汽车驾驶座椅的人机工程学设计

科赫

关键词：人机工程；汽车设计；座椅引言

汽车在行驶中，驾驶员坐在座椅匕对汽车进行操纵，汽车座椅的舒适性、安全性和在座椅上易于

科１技ｌ论｜坛

汽车驾驶座椅的人机工程学设计

穆春虹孔珊珊

（哈尔滨松花江汽车内饰件有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００６０）

摘要：运用人机工程学原理，讨论了汽车座椅设计过程中应考虑的人机因素。针对汽车驾驶座椅，从人体模板应用、生物力学、机械振动、作业空间等角度分析了驾驶疲劳的成因。从座椅的静态特性和动态特性论述了汽车驾驶座椅的人机工程设计。

２３＾体摸模板在车辆座椅设计中的应用。利用＾体暌版考察车辋往！内主要＾棚．

工程学设计参数，用以了解和评价汽车的人

操纵方向盘踏板和按钮开关等就显得十分重要在现代汽车产品设计中，应从』机工程学出庞寻求一

种‘‘人一机一环境”和谐、统一和踟词。如何运用人

机工程学原理，使现代汽车为驾驶员提供安全、舒

适、高效而又方便的工作空间＇ｉ圭卜步提高工作效率和降低事故发生系是目前汽车产品设计中值得深

入探讨的问题，同时＾机工程学因素也是企业提高其竞争力的手法之一。

１汽车人机工程设计的任务和要求

机工程设计。以＾体参数为基础建立的人体模型是描述＾体形态特征和力学特性的有效丑：具，是对人柳．系统进行考察研究、分析评价、试验设计不可缺少的重要辅助手段。目前ｓＥＡＪ８２６人体漠板是车身布置最常用

的（如图３），这种＾和懒是根据＾体测量

数据进行处理和选择而得到☆争际准＾体尺

图ｌ操纵件的手脚伸及性图２驾驶者的舒适性

寸来制ｒ乍的。将＾体莓濒置于１：ｌ模型或洋

车的作业空间内，或将二维＾体模型置于设计图纸的相关位置，可用于校核设汁的可行性和合理性。结合精确的＾体模版中各种主要的人体参数，按照—定的经验理论，考察

汽车的设计开发必须围绕以人为中心的人性

化前提展开。所以汽车人机工程设汁的任务就是开发出使驾驶者感到操作方便、高效、不易疲劳、舒适、安全的汽车产品。由于驾驶者身材各异，而—种汽车的布置尺寸只有—种，要使—种操纵件的布置能最大限度地满足不同身材驾驶者的手脚伸及性与

篱嚣谶兹蒜悉糍图，姒邮ｚ６人体模板

。

图４座椅各部位的受力分布

体摸板的标准参数，包括人体静态尺寸（主一要是坐寸）、功能尺寸（坐姿活动范围尺寸）、

姿势舒适性的要求，必须对人机工程进行仔细研

究。例如，同是操纵油门踏板，高个子驾驶者出暖个的座椅要靠后—些，但ｆ电ｆ『１的手臂和腿的长度相差并不大，因此，高大的男人比娇小的女人更不易触

作业尺寸（主要是手部、脚部的力学参数）

等，确定相应的汽车车厢空间、座椅位置、转

型盘端台、扶手等没计参数。具体分类匕

主要是＾体的舍ｊ：ｊ重性设计参数（座椅、室内

空问等），操作性没汁参数（方向盘、控制台、扶手壕４踏板等）以及安全性没汁参数等。

２４座椅布置。根据＾体的舒适性坐姿

和汽车设计对人体的布置要求对座椅进行图５舒适的坐姿关节角度布置并确定座椅与操纵装置的相对位置；按舒适坐

图６驾驶作业空间设计

到仪表板（如图１）。对操作姿态来说，通过试验研

究，有座椅、踏板和方向盘的位置以及驾驶姿势参

数的变ｆ｛：彳导到了驾驶者的舒适特Ｉ生坎口图２）ｏ

２汽车座椅的人机工程设计

２１座椅的人机工程学综合要求可归纳为：２１．１贴合感：要求座椅靠背和座垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状贴合。贴合感强的座椅将有利于改进接触面积和部位。２１２横向稳定性：汽车转弯时，人体承受横向加速度，为了提高乘员的身体保持性，要求座椅的侧面稍加高，以便两跨和大腿部能轻轻支承身体。２１３背部和腰部的合理支承：汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承，第一支承位于人体第５—６胸椎之间的高度

