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【摘 要】 汽车座椅的人机工程学运用至关重要，人机工程学设计能够使座椅舒适性、安全性得到提高并让汽车座椅更加符合人体特征，人机工程学在汽车座椅设计中的应用是人与座椅的完美统一，真正体现出人机工程学在汽车座椅设计中的重要性。本文中对座椅的功能设计与驾驶座椅设计的安全性等内容进行了分析，以供参考。
【关键词】 汽车驾驶座椅；人机工程学设计；功能设计；安全性设计
人机工程学是近年兴起的一门综合性强的交叉学科，它着重于研究人、机、环境相互作用和关系的规律。以此优化人、机、环境系统的一门边缘学科。其目的是让人在使用机械的过程中感到“安全、健康、舒适、高效”。一个性能优良的汽车座椅主要取决于以下五个方面：
第一点，座椅与人体的人机界面能否为人提供舒适而稳定的坐姿。
第二点，驾驶员（或乘坐人）、座椅、车辆系统能否有效地隔离或衰减来自路面不平度的激励而产生的震动以及驾驶员或乘坐人所承受的全身震动负荷低于规定限值。
第三点，驾驶员（或乘坐员）、座椅、驾驶室系统的几何位置关系能否为驾驶员提供良好的视野。
第四点，能否为驾驶员提供一个相对于各种操纵机构的合适位置，使他能方便地进行操作。第五点，能否提高驾驶人员的安全系数，当发生碰撞或翻车事故时，让驾驶员安全停留在驾驶座椅上。
一、座椅设计
（一）座椅的功能设计
1、坐垫
坐垫的主要设计参数为坐垫倾角与坐垫深度。坐垫倾角应满足安全性与舒适性，通常在2°～10°之间。坐垫深度首先应充分利用靠背，再使臀部得到适当支撑。坐垫深度过大会使身体前移而腰部不能得到充分支撑，引起疲劳；坐垫深度过小会造成腿部得不到相应的支撑引起疲劳，一般取400～480mm。在此设计中，坐垫倾斜角度设定为5°，坐垫深度设定为450mm。
2、座椅骨架
座椅强度指的是座椅骨架强度，其属于汽车整车强制认证检测项目之一，应符合GB15083-2006。根据成本、强度要求、技术要求等条件，本设计采用钢质材料焊接而成。
3、头枕
设计头枕的目的是缩短在交通事故中驾驶员头部的变化距离，从而保护颈椎，并减少驾驶员颈部在驾驶中的疲劳程度，保证驾驶员的舒适性。
4、靠背
靠背强度与造型为靠背设计主要考虑的技术参数。靠背造型主要是使人体背部肌肉得到放松与乘坐人员的休息使用，所以靠背造型应符合人体曲线，靠背倾角应为可调式。根据要求，此座椅靠背倾角能在100°～115°内调节。
（二）人机工程学在本设计中的应用
1、人机工程学对汽车座椅的要求
贴合感：座椅靠背、坐垫符合人体形状，使其有较大的接触面积，增加舒适度。横向稳定性：座椅能够承受一定的侧向力，使人体受到侧向力作用时有所支撑。背部和腰部的合理支承：汽车座椅应有合适的形状与位置对脊柱有所支撑。各部合适的软硬感：座椅的作用是对乘坐人员提供支撑，其表面硬度应适中。
2、座椅的结构参数
座椅的舒适性一般包含操作舒适性、坐姿舒适性、振动舒适性三方面。驾驶座的操作舒适性和坐姿舒适性加之乘员座的坐姿舒适性则常通过座椅的尺寸参数和结构得到一定程度的保证，而震动舒适性却不能只靠尺寸参数来保证。确定座椅尺寸结构参数时可以参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值
3、座椅的空间位置布局
座椅空间的位置要保证驾驶员乘坐舒适性，同时还要满足人体的布置要求。同时要考虑座椅所受压力分布。坐姿体压分布是影响座椅舒适性的主要因素。人乘坐座椅时，大概身体重量的80%通过背部及臀部作用在座椅表面上。座椅受力分布如图1所示。
4、座椅的设计要求
