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摘要：本论文研究提出分裂式自适应座椅，即将座椅底板分为前后两部分，前部分为分裂设计由对称的两部分组成，来适应大腿的转向，减缓大腿的局部压力，用扭簧把分裂部分与后底板连接起来，通过一套从底板到坐垫的减震装置，使农机在行驶时，将农机自身及其外部对农机作用产生的震动消除，使驾驶员即使在一个动态的环境中也能够维持一个稳定的姿态，通过计算来选择并验证所选择弹簧。
关键词：座椅 舒适度 分裂式 减震 弹簧
【分类号】：S220.2
2 设计原理及结构
2.1设计原理
驾驶员发生的大量运动都是由驾驶员不同的身体部位承担的，根据雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐垫体压分布图，即在坐骨处压力最大，像四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值，来分布选择弹簧，采用除中径不同其他都相同的压簧，使其即使承受不同的压力也能发生相等的形变，达到均匀承载，刚度相等的目的，驾驶员发生的大量运动都是由驾驶员不同的身体部位承担的，不同的坐姿、不同的转向以及转向幅度的不同都将给大腿不同的压力，为了使驾驶员在向前看与想后看，不同的转向对大腿所施加的压力相等，将底板分为三部分，即将座椅底板前后两部分，前部分为分裂设计又分为两部分，用扭簧把分裂部分与后底板连接起来，在驾驶员转向时，通过扭簧的形变，来卸去腿部对压簧施加的一部分力来缓解压力。
图1 体压分布图
2.2结构设计
驾驶座椅设计的主要参数有：座垫深度、座垫宽度、座垫高度、座垫角度、座垫与靠背的夹角、靠背宽度、靠背高度。设计原则的依据是：座垫、靠背的造形和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳；骨架及各机构应能满足强度（安全）要求和使用要求，通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度，使大部分人处于舒适状态。尺寸的的确定是根据国家标准GB10000一88《中国成年人人体尺寸》按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。人体的主要尺寸包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等6项
椅面宽度：通常以女性臀宽尺寸的第95百分位数进行设计，以满足最宽人体的需要。椅面宽度一般可取400～500cm。椅面深度：不宜过深，应以坐姿的第5百分位数进行设计[12]，通常可取350～450cm。
座椅面倾角：由于驾驶员工作时身体需向前倾，所以倾角不宜过大，可取4°～6°
最终确定底板尺寸：总长：460mm，总宽：415，裂开部分长：180mm裂开部分中间隔断宽：60mm
2.3弹簧的选择与计算
压簧采用的为油淬火回火碳素弹簧钢丝B类
查表得：弹性模量E=196×10 3MPa
切变模量G=78.8×10 3MPa
表1 弹簧参数
（单位：mm）
根据雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐垫体压分布图原理：坐骨处压力与周围压力相比，虽然逐级减少，但接近于2：1，由压簧1选择压簧2，压簧2与压簧1有相同的材质、相同的工作圈数、相同的材料直径
f1=8F1D1 3n1/Gd14
f2=8F2D23n2/Gd24
n1=n2
d1=d2
F1：F2=2：1
要使f1=f2
则D13：D23= （f1G d14/8 F1n1）： （f2G d24/8 F2n2）
=（1/F1）：（1/F2）
=1：2
∵ D1=25
∴ D2=31
圆柱弹簧稳定性计算
压簧受载后容易发现失稳现象如图5所示
图5 弹簧失稳
为了避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=Ho/D
b=Ho/D=100/25=4
弹簧两端均为回转端时，b≤2.6
弹簧两端均为固定端时，b≥5.3
弹簧一端固定一端回转时，b≤3.7
如果b大于上述数值时，必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr，一般F=Fcr/（2～2.5），临界载荷可按下列公式计算
CB为不稳定值，由下图查取
CB=0.21
C=D/d
k=F/f =Fd4/8D?n=Gd/8C?n
=7.88×103×5/8×53×10
=40
=0.21×40×100
=840N
通过计算：可以看出，弹簧确实有很好的减震作用，本论文所选择的弹簧，能够满足人机工程学以及弹簧的弹性，不会出现失稳的现象。
结论