姿选择座椅的座面高度、座宽、座深、座硅莉俑、靠背

的高、靠背与变而夹角；按汽车中利用人体样板进行人体布置的原则，来确定座椅与操纵装置的相对

位置，确定出座椅与方向盘和加速踏板的相对位置，同时确定座椅的水平调节量和垂直滴节量。

２５人体压力在座椅上的分布。人体与座椅之间的压力分布称为坐姿的体压分布，坐姿的体压分布是影响乘坐舒适性的重要因素。＾就坐时，身体重量的大部分（约８０％）经过臀部、背部隆起部分及其附着的肌肉压在座椅面上。座椅各部位的受力分布如图４。

２６座椅的设计要求。２．６ｌ有良好的静态特性，即：座椅的尺寸和形状应使＾体具有合适的坐姿，良好的体压分布，触感良好，并能调整尺寸与位置，以保证乘坐稳定、舒适，操作方便。２６２有良好的动态特性，以缓和与衰减由车体传来的冲击和振动，保证驾驶员能较长时间工作而不感到疲劳。２６３结构紧凑，外形与色彩应美观、大方，与车体内饰相协调，尽可能减轻质量，降低成本，有良好的结构工艺性。

应＾．体的舒适性；ｅ座椅的位置要与其作业空间相协调，便于人员作业。由坐姿生物力学分析，最舒适

的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略向上后倾

斜，保持上体与六棚郅司角在９妒～１０５０。同时，，ｊ煺

向前伸，大腿与小腿、，Ｊ、腿与脚掌之间也应达到一定角度，进行驾驶座椅设计，不能不考虑驾驶室特

定的范围和环境。人体关节的铺刮剖吾斯亍驾驶室

设计的主要考虑因素，图５表示的是驾驶室＾体各关节之间的关系。另外，座椅饰面采用棉织品，因为棉织品具有良好的弹性和伸缩性，而且耐磨，具有良好的透气性和透视性。这些特点较之皮革、人造革等材料都要好。另外为了驾驶员的安全，座椅需要有好的稳定性。皮革和人造革虽然比较美观，擦

上，作为肩靠能减轻颈曲变形；第二支承设置在腰

曲部位，作为腰靠，能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。２１４各部合适的软硬感：座椅最重要的作用是支撑乘员的身体，不能只是—把安乐椅，表面硬—些的座椅不易使＾疲劳，但与身体不是特

拭起来比较方便，但是皮革的防滑脱效果差，在车

辆转弯或者紧急刹车的过程中给驾驶员带来不稳定的因素。所以综合考虑座椅饰面采用棉织品。由于汽车驾驶的特点，在驾驶座椅设计时还应考虑座椅与空间的协调问题，驾驶空间以坐姿空间为依

别贴合的硬座椅会压迫身体的某一部分，使疲劳感倍增。２１５振动舒透陛：与之相联系的是座椅的静

态刚度、共振频率及衰减特性。除Ｅ述要求外，汽车座椅不得有臀部滑落感、腹部压迫感、脊背部弓形感等。

２２磨倚的缗陶参数。汽车座椅的鲡置性通常包括振动舒适陛、坐姿舒适｜生和｝桑作舒适性。振动

舒适性一般不能只靠尺寸参数来保证，而驾驶席的坐姿舒适性和操作舒适性以及乘员席的坐姿舒适性则应通过座椅的结构和尺寸参数得到相应程度的保证。座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值加以确定。

２７驾驶座椅的静态舍ｊ：ｉ删十。座椅的静态

据。图６列出了驾驶作业！奎问设计暗ｑ主要指标。

２８驾驶座椅的动态舒适性设汁。驾驶座椅动态舒适性主要与振动特ｌ生洧关。对于＝有怒架的座椅系统，影响其动态特性的因素有痤垫的刚度和阻尼

系数，悬挂系统连接件的摩擦；对于非悬架座椅系

舒适性设计须考虑的因素很多，可以概括为以下基本原则：ａ座椅的形式和尺度与其功用有关；ｈ座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定；ｃ座椅可适当调节，以满足坐姿变换；ｄ座椅所使用的材料应适

