汽(qì)車在行駛中(zhōng),駕駛(shǐ)員坐(zuò)在座(zuò)椅上(shàng)對(duì)汽(qì)車進行操(cāo)縱(zòng)，汽車(chē)座椅(yǐ)的(dí)舒(shū)適性，安全性和(hé)在座椅上易(yì)於操縱(zòng)方(fāng)向盤(pán),踏板和(hé)按(àn)鈕開關等(děng)就顯得十(shí)分(fēn)重要(yào).在(zài)現(xiàn)代(dài)汽車(chē)產品(pǐn)設計中,應從人機工程學(xué)出(chū)發,尋(xún)求一(yī)種“人 - 機 - 環境(jìng)"和諧(xié)，統(tǒng)一和(hé)協調。如(rú)何運(yùn)用人機工程學原(yuán)理(lǐ), 使(shǐ)現代汽車(chē)為駕駛(shǐ)員提供(gōng)安(ān)全(quán)，舒適，高效而(ér)又(yòu)方便的工作空(kōng)間,進一(yī)步提高(gāo)工作(zuò)效率和(hé)降低事故發生率(shuài), 是(shì)目前汽(qì)車產(chǎn)品設計中值得(dé)深(shēn)入(rù)探(tàn)討(tǎo)的問題，同時(shí)人(rén)機(jī)工(gōng)程學因素(sù)也(yě)是(shì)企業提高(gāo)其競爭力(lì)的手(shǒu)法(fǎ)之(zhī)一。
1 汽車人機工(gōng)程(chéng)設(shè)計(jì)的任務和(hé)要(yào)求
汽車的設(shè)計開發必(bì)須(xū)圍(wéi)繞(rào)以人(rén)為(wéi)中(zhōng)心(xīn)的(dí)人性(xìng)化前提展開。所以汽(qì)車人機工(gōng)程設計的任務就是開發出使駕(jià)駛者感到操作方(fāng)便(biàn)，高效，不易疲勞，舒適，安(ān)全的汽車產品。由於駕駛者(zhě)身材各異(yì)，而一種(zhǒng)汽車的(dí)布置尺寸隻有(yǒu)一(yī)種，要使(shǐ)一(yī)種操(cāo)縱(zòng)件的(dí)布置能(néng)最大(dà)限(xiàn)度地滿足不(bù)同身材(cái)駕駛(shǐ)者(zhě)的手腳伸及性與姿勢(shì)舒適性的(dí)要(yào)求(qiú)，必(bì)須(xū)對(duì)人機工(gōng)程進行仔(zī)細研(yán)究。例(lì)如，同是(shì)操(cāo)縱油門踏板(bǎn)，高個子駕(jià)駛者比(bǐ)矮個(gè)的座(zuò)椅(yǐ)要靠(kào)後一些，但(dàn)他(tā)們(mén)的(dí)手(shǒu)臂和(hé)腿的(dí)長度相(xiāng)差(chà)並不大，因(yīn)此，高大的男(nán)人(rén)比嬌小的女(nǚ)人(rén)更(gēng)不易觸(chù)到儀表(biǎo)板（如(rú)圖 1）。對操作姿態來說(shuō)，通過試(shì)驗研(yán)究(jiū)，有座椅(yǐ)，踏(tà)板和(hé)方向(xiàng)盤的位(wèi)置以(yǐ)及駕駛(shǐ)姿勢參(cān)數的變化(huà)得到(dào)了駕(jià)駛(shǐ)者(zhě)的(dí)舒(shū)適(shì)特性(如(rú)圖 2)。
2 汽(qì)車(chē)座(zuò)椅的人機(jī)工(gōng)程設計
2.1 座椅(yǐ)的人機工程(chéng)學綜合(hé)要求可歸納為：
2.1.1 貼合感：要(yào)求(qiú)座(zuò)椅靠(kào)背(bèi)和座墊(diàn)的(dí)形(xíng)狀與(yǔ)人體背部，臀(tún)部(bù)及大腿(tuǐ)底(dǐ)麵(miàn)的形狀(zhuàng)貼合。貼合感強的(dí)座椅(yǐ)將有(yǒu)利於(yú)改進接觸麵(miàn)積和部位。
