7、进步座椅材料的呼吸能力，增加材料的透气性,在不同的季节条件、温湿环境下使用不同的座椅面料，以及在中高档汽车中采用主动透风式座椅,消除驾驶员在座垫表面和背部表面所产生的热量，使人体与座椅接触区保持适宜的温湿度等措施均能改善座椅表面的温湿度特性，减轻驾驶疲惫。驾驶座椅作为安全部件，是汽车被动安全性设计的主要考虑部件之一。考虑进步驾驶员的人身安全性，汽车驾驶座椅被动安全性设计目标为：在事故中要保证驾驶员处在自身的生存空间之内，并防止其他车载体进进到这个空间；要保持驾驶员在事故发生时，保持一定的姿态，以使其他的约束系统能充分发挥其保护效能；在事故中，使得事故后果对驾驶员的伤害降低到最小限度。 目前采取的主要安全措施：进步座椅骨架强度，达到汽车驾驶座椅强度的要求值；设置座椅安全带，使在紧急制动或正面撞车时不致将驾驶员碰伤；达到一定的阻燃要求，坐垫和靠背材料应达到汽车内饰材料燃烧特性技术要求的规定。从人机工程学的角度出发，进行汽车驾驶座椅的设计，使驾