统主要考虑座垫的刚度、阻尼以及座椅刚架结构的

动态性能。刚度决定座椅的共振频率，而阻尼系数决定座椅的振动衰减特

（下转１６５页）

一２一

科Ｉ教Ｉ文Ｉ化

科赫

好团的工作。

五要维护团结，加强修养。搞好团结，就要有好的涵养，就要胸怀宽广，既能够容纳别人的缺点，积极主动地帮助改正，又不嫉妒别人的长处，而是虚心请教，共同进步。就要学会协调，善于沟通，既能团结团内同志拧成一股绳，又能团结团外力量为我所用。

结束语

科学发展观是高校共青团工作的根本的指导思想，广大团员干部应认真学习、深刻把握科学发展观的理论内涵和精神实质，并在实际工作中正确运用这一思想理论武器，把它渗透到工作的各个方面，使高校共青团成为培养学生坚持正确的政治方向，树立远大理想，具有爱国主义、集体主义、社会主义精神和蓬勃向上精神风貌的园地，成为实践科学发展观的坚强阵地，把广大青年学生培养成为有理想、有道德、有文化、有纪律的中国先进生产力的开拓者、中国先进文化的建设者、中国人民最根本利益的

维护者。

实践科学发展观，努力做好高校共青团工作

王峰

（青岛农业大学团委，山东青岛２６６１０９）

摘要：学习实践科学发展现。对于高校加强共青团建设，推动共青团工作的全面发展，具有十分重要的指导意义。本文就高校共青团在贯彻落实科学发展观的过程中应谊把握的几个方面做了阐述。

关ｔ词：科学发展现；团的建设；团干部队伍建设ｌ深入学习科学发展观。大力加强和改进高校共青团的建设。

１．１大力加强团的思想建设。高校是青年学生集中的地方，是传播先进思想和先进文化的重要场所，用科学发展观武装广大团员青年头脑。不断提高团员的理论素养和政治素质，是高校团组织的神圣使命。当前，国际形势跌宕起伏，复杂多变，各种矛盾错综复杂，各种思潮相互激荡，西方敌对势力对我国实施的“西化、分化”以及渗透往往是从思维比较活跃的学生开始的，因此，如何用先进的思想道德文化更有效、更扎实、更深入地影响、引导学生，是摆在高校团组织面前的新课题、新挑战。团组织应充分发挥团结、教育和引导学生的核心作用，突出“育人”主题，用马克思主义牢牢占领学生思想政治教育这个阵地。

１．２大力加强团的组织建设。圃组织要在广大学生中体现先进性，必须以科学发展观为指导，大力探索团建理论创新、组织设置刨新、制度建设创新、工作方式创新，为高校共青团工作奠定坚实的组织基础。坚持“巩固传统阵地与开辟新的战场”双管齐下，“建立团的组织与建立以团的组织为核心的其他组织”双轨并行，力求团的覆盖面有新的拓展，团的凝聚力、战斗力有新的增长，进一步巩固党在学生中的基础，使高校共青团工作提升一个新的水平。

１．３大力加强团的作风建设。加强和改进团的作风建设，必须以观念更新为先导。高校是学生知识分子最集中的地方，是培育先进人物和拔尖人才的重要基地。服务大局，服务学生，想学生之所想，急学生之所急，为广大学生成才铺路搭桥，是高校团组织的首要任务。广大学生赞成不赞成，满意不满意，是检验团的工作作风是否转变的重要依据。当前，学习成材是广大团员学生的根本需求和根本利益所在，是高校共青团服务学生的重要途径，实事求是、真抓实干，组织和开展丰富多彩的文化和科技活动，是高校团组织凝聚和教育团员学生的有效形式。在开展活动的过程中，一定要克服短期行为和形式主义，不断创新活动的内容和方式，周密策划。精心组织务求实效。只有这样，才能把高校共青团工作落到实处。

２努力实践科学发展观，大力加强高校共

青团干部队伍建设。

定建设有中国特色社会主义的信念。还要学习经济、法律、科技等方面的知识，学习做好工作所必需的一切知识，不断拓宽知识领域，提高自身的思想文化素质。同时要积极投身实践，努力提高运用理论指导实践、解决现实问题的能力，做到学与用、知与行、说与做的统一。