2.1.2 橫(héng)向(xiàng)穩定性：汽(qì)車轉彎時(shí)，人體承受(shòu)橫向加速(sù)度(dù)，為(wéi)了(liǎo)提高乘(chéng)員的身(shēn)體(tǐ)保持(chí)性(xìng)，要(yào)求(qiú)座椅(yǐ)的側麵(miàn)稍(shāo)加(jiā)高，以(yǐ)便(biàn)兩跨(kuà)和大(dà)腿(tuǐ)部(bù)能(néng)輕輕(qīng)支承身體。
2.1.3 背部(bù)和(hé)腰部(bù)的合理(lǐ)支承(chéng)：汽車(chē)座椅設計時應提供形(xíng)狀和位置適宜的兩點支(zhī)承(chéng)，第一支承(chéng)位(wèi)於人(rén)體第 5- 6 胸椎(zhuī)之(zhī)間的高(gāo)度上(shàng)，作為肩靠(kào)能(néng)減輕(qīng)頸曲(qū)變(biàn)形(xíng)；第二(èr)支(zhī)承設(shè)置(zhì)在腰(yāo)曲(qū)部位，作為(wéi)腰靠，能保證乘坐姿勢(shì)下近似(sì)於正(zhèng)常的腰(yāo)曲(qū)弧綫(xiàn)。
2.1.4 各部合適(shì)的軟(ruǎn)硬(yìng)感：座椅最(zuì)重(zhòng)要(yào)的(dí)作用是(shì)支撐乘(chéng)員(yuán)的身(shēn)體，不(bù)能隻是一把(bǎ)安樂椅(yǐ)，表(biǎo)麵硬(yìng)一些的(dí)座(zuò)椅不易(yì)使人疲(pí)勞，但與(yǔ)身體不(bù)是特別貼合的(dí)硬座(zuò)椅(yǐ)會(huì)壓(yā)迫身(shēn)體的某(mǒu)一(yī)部分，使(shǐ)疲勞感倍增。
2.1.5 振動舒適性(xìng)：與(yǔ)之相聯(lián)係(xì)的(dí)是(shì)座(zuò)椅的(dí)靜態剛度，共振(zhèn)頻率(shuài)及(jí)衰減(jiǎn)特(tè)性。除(chú)上述(shù)要求(qiú)外，汽(qì)車座椅(yǐ)不得有臀(tún)部(bù)滑落(là)感，腹(fù)部壓迫感(gǎn)，脊(jǐ)背部弓(gōng)形(xíng)感等。
2.2 座(zuò)椅的(dí)結(jié)構參(cān)數
汽(qì)車座椅(yǐ)的舒適性通(tōng)常(cháng)包括振動舒適性(xìng)，坐姿舒(shū)適性(xìng)和操(cāo)作舒(shū)適性。振(zhèn)動舒(shū)適性(xìng)一(yī)般(bān)不能隻靠尺(chǐ)寸(cùn)參數(shù)來(lái)保證(zhèng)，而駕駛席的(dí)坐姿(zī)舒適(shì)性和(hé)操(cāo)作舒適(shì)性以及(jí)乘員席(xí)的坐姿舒(shū)適(shì)性則應(yīng)通過(guò)座椅的(dí)結構和(hé)尺寸參(cān)數得(dé)到(dào)相應程度(dù)的保(bǎo)證(zhèng)。座(zuò)椅的尺寸結構參數可參(cān)考(kǎo)駕(jià)駛或乘坐姿(zī)勢下人(rén)體尺(chǐ)寸(cùn)的測量值加(jiā)以確定(dìng)。
2.3 人(rén)體模模板在(zài)車(chē)輛(liàng)座椅設(shè)計中的應(yīng)用
