舒适性是汽车的主要性能之一,不合理生物力学载荷是驾驶人腰部不舒适、腰背痛高发的关键诱因。本文创建了可求解腰部关节力、肌肉力的驾驶人肌肉骨骼生物力学模型,从生物力学载荷的角度开展了驾驶人姿势、振动舒适性的研究。所建立的仿真研究方法,为定量评价和预测不同姿势、振动下驾驶人的腰部舒适性奠定了理论基础,对提高汽车的舒适性设计具有重要工程应用价值。基于Christophy(2012)脊柱模型,本文建立了驾驶人肌肉骨骼生物力学基础模型,并通过对椎间软组织、腹横肌、腹压等的建模改进模型。本文提出了一种高效率椎间相对平移迭代优化求解算法,对具有平移转动耦合刚度椎间软组织的模型,可以根据椎关节角求解所需毫米级椎间相对平移量;提出了一种椎间软组织刚度修正算法,在椎间软组织刚度数据不完整的条件下,根据椎关节角对各椎间软组织的刚度进行修正,提高模型的求解精度。考虑腹横肌等腹部肌肉收缩产生腹压的内在机制,本文依据腹横肌临床解剖数据在OpenSim生物力学平台上开展了腹横肌建模工作,并创建了一种基于静态优化,可仿真求解不同姿势或运动下人体腹压值的算法,计算结果与不同姿势、负重下的腹压测量值具有趋势一致性。将座椅支撑人体的接触负载等效为“肌肉力”,通过静态优化方法实现其仿真求解,并利用驾驶人-座椅接触体压数据验证了算法的准确性。本文建立了驾驶人姿势舒适性研究硬件平台,将其于OpenSim生物力学平台中重现,为研究驾驶人姿势舒适性提供了软硬件研究基础。基于该平台,本文进一步开展了腰靠支撑、人体尺寸、躯干姿势等对驾驶人腰部负载的影响研究,发现腰部生物力学载荷下降是腰部舒适性提高的内在机制。本文测量了等幅扫频正弦振动下驾驶人腰背部竖脊肌的表面肌电,发现其峰值出现在驾驶人-座椅系统共振频率附近,表明共振频率附近人体神经系统对肌肉响应的调节最为积极。基于两自由度驾驶人简化模型分析坐姿驾驶人垂向振动特性,发现神经反馈调节控制下的肌肉系统对人体的振动特性具有显著影响。本文进一步在OpenSim仿真平台上建立骨骼肌-神经系统腱反射PD控制模型,并将其集成于驾驶人肌肉骨骼生物力学模型,发现肌肉激活度在人-椅系统共振频率附近的振动刺激下响应最高。肌肉的振动响应同时受牵拉幅值与牵拉速度的影响,但主要与牵拉幅值相关。