二要爱岗敬业，勇于奉献。培养对本职工作的感情，增强责任心，强化使命感，把主要精力放在工作上，脚踏实地，兢兢业业。要自重、自省、自警、自励，耐得住寂寞，经得住平淡，抵得住各种诱惑，始终保持对高校共青团事业和本职工作的满腔热情。在利益得失面前，正确处理个人与集体、个人与群众、个人与组织的关系，重奉献，轻索取，胸怀全局，放眼长远。

三要转变作风，艰苦奋斗。要全面加强思想作风、工作作风、领导作风、生活作风和学风建设，抓落实，求深入，重实效，坚决反对形式主义和短期行为。坚持和发扬艰苦奋斗的优良传统，自觉抵制拜金主义、享乐主义的侵蚀。

四要磨练意志，提升人格。在困难面前不退缩，知难而进。树立正确的利益观、荣辱观、道德观、人生观，追求积极向上的生活情趣，堂堂正正做人，清清白自傲事，带头弘扬新风正气，坚决抵制歪风邪气，坚决同各种消极腐败现象做斗争，“以德治团”，靠精神力量和人格魅力做

作者简介：王峰：（１９８０～），男，山东烟台人，学士，助教，青岛农业大学团委副书记。

责任编辑：孙兆杰

（上接２页）性。虽然座漪系统的质量ｆｎ结构

连接件的摩擦会影响整个系统的动态性能，但由于质量和摩擦受其他因素限制而不会变化太大，所

以，刚度参数与阻尼系数就成为影响整个蜜倚系统动态性能的主要因素。影响驾驶疲劳的振动主要是

行驶中因道路凸凹不平而引起车辆随机振动和车辆本身的机械振动。驾驶员收到纵向、横向及垂直方向的直线振动，以及绕这３个方向的角振动。其中垂直振动和绕纵、横坐标轴的角振动对人体的影

响较大。振动通过座椅传递到人体的臀部Ｊ舌背部

能使座椅符合人体需求，砂而保证乘坐和驾驶的舒适性和行车安全性，以创造出更适合＾、类使用的汽车。未来的汽车！四将走进每个家庭，而狗合＾、初．工程、人性化的没计是最实在，同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与产品完美币啦群ｌｇ结合，使＾性化的设计真正体现出对＾的尊重和搀氏

参考文献

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【２闻一呜，毛恩末车辆人杠正程学呻北京：北京理

工大学出版社。１９９９．

【习周美玉．工业设计应用工程学【ＭＩ北京：中国轻工业出版社。２００１．

而引起全身性振动。因此，在设计汽车座倚时应尽量隔离人．钵舄晒郸ｌｌ辰动。在座摘设计中可采取如下措施：减小座椅共振频率，减低对＾、体最有影响的

高频区；降赡恻蒯辰亏捕谴率；降低乘员１０Ｈｚ

附近的振动传递率，以减轻弹簧以下的共振的影响和减少来自座椅靠背的高频振动；把路面—轮胎、

网袁修干，庄达民人瓤工程Ｄ田北京：北京航空舷天

大学出版社，２００２

高校共青团实践科学发展观，团干部自身素质是关键，团干部必须努力提高理论水平和思想修养，不断增强为人民服务的本领，善于从政治上正确判断形势和把握大局，善于在复杂条件下开展工作，永远走在实践科学发展观时

代潮流的前列。

悬．溧、座椅一人三者看竹１０噶韩幻℃动力学系统，

四黄斌，蒋祖华，严隽蟪汽车座椅系统动撕遗挂的研究综述叽汽蝌技，２００１，１０（６）：１３２１６

１６邴伏，杨学涵人因工程学【坶沈阳：东北大学出版

社．２００１．

ｒ７ＩＩｍｙＡＩｉ＇，朱涛译．人体工程学图解—没计中的人

盼艮燃。另外，对于座椅的动态特陛按照传人

环境，这些都翘晚臣孽睫疲劳的重要措施。

３结论

综ｔ所述，＾机工程学应用于汽车座椅没计，

寻求在各种路面随机输入情况下使乘员不易疲劳

人体的加速度均方根最，Ｊ游目标进行优化，与汽车

的其他撅统相匹配，使＾体处于更合适的振动

体因ｊ疆Ｍｍ京：中国建筑工业出版社，１９９＆

陶温吾凡，汽车人体工程学呻长春：吉林科教出版

社．１９８７．

责任编辑：孙兆杰

一要努力学习，勤于实践。要认真学习党的基本理论知识，牢固树立共产主义的理想，坚

一１Ｉ晦一

汽车驾驶座椅的人机工程学设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

穆春虹， 孔珊珊

哈尔滨松花江汽车内饰件有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060黑龙江科技信息

HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION2010，""(20)0次

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在人机工程原理和汽车理论的基础上,我们利用多级模糊综合评价模型建立了汽车设计人机工程综合评价模型,并采用 EJB( EnterpriseJavaBeans)技术加以实现.