利用(yòng)人(rén)體(tǐ)模版(bǎn)考察(chá)車輛(liàng)室內主(zhǔ)要人(rén)機(jī)工(gōng)程學(xué)設計參數(shù)，用以了解和(hé)評(píng)價汽車的人(rén)機(jī)工(gōng)程(chéng)設計。以人(rén)體參(cān)數為(wéi)基礎建(jiàn)立的人體(tǐ)模型(xíng)是(shì)描述人體(tǐ)形態特征和力學特性的(dí)有效工具，是(shì)對(duì)人機係(xì)統進(jìn)行考(kǎo)察研(yán)究，分析評(píng)價，試驗設計不(bù)能(néng)少的(dí)重要輔助(zhù)手段。目(mù)前(qián) SEAJ826 人(rén)體(tǐ)模板(bǎn)是車身(shēn)布置(zhì)常用(yòng)的（如(rú)圖 3），這種人(rén)體(tǐ)模(mó)板(bǎn)是(shì)根(gēn)據人(rén)體(tǐ)測(cè)量數據進(jìn)行(háng)處理和選擇而得到(dào)的標準人體(tǐ)尺(chǐ)寸(cùn)來製作的。將人體(tǐ)模(mó)版置於 1：1 模型(xíng)或樣車的作(zuò)業(yè)空間(jiān)內(nèi)，或(huò)將(jiāng)二(èr)維(wéi)人(rén)體(tǐ)模型置(zhì)於設計(jì)圖(tú)紙的相(xiāng)關位(wèi)置，可用於(yú)校核(hé)設(shè)計的可(kě)行性(xìng)和(hé)合(hé)理(lǐ)性(xìng)。結(jié)合(hé)精(jīng)確的(dí)人體模版中各(gè)種主要(yào)的(dí)人(rén)體參數，按照(zhào)一定的(dí)經驗(yàn)理論，考察(chá)汽車室內(nèi)主要(yào)人機工(gōng)程(chéng)學(xué)設(shè)計(jì)參(cān)數。根(gēn)據(jù)人體(tǐ)模板(bǎn)的(dí)標準(zhǔn)參數，包(bāo)括(kuò)人體靜態(tài)尺寸（主要是(shì)坐寸(cùn)），功能尺寸（坐姿活(huó)動範圍尺寸），作業(yè)尺寸(cùn)（主要是手(shǒu)部，腳(jiǎo)部(bù)的(dí)力學(xué)參數(shù)）等(děng)，確(què)定相應的汽車(chē)車廂空間，座(zuò)椅(yǐ)位(wèi)置，轉型(xíng)盤(pán)，操(cāo)控(kòng)台，扶手等設計參數。具體分(fēn)類上主要是(shì)人體的舒適性設(shè)計參數（座椅(yǐ)，室(shì)內空間等），操(cāo)作性(xìng)設(shè)計(jì)參(cān)數（方(fāng)向盤，控(kòng)製(zhì)台(tái)，扶手，腳踏板等）以及安(ān)全(quán)性(xìng)設計(jì)參數等。
2.4 座椅布置(zhì)
根據(jù)人體的舒(shū)適(shì)性(xìng)坐姿(zī)和汽車設計(jì)對(duì)人體的布置要(yào)求(qiú)對座椅進行(háng)布置(zhì)並(bìng)確定(dìng)座椅與操縱(zòng)裝置的相對位置(zhì)；按(àn)舒適坐姿選擇座(zuò)椅(yǐ)的(dí)座麵高度，座寬(kuān)，座(zuò)深，座(zuò)麵(miàn)傾(qīng)角，靠(kào)背(bèi)的(dí)高(gāo)，靠(kào)背與座麵夾角(jiǎo)；按(àn)汽(qì)車中利用人體(tǐ)樣(yàng)板(bǎn)進行人體布(bù)置的(dí)原則(zé)，來確(què)定座(zuò)椅與(yǔ)操(cāo)縱(zòng)裝置(zhì)的相對位置，確(què)定(dìng)出(chū)座(zuò)椅與(yǔ)方向(xiàng)盤(pán)和(hé)加速踏板的相對位(wèi)置(zhì)，同(tóng)時確定座(zuò)椅的水(shuǐ)平調節量和(hé)垂(chuí)直調(tiáo)節量。
