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1、汽车座椅设计与人体坐姿生理特性 汽车座椅的设计越来越受到人们的重视,不仅局限在大的汽车设计公司、汽车生产厂家的有关专家和技术人员，现在的汽车用户也对汽车座椅的安全性、使用耐久性、乘坐舒适性等有关参数表现出极大的关注。汽车座椅的主要功能在于支承司机和乘客的重量，衰减或缓和由车身地板传来的振动和冲击。给司机一个舒适的安全的乘坐环境，和良好便捷的操作条件。所以，座椅设计的好坏，将对汽车的平顺性、乘坐舒适性、安全性以及操作方便性等产生很大的影响。座椅的动态特性,即缓和和衰减由车身传来的冲击和振动等性能，以及座椅的结构强度、刚度和寿命等问题。这里主要介绍从人机工程学的角度、从人体坐姿生理特性出发，使座椅
2、具有良好的静态特性，即座椅设计和布置的尺寸和形状能使人体具有合适的坐姿，良好的体压分布，良好的触觉，并能方便调整有关尺寸和位置，以保证乘坐稳定、舒适、操作方便、视野良好，减轻疲劳和保障安全。一、 人体坐姿生理特性人体怎样的坐姿，才能获得舒适和不易疲劳的生理反映？那我们应该首先了解一下人体脊柱的结构、腰曲变形及舒适的生理要求。人的脊柱是有24块椎骨、骶骨和尾骨连接而成的，如下图1所示。其中椎骨由上至下分为颈椎7节、胸椎12节和腰椎5节。它们由软骨组织和韧带联系，使人体能进行屈伸、侧伸和回旋等几个方向的活动。图1脊柱位于人体背部中央，是人体的主要支柱。尤其是腰椎承受着人的上体全部重量，同时还要实现
3、人体运动时弯腰、扭转等活动，最容易损伤和腰曲变形。舒适的坐态生理，应保证腰曲弧形处于正常状态，腰背肌肉处于松弛状态，从上体通向大腿的血管不受压迫，保证血液正常循环。因此，最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略想后倾斜，保持体腿夹角在90至115，如图2所示。同时，大腿与小腿，小腿与脚掌，大臂与小臂之间也应形成一定的角度。图21010；15235；80390904115；1005120；85695二、 人体坐姿体压分布体压分布与人的坐姿及座椅靠背和坐垫的刚度分布和形状密切相关。根据人机工程学的研究成果，最合理的体压分布应该是：体重应以较大的支承面积、较小的压力合理的分布在座垫和靠背上，但不要
4、平均分布。体压分布过程应从小到大平滑过度，避免突然变化。从图3中可以看出，人体在座椅上的压力分布并非均匀，而应根据各部位在产生不舒适感觉以前能承受压力的大小予以合理的分布。座垫上的体压分布应使坐骨部分承受的压力最高，有坐骨周围扩展到臀部外围，压力逐渐降低，直到与座垫前沿接触的大腿下平面趋于最低值。靠背上的体压分布应以肩胛骨和腰椎骨两部分的压力最高，这就是靠背设计中的“两点支承”。图3在靠背的两点支承中，上面支承点是为肩胛骨提供依靠，称为肩靠。它的位置相当于5-6节胸椎之间的高度。下面支承点是为腰曲部分提供依靠，成为腰靠。腰靠的位置一般相当于第4-5节腰椎之间的高度，而不是腰椎的中部。对不同用途
5、的座椅，两点支承的作用也不一样。以乘坐休息为主的乘客座椅，应着重保证舒适的乘坐姿势，此时靠背和座垫之间的倾角以115较为合适。此时由于身体向后倾斜，只要肩胛部分支撑稳靠也就能的到舒适的效果。所以，肩靠起主要作用。对于以直坐工作为主的司机座椅，由于直坐时人体靠背几乎接触不到靠背，两点支承只剩下腰垫能起到支承作用。在此情况下，腰垫不仅在直坐是起到保护腰椎与缓和腰曲拉伸的作用，而且在需要休息而向后舒展上体时，由于腰垫的合理支撑，还能起到迅速恢复工作时所受的腰曲变形的作用。综上所述，对乘客座椅来说，肩靠起主要作用，司机座椅则应着重于腰垫的设计。三、 座椅的几何参数座椅的主要几何参数有座椅高、坐垫宽、坐
6、垫深、靠背高、体腿夹角等。如下表（限于小轿车）座垫-靠背夹角（）座垫后倾角（）座椅高座垫宽座垫深靠背高司机座椅1001230-3548-5240-4245-50乘客座椅105-1156-744-4842-4542-4553-56 司机作用在踏板上的力也随座垫与靠背的倾角和座椅高度而变化。座椅较高以及座垫与靠背的倾角较小，则此力也较大。当座椅座垫倾角很小时，驾驶员几乎是将腿伸直来踩踏板；当靠背倾角减小时（即靠背和座垫的夹角接近90时），司机的背部就获得了可靠的支撑；当座椅较高时，司机的腿和踏板支杆几乎可形成一条直线，因此，在离合器或制动器传动机构沉重的汽车上，如大客车或重型载货汽车，就应设计较高的座椅，而座垫与靠背倾角宜选较小值。 如下图4所示，踏板位置相对于座垫高度和相对称平面的横向位置对踏板力的影响。显然，使司机可以施加最大作用力的踏板位置同时也是最舒适的位置。图4 踏板位置(相对于座椅)对司机施于踏板上的作用力的影响