2.学位论文 柴春雷 基于驾驶姿势预测模型的人机工程设计技术研究 2005

随着汽车的日益普及，由驾驶引起的健康问题引起了越来越多的关注。如何改进和完善汽车设计，以满足不断发展的用户使用需求，已成为当今汽车设计人性化发展的重要研究课题之一。

当前的汽车设计普遍采用数字化技术，驾驶姿势成为虚拟世界里考察作业过程合理性的基本单位，不管是静态作业还是动态操作，对驾驶员操作的分析评价最终都可以量化为对驾驶姿势的检验。因此，驾驶姿势预测模型成为连接驾驶员和车辆的中间环节，通过对驾驶姿势预测模型的研究，进而研究在此之上的计算机辅助人机工程技术，是解决汽车人性化设计的有效手段。

驾驶姿势通常是指驾驶员在特定的驾驶环境中为完成驾驶任务所采取的姿势，驾驶姿势预测模型即要建立关于驾驶姿势及其影响因素关系的定性或者定量数学表达。

本文的研究工作主要集中在以下几方面：(1)建立了驾驶仿真平台，通过实验研究了驾驶舱内踏板、方向盘、座椅和人体参数对驾驶姿势的影响。 (2)从统计学的角度出发，研究了驾驶空间内座椅、方向盘、踏板和驾驶姿势之间的定量关系模型，进而建立了驾驶姿势预测模型。该模型可以根据驾驶舱设计元素和驾驶员人体参数计算驾驶姿势。

(3)分析了人体姿势控制的一般研究方法，通过实验研究了姿势选择的影响因子，以及影响因子重要度的比较情况。在此基础上，提出了驾驶姿势控制模型。

(4)根据上面所建立的姿势控制模型，定义了相应的价值函数，并将这些价值函数用到姿势预测算法中，采用遗传算法来处理姿势预测问题。将舒适度、重力势能和关节活动范围作为约束条件，使姿势预测符合人的生理特点，同时算法以人体数据为基础使姿势预测更加逼真。实验表明，该方法能有效解决驾驶作业空间中操纵某一点时的姿势预测问题。

(5)提出了基于姿势预测模型的计算机辅助人机工程的框架，研究了基于驾驶姿势预测的舒适度正向和反向推理模型，以及其它分析评价算法如静态受力、视域、可及度等问题。

(6)在国产CAAD软件CAXA平台上实现了一个计算机辅助人机工程原型系统。系统可以导入车辆模型，建立虚拟人体模型和人机环境，对车辆的人机因素进行分析和评价，验证了本文所提出的理论、方法与技术的正确性与可行性。

(7)对论文工作进行了概括性总结，并指出了理论和应用上有待进一步展开的研究工作。

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从与ACAD进行汽车设计的通常方式的相反角度出发,直接利用人体尺寸及舒适坐姿来确定汽车内室的布置尺寸,通过ADS语言调用人体参数和角度参数来进行计算、分析,最终绘制出人体样板和内室各部件的形位尺寸图.

4.会议论文 钟林 RAMSIS在汽车设计中的应用 2008

本文对RAMSIS在汽车设计中的应用进行了阐述。随着汽车行业的发展,与行驶的安全性、动力性相同,驾驶舒适性成为消费者选车的重要因素之一,决定了汽车厂商必须快速提高人机工程分析能力。RAMSIS软件是由德国汽车技术研究集团FAT及多家汽车公司(BMW、PORSCHE等)以及几个座椅生产厂家(KEIPER RECARO等)联合研制的,能够进行姿势预测、舒适度评价、驾驶视野、空间适应性分析以及静态力和疲劳度分析。

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运用人机工程学原理,讨论了汽车座椅设计过程中应考虑的人机因素.针对汽车驾驶座椅,从人体测量、生物力学、机械振动、作业空间等角度分析了驾驶疲劳的成因.从座椅的静态特性和动态特性论述了汽车座椅的人机工程设计.

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