2.5 人體(tǐ)壓(yā)力在座(zuò)椅上的分布(bù)
人(rén)體(tǐ)與(yǔ)座(zuò)椅之間(jiān)的(dí)壓力(lì)分布稱為坐姿的體(tǐ)壓(yā)分布，坐(zuò)姿(zī)的(dí)體壓(yā)分(fēn)布是(shì)影響(xiǎng)乘坐舒(shū)適(shì)性的(dí)重要(yào)因素(sù)。人(rén)就(jiù)坐(zuò)時(shí)，身(shēn)體(tǐ)重(zhòng)量的大部(bù)分（約 80%）經過臀部，背(bèi)部隆起(qǐ)部分(fēn)及(jí)其附著的肌肉壓在座椅(yǐ)麵上。座椅(yǐ)各部位的(dí)受力分(fēn)布如圖(tú) 4。
2.6 座(zuò)椅的設計(jì)要(yào)求(qiú)
2.6.1 有(yǒu)良好(hǎo)的靜(jìng)態特(tè)性，即：座椅的尺寸和形狀應使人體(tǐ)具(jù)有合適(shì)的(dí)坐(zuò)姿(zī)，良好(hǎo)的(dí)體壓分布，觸感(gǎn)良(liáng)好，並能調(tiáo)整(zhěng)尺寸與位(wèi)置(zhì)，以保證乘(chéng)坐穩定(dìng)，舒(shū)適(shì)，操(cāo)作方便(biàn)。
2.6.2 有(yǒu)良好(hǎo)的動態(tài)特性(xìng)，以(yǐ)緩(huǎn)和(hé)與衰減(jiǎn)由車體(tǐ)傳(chuán)來的衝(chōng)擊(jī)和(hé)振動(dòng)，保(bǎo)證(zhèng)駕駛員能較(jiào)長(cháng)時間工(gōng)作(zuò)而(ér)不(bù)感(gǎn)到(dào)疲(pí)勞。
2.6.3 結構緊湊，外(wài)形與(yǔ)色彩應美觀(guān)，大(dà)方，與(yǔ)車體內飾(shì)相協調，盡可能(néng)減輕質量(liáng)，降低(dī)成本，有(yǒu)良好的結構工藝性。
2.7 駕駛座(zuò)椅的(dí)靜(jìng)態(tài)舒適性(xìng)設計(jì)
座椅(yǐ)的靜態舒適性設計(jì)須(xū)考慮的因素很多，可以概(gài)括為以(yǐ)下(xià)基本(běn)原則(zé)：a.座椅(yǐ)的形式(shì)和尺(chǐ)度與其功用有關；b.座椅的(dí)尺(chǐ)度(dù)必(bì)須參(cān)照人體測(cè)量(liáng)學數據確(què)定；c. 座(zuò)椅(yǐ)可(kě)適當(dāng)調(tiáo)節(jié)，以滿足坐姿變(biàn)換；d.座椅所(suǒ)使用(yòng)的材(cái)料應適
應人(rén)體(tǐ)的舒(shū)適性；e. 座(zuò)椅(yǐ)的(dí)位(wèi)置(zhì)要與(yǔ)其(qí)作(zuò)業空(kōng)間(jiān)相協(xié)調(tiáo)，便於人(rén)員(yuán)作(zuò)業。由坐姿生物(wù)力學(xué)分析，舒適的坐姿(zī)是臀(tún)部稍(shāo)離靠(kào)背(bèi)向(xiàng)前移(yí)，使(shǐ)上體略(lüè)向上後傾斜，保持上體與(yǔ)大腿(tuǐ)間(jiān)角(jiǎo)在90°~105°。同(tóng)時(shí)，小腿(tuǐ)向前伸，大(dà)腿與(yǔ)小腿，小(xiǎo)腿(tuǐ)與腳掌(zhǎng)之(zhī)間也(yě)應達到一(yī)定(dìng)角度，進行駕駛(shǐ)座(zuò)椅(yǐ)設計，不能(néng)不考慮駕(jià)駛室特(tè)定(dìng)的範(fàn)圍和(hé)環境。