有良好的静态特性，即座椅的形状尺寸应与人体的舒适性坐姿能够相吻合。座椅能够调整尺寸大小与并改变位置，从而使驾驶员乘坐既舒适稳定又操作方便。同时还要保证座椅有良好的动态特性，来减弱车体因运动产生的冲击和振动，能使驾驶员在长途驾车中不会有过度疲劳的感受。保证驾驶座椅静态舒适性的主要因素为以下几类：（1）座椅的位置要与其驾驶空间相协调，便于人员作业；（2）根据人体尺寸确定座椅尺寸；（3）为适合各种坐姿，座椅应能适当调节；（4）座椅表面所使用材料。由生物力学分析可知，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，保持上体与大腿间角在90°～105°。同时，小腿向前伸，大腿与小腿、小腿与脚掌之间也应达到一定角度。进行驾驶座椅设计，应充分考虑驾驶室特定的空间与环境。人体关节的舒适性是进行驾驶室设计的主要考虑因素，图2所示为驾驶室人体各关节之间的关系。
座椅的动态舒适性设计：汽车行进过程中震动是影响汽车座椅舒适性的首要因素。其中座垫的阻尼系数和刚度对有悬架的汽车座椅舒适性影响最大；对于非悬架座椅，座椅刚架结构的动态性能、阻尼系数及刚度对汽车座椅的舒适性影响最大。质量与摩擦等其他因素对汽车座椅的动态舒适性影响不大，故本设计将其予以忽略。综上所述可知，座椅刚度与阻尼系数对座椅的动态特性影响最为主要。地面的凹凸不平引起车辆随机震动和车身固有的机械震动是产生驾驶疲劳的主要影响因素。因此，设计时尽量减少人体的振动。具体措施如下：降低对人体最有影响的高频振动，驾驶座椅与汽车的共振，减弱震动的传递；降低乘员10Hz附近的振动传递率。基于上述汽车座椅舒适性评价指标，首先对大量人员做出实验研究使用座椅时对座椅的压力分布，图3所示为最终压力分布结果。
（三）在座椅设计中应用人体模板
为了评价和了解轿车的人机工程学设计，调查轿车驾驶室内首要人机工程学的设计参数，咱们一般要使用人体模板。在剖析评价、调查研讨、实验设计人机体系过程中，用人体参数为根底树立的人体模型，它能够极好地用来描绘力学特性和人体形态特征。在车身安置中最常用到的是SAEJ826人体模板，这种人体模板是依据人体丈量数据进行处理和挑选而得到的标准人体尺度来制造的。将人体模板置于1∶1模型或样车的工作空间内，或将二维人体模型置于设计图纸的有关方位，可用于校核设计的可行性和合理性。联系精确的人体模板中各种首要的人体参数，调查轿车室内首要人机工程学设计参数。按照必定的经历理论，依据人体模板的标准参数，包含功用尺度、人体静态尺度、工作尺度等，确定相应的座椅方位、轿车车厢空间、转向盘、扶手、控制台等的设计参数。详细分类上首要是人体的舒服性设计参数（座椅、室内空间等），操作性设计参数（方向盘、控制台、扶手、脚踏板等）以及安全性设计参数等。
二、驾驶座椅设计的安全性
（一）座椅主动安全性
轿车驾驶座椅避免事端发作的才能称为自动安全性。为了满意自动安全性的使用需求，轿车驾驶席的设计要从怎么减轻驾驶员的疲惫进行剖析设计。从为驾驶员供给舒服安全的工作环境动身，思考合理的坐垫上压力散布、座椅的尺度设计、靠背上遭到的压力等，从而减轻疲惫。
（二）座椅被迫动安全性
当发作事端时，维护乘员的才能称为被迫安全性。在被迫安全性设计中，驾驶员的座椅相当重要，应当重点思考。座椅被迫安全性设计应到达以下需求：发作事端时，应当将对驾驶员的损伤程度降到最低；当车辆发作事端时，驾驶员要坚持住必定的坐姿，这样才能使约束设备表现杰出的效能；发作事端损害时，避免其它车辆进入到驾驶空间，对驾驶员形成损伤。
（三）安全性措施
提高安全性的办法：加大座椅骨架强度，以满意车辆驾驶席强度的需求；装备安全带，在发作紧急刹车或正面磕碰事端时维护驾驶员；靠背和坐垫材料应具有必定的阻燃需求，避免温度过高时发作自燃。
三、结束语
在汽车的驾驶过程中汽车座椅的舒适性、安全性以及对汽车的操作便捷性十分重要。因此现代汽车座椅的设计，应从人机工程学出发，寻求“人、机、环境”完美结合。在现代汽车设计中运用人机工程学理论，使驾驶员有一个安全舒适、操作方便的工作空间，可提高驾驶员的工作效率并降低事故发生率。
参考文献：
[1]穆春虹，孔珊珊.汽车驾驶座椅的人机工程学设计[J].黑龙江科技信息，2010，20：2+165.
[2]马国忠，张学尽.汽车驾驶用座椅的抗疲劳人机工程设计[J].人类工效学，2004，03：34-36.