人(rén)體(tǐ)關節的舒(shū)適性(xìng)是進(jìn)行(háng)駕駛室設計(jì)的主要(yào)考慮因(yīn)素(sù)，圖(tú) 5 表(biǎo)示的(dí)是(shì)駕駛(shǐ)室人體(tǐ)各關(guān)節之間(jiān)的(dí)關係(xì)。另(lìng)外(wài)，座椅飾(shì)麵采用(yòng)棉織品，因為(wéi)棉(mián)織(zhī)品(pǐn)具有(yǒu)良(liáng)好的(dí)彈性(xìng)和伸(shēn)縮性，而且耐(nài)磨，具(jù)有良好(hǎo)的透氣(qì)性和(hé)透視(shì)性。這(zhè)些(xiē)特點較(jiào)之皮革，人(rén)造革(gé)等(děng)材料都要好(hǎo)。另外為了(liǎo)駕(jià)駛員的安(ān)全，座椅需(xū)要有(yǒu)好的(dí)穩(wěn)定性。皮革(gé)和(hé)人造(zào)革雖然比較美觀(guān)，擦(cā)拭(shì)起(qǐ)來比(bǐ)較(jiào)方便(biàn)，但是(shì)皮革(gé)的防(fáng)滑(huá)脫(tuō)效果差，在車輛轉彎或(huò)者(zhě)緊急刹車的(dí)過(guò)程(chéng)中給(gěi)駕駛員帶來(lái)不穩定的因(yīn)素(sù)。所(suǒ)以綜合考(kǎo)慮座(zuò)椅飾(shì)麵采用(yòng)棉(mián)織品(pǐn)。由於汽車駕駛的特點(diǎn)，在駕駛座椅(yǐ)設計(jì)時還(huán)應考慮(lǜ)座椅與空間(jiān)的(dí)協調(tiáo)問題，駕駛空間以坐姿空(kōng)間(jiān)為(wéi)依據(jù)。圖(tú) 6 列出(chū)了(liǎo)駕駛(shǐ)作業空間(jiān)設(shè)計(jì)的主(zhǔ)要指標。
2.8 駕駛座(zuò)椅(yǐ)的動態(tài)舒(shū)適(shì)性(xìng)設計
駕駛座(zuò)椅(yǐ)動(dòng)態(tài)舒(shū)適性(xìng)主要(yào)與振動特性(xìng)有關(guān)。對(duì)於有懸架(jià)的座(zuò)椅係(xì)統，影響其(qí)動(dòng)態特性的因(yīn)素有(yǒu):座(zuò)墊的剛度和阻尼係(xì)數，懸(xuán)掛係(xì)統連接件的(dí)摩(mó)擦；對(duì)於非懸架座(zuò)椅係統主要考(kǎo)慮(lǜ)座墊的剛(gāng)度，阻尼(ní)以及(jí)座椅剛(gāng)架結構(gòu)的動(dòng)態(tài)性(xìng)能。剛度(dù)決(jué)定座椅(yǐ)的(dí)共振頻率(shuài)，而(ér)阻尼係(xì)數決定座(zuò)椅(yǐ)的振動(dòng)衰減特性。雖(suī)然(rán)座椅係統的質(zhì)量和(hé)結構連接件(jiàn)的(dí)摩擦會(huì)影響整(zhěng)個係(xì)統的動(dòng)態(tài)性能(néng)，但由(yóu)於質量(liáng)和摩擦(cā)受其他因素限製而(ér)不會(huì)變(biàn)化(huà)太(tài)大(dà)，所(suǒ)以，剛(gāng)度參(cān)數與阻尼(ní)係(xì)數就成為影響(xiǎng)整個(gè)座(zuò)椅係(xì)統動態(tài)性能的(dí)主(zhǔ)要(yào)因素。影(yǐng)響(xiǎng)駕駛(shǐ)疲(pí)勞(láo)的振(zhèn)動主(zhǔ)要是行(háng)駛中(zhōng)因(yīn)道路(lù)凸凹不平而(ér)引起車(chē)輛隨機振(zhèn)動(dòng)和車輛本身的(dí)機(jī)械振(zhèn)動。駕駛員收到縱(zòng)向(xiàng)，橫(héng)向(xiàng)及垂(chuí)直方(fāng)向(xiàng)的(dí)直綫振(zhèn)動(dòng)，以及(jí)繞這 3 個方向的(dí)角(jiǎo)振動。其中垂直振(zhèn)動(dòng)和繞縱(zòng)，橫坐(zuò)標(biāo)軸(zhóu)的角(jiǎo)振(zhèn)動(dòng)對人體的影(yǐng)響(xiǎng)較大(dà)。振(zhèn)動通(tōng)過座(zuò)椅傳遞到人體的(dí)臀部，後(hòu)背部(bù)而引(yǐn)起(qǐ)全身性振(zhèn)動(dòng)。因此，在(zài)設計汽車座椅(yǐ)時(shí)應盡(jìn)量(liáng)隔(gé)離(lí)人體敏感的(dí)振(zhèn)動。在座椅(yǐ)設(shè)計中可采取如下(xià)措(cuò)施(shī)：減(jiǎn)小座椅(yǐ)共振(zhèn)頻(pín)率，減低對(duì)人體(tǐ)最有影響的高(gāo)頻區(qū)；降低(dī)共振(zhèn)時(shí)的(dí)振動傳遞(dì)率(shuài)；降低乘員 10Hz附近的(dí)振動傳(chuán)遞(dì)率，以減輕彈簧(huáng)以下的(dí)共(gòng)振的影響和減少(shǎo)來自(zì)座椅(yǐ)靠背(bèi)的高頻(pín)振動；把路(lù)麵一(yī)輪胎，懸(xuán)架(jià)，座(zuò)椅一(yī)人三者看作一個整體(tǐ)大動力學係統，尋(xún)求(qiú)在各(gè)種路(lù)麵隨(suí)機輸入情況下(xià)使(shǐ)乘員不易疲勞(láo)的(dí)結構。另(lìng)外(wài)，對(duì)於座(zuò)椅(yǐ)的動(dòng)態特性按照傳入人(rén)體(tǐ)的加(jiā)速(sù)度均方根最(zuì)小(xiǎo)等目標進行(háng)優化，與汽(qì)車的其他減振係統相匹配，使人(rén)體處(chǔ)於(yú)更合適(shì)的(dí)振動環境，這(zhè)些(xiē)都(dū)是減輕(qīng)駕(jià)駛疲(pí)勞(láo)的(dí)重(zhòng)要措施。
3 結論(lùn)
綜上所(suǒ)述，人(rén)機工(gōng)程(chéng)學應(yīng)用於汽車座椅(yǐ)設計，能使(shǐ)座(zuò)椅符合人體需求(qiú)，從而保證(zhèng)乘坐和駕(jià)駛的(dí)舒(shū)適(shì)性和行(háng)車(chē)安(ān)全性(xìng)，以創(chuàng)造(zào)出更適合人類使用(yòng)的汽車(chē)。未來的(dí)汽(qì)車必將走(zǒu)進每個(gè)家庭，而符(fú)合人機工程(chéng)，人(rén)性化的設(shè)計(jì)是最實在(zài)，同時(shí)也是前(qián)沿的(dí)潮流(liú)與趨(qū)勢，是一(yī)種人文精神(shén)的(dí)體(tǐ)現，是人與(yǔ)產品(pǐn)和(hé)諧的結(jié)合(hé)，使人性(xìng)化(huà)的設計真正體(tǐ)現(xiàn)出(chū)對人(rén)的(dí)尊(zūn)重(zhòng)和關心(xīn)。
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