[3]陈明华.基于人机工程学汽车驾驶模拟器座椅的设计[J].淮阴工学院学报，2007，03：86-88.
[4]马广韬，柳天.基于人机工程学的轿车驾驶室座椅研究[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2013，04：329-331.
【关键词】 汽车驾驶座椅；人机工程学设计；功能设计；安全性设计
人机工程学是近年兴起的一门综合性强的交叉学科，它着重于研究人、机、环境相互作用和关系的规律。以此优化人、机、环境系统的一门边缘学科。其目的是让人在使用机械的过程中感到“安全、健康、舒适、高效”。一个性能优良的汽车座椅主要取决于以下五个方面：
第一点，座椅与人体的人机界面能否为人提供舒适而稳定的坐姿。
第二点，驾驶员（或乘坐人）、座椅、车辆系统能否有效地隔离或衰减来自路面不平度的激励而产生的震动以及驾驶员或乘坐人所承受的全身震动负荷低于规定限值。
第三点，驾驶员（或乘坐员）、座椅、驾驶室系统的几何位置关系能否为驾驶员提供良好的视野。
第四点，能否为驾驶员提供一个相对于各种操纵机构的合适位置，使他能方便地进行操作。第五点，能否提高驾驶人员的安全系数，当发生碰撞或翻车事故时，让驾驶员安全停留在驾驶座椅上。
一、座椅设计
（一）座椅的功能设计
1、坐垫
坐垫的主要设计参数为坐垫倾角与坐垫深度。坐垫倾角应满足安全性与舒适性，通常在2°～10°之间。坐垫深度首先应充分利用靠背，再使臀部得到适当支撑。坐垫深度过大会使身体前移而腰部不能得到充分支撑，引起疲劳；坐垫深度过小会造成腿部得不到相应的支撑引起疲劳，一般取400～480mm。在此设计中，坐垫倾斜角度设定为5°，坐垫深度设定为450mm。
2、座椅骨架
座椅强度指的是座椅骨架强度，其属于汽车整车强制认证检测项目之一，应符合GB15083-2006。根据成本、强度要求、技术要求等条件，本设计采用钢质材料焊接而成。
3、头枕
设计头枕的目的是缩短在交通事故中驾驶员头部的变化距离，从而保护颈椎，并减少驾驶员颈部在驾驶中的疲劳程度，保证驾驶员的舒适性。
4、靠背
靠背强度与造型为靠背设计主要考虑的技术参数。靠背造型主要是使人体背部肌肉得到放松与乘坐人员的休息使用，所以靠背造型应符合人体曲线，靠背倾角应为可调式。根据要求，此座椅靠背倾角能在100°～115°内调节。
（二）人机工程学在本设计中的应用
1、人机工程学对汽车座椅的要求
贴合感：座椅靠背、坐垫符合人体形状，使其有较大的接触面积，增加舒适度。横向稳定性：座椅能够承受一定的侧向力，使人体受到侧向力作用时有所支撑。背部和腰部的合理支承：汽车座椅应有合适的形状与位置对脊柱有所支撑。各部合适的软硬感：座椅的作用是对乘坐人员提供支撑，其表面硬度应适中。
2、座椅的结构参数
座椅的舒适性一般包含操作舒适性、坐姿舒适性、振动舒适性三方面。驾驶座的操作舒适性和坐姿舒适性加之乘员座的坐姿舒适性则常通过座椅的尺寸参数和结构得到一定程度的保证，而震动舒适性却不能只靠尺寸参数来保证。确定座椅尺寸结构参数时可以参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值
3、座椅的空间位置布局
座椅空间的位置要保证驾驶员乘坐舒适性，同时还要满足人体的布置要求。同时要考虑座椅所受压力分布。坐姿体压分布是影响座椅舒适性的主要因素。人乘坐座椅时，大概身体重量的80%通过背部及臀部作用在座椅表面上。座椅受力分布如图1所示。
4、座椅的设计要求
有良好的静态特性，即座椅的形状尺寸应与人体的舒适性坐姿能够相吻合。座椅能够调整尺寸大小与并改变位置，从而使驾驶员乘坐既舒适稳定又操作方便。同时还要保证座椅有良好的动态特性，来减弱车体因运动产生的冲击和振动，能使驾驶员在长途驾车中不会有过度疲劳的感受。保证驾驶座椅静态舒适性的主要因素为以下几类：（1）座椅的位置要与其驾驶空间相协调，便于人员作业；（2）根据人体尺寸确定座椅尺寸；（3）为适合各种坐姿，座椅应能适当调节；（4）座椅表面所使用材料。由生物力学分析可知，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，保持上体与大腿间角在90°～105°。同时，小腿向前伸，大腿与小腿、小腿与脚掌之间也应达到一定角度。进行驾驶座椅设计，应充分考虑驾驶室特定的空间与环境。人体关节的舒适性是进行驾驶室设计的主要考虑因素，图2所示为驾驶室人体各关节之间的关系。
座椅的动态舒适性设计：汽车行进过程中震动是影响汽车座椅舒适性的首要因素。其中座垫的阻尼系数和刚度对有悬架的汽车座椅舒适性影响最大；对于非悬架座椅，座椅刚架结构的动态性能、阻尼系数及刚度对汽车座椅的舒适性影响最大。质量与摩擦等其他因素对汽车座椅的动态舒适性影响不大，故本设计将其予以忽略。综上所述可知，座椅刚度与阻尼系数对座椅的动态特性影响最为主要。地面的凹凸不平引起车辆随机震动和车身固有的机械震动是产生驾驶疲劳的主要影响因素。因此，设计时尽量减少人体的振动。具体措施如下：降低对人体最有影响的高频振动，驾驶座椅与汽车的共振，减弱震动的传递；降低乘员10Hz附近的振动传递率。基于上述汽车座椅舒适性评价指标，首先对大量人员做出实验研究使用座椅时对座椅的压力分布，图3所示为最终压力分布结果。
（三）在座椅设计中应用人体模板
为了评价和了解轿车的人机工程学设计，调查轿车驾驶室内首要人机工程学的设计参数，咱们一般要使用人体模板。在剖析评价、调查研讨、实验设计人机体系过程中，用人体参数为根底树立的人体模型，它能够极好地用来描绘力学特性和人体形态特征。在车身安置中最常用到的是SAEJ826人体模板，这种人体模板是依据人体丈量数据进行处理和挑选而得到的标准人体尺度来制造的。将人体模板置于1∶1模型或样车的工作空间内，或将二维人体模型置于设计图纸的有关方位，可用于校核设计的可行性和合理性。联系精确的人体模板中各种首要的人体参数，调查轿车室内首要人机工程学设计参数。按照必定的经历理论，依据人体模板的标准参数，包含功用尺度、人体静态尺度、工作尺度等，确定相应的座椅方位、轿车车厢空间、转向盘、扶手、控制台等的设计参数。详细分类上首要是人体的舒服性设计参数（座椅、室内空间等），操作性设计参数（方向盘、控制台、扶手、脚踏板等）以及安全性设计参数等。
二、驾驶座椅设计的安全性
（一）座椅主动安全性
轿车驾驶座椅避免事端发作的才能称为自动安全性。为了满意自动安全性的使用需求，轿车驾驶席的设计要从怎么减轻驾驶员的疲惫进行剖析设计。从为驾驶员供给舒服安全的工作环境动身，思考合理的坐垫上压力散布、座椅的尺度设计、靠背上遭到的压力等，从而减轻疲惫。
（二）座椅被迫动安全性
当发作事端时，维护乘员的才能称为被迫安全性。在被迫安全性设计中，驾驶员的座椅相当重要，应当重点思考。座椅被迫安全性设计应到达以下需求：发作事端时，应当将对驾驶员的损伤程度降到最低；当车辆发作事端时，驾驶员要坚持住必定的坐姿，这样才能使约束设备表现杰出的效能；发作事端损害时，避免其它车辆进入到驾驶空间，对驾驶员形成损伤。
（三）安全性措施
提高安全性的办法：加大座椅骨架强度，以满意车辆驾驶席强度的需求；装备安全带，在发作紧急刹车或正面磕碰事端时维护驾驶员；靠背和坐垫材料应具有必定的阻燃需求，避免温度过高时发作自燃。
三、结束语
在汽车的驾驶过程中汽车座椅的舒适性、安全性以及对汽车的操作便捷性十分重要。因此现代汽车座椅的设计，应从人机工程学出发，寻求“人、机、环境”完美结合。在现代汽车设计中运用人机工程学理论，使驾驶员有一个安全舒适、操作方便的工作空间，可提高驾驶员的工作效率并降低事故发生率。
参考文献：
[1]穆春虹，孔珊珊.汽车驾驶座椅的人机工程学设计[J].黑龙江科技信息，2010，20：2+165.
[2]马国忠，张学尽.汽车驾驶用座椅的抗疲劳人机工程设计[J].人类工效学，2004，03：34-36.
[3]陈明华.基于人机工程学汽车驾驶模拟器座椅的设计[J].淮阴工学院学报，2007，03：86-88.
[4]马广韬，柳天.基于人机工程学的轿车驾驶室座椅研究[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2013，04：329-331.