本论文对座椅的设计，主要考虑座椅的安全和舒适，充分以人机工程原理为基础来确定人机尺寸和结构，创新点是座椅底座前半部分为分裂式设计，增加了臀部和大腿的自由度，并且座椅采用可调节等效弹簧刚度和等效阻尼系数的驾驶座位悬架系统，使驾驶员均匀受载并且能够有较为稳定的驾驶环境。
参考文献
[1]肖艳荣.座椅舒适度与人体工程学[M].北京：铁道车辆出版社.1997
[2] 大岛正光，疲劳的研究[M]。北京：同文书院，1978
关键词：座椅 舒适度 分裂式 减震 弹簧
【分类号】：S220.2
2 设计原理及结构
2.1设计原理
驾驶员发生的大量运动都是由驾驶员不同的身体部位承担的，根据雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐垫体压分布图，即在坐骨处压力最大，像四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值，来分布选择弹簧，采用除中径不同其他都相同的压簧，使其即使承受不同的压力也能发生相等的形变，达到均匀承载，刚度相等的目的，驾驶员发生的大量运动都是由驾驶员不同的身体部位承担的，不同的坐姿、不同的转向以及转向幅度的不同都将给大腿不同的压力，为了使驾驶员在向前看与想后看，不同的转向对大腿所施加的压力相等，将底板分为三部分，即将座椅底板前后两部分，前部分为分裂设计又分为两部分，用扭簧把分裂部分与后底板连接起来，在驾驶员转向时，通过扭簧的形变，来卸去腿部对压簧施加的一部分力来缓解压力。
图1 体压分布图
2.2结构设计
驾驶座椅设计的主要参数有：座垫深度、座垫宽度、座垫高度、座垫角度、座垫与靠背的夹角、靠背宽度、靠背高度。设计原则的依据是：座垫、靠背的造形和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳；骨架及各机构应能满足强度（安全）要求和使用要求，通过对座椅的前后上下、靠背的倾斜角度，使大部分人处于舒适状态。尺寸的的确定是根据国家标准GB10000一88《中国成年人人体尺寸》按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。人体的主要尺寸包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等6项
椅面宽度：通常以女性臀宽尺寸的第95百分位数进行设计，以满足最宽人体的需要。椅面宽度一般可取400～500cm。椅面深度：不宜过深，应以坐姿的第5百分位数进行设计[12]，通常可取350～450cm。
座椅面倾角：由于驾驶员工作时身体需向前倾，所以倾角不宜过大，可取4°～6°
最终确定底板尺寸：总长：460mm，总宽：415，裂开部分长：180mm裂开部分中间隔断宽：60mm
2.3弹簧的选择与计算
压簧采用的为油淬火回火碳素弹簧钢丝B类
查表得：弹性模量E=196×10 3MPa
切变模量G=78.8×10 3MPa
表1 弹簧参数
（单位：mm）
根据雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐垫体压分布图原理：坐骨处压力与周围压力相比，虽然逐级减少，但接近于2：1，由压簧1选择压簧2，压簧2与压簧1有相同的材质、相同的工作圈数、相同的材料直径
f1=8F1D1 3n1/Gd14
f2=8F2D23n2/Gd24
n1=n2
d1=d2
F1：F2=2：1
要使f1=f2
则D13：D23= （f1G d14/8 F1n1）： （f2G d24/8 F2n2）
=（1/F1）：（1/F2）
=1：2
∵ D1=25
∴ D2=31
圆柱弹簧稳定性计算
压簧受载后容易发现失稳现象如图5所示
图5 弹簧失稳
为了避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=Ho/D
b=Ho/D=100/25=4
弹簧两端均为回转端时，b≤2.6
弹簧两端均为固定端时，b≥5.3
弹簧一端固定一端回转时，b≤3.7
如果b大于上述数值时，必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr，一般F=Fcr/（2～2.5），临界载荷可按下列公式计算
CB为不稳定值，由下图查取
CB=0.21
C=D/d
k=F/f =Fd4/8D?n=Gd/8C?n
=7.88×103×5/8×53×10
=40
=0.21×40×100
=840N
通过计算：可以看出，弹簧确实有很好的减震作用，本论文所选择的弹簧，能够满足人机工程学以及弹簧的弹性，不会出现失稳的现象。
结论
本论文对座椅的设计，主要考虑座椅的安全和舒适，充分以人机工程原理为基础来确定人机尺寸和结构，创新点是座椅底座前半部分为分裂式设计，增加了臀部和大腿的自由度，并且座椅采用可调节等效弹簧刚度和等效阻尼系数的驾驶座位悬架系统，使驾驶员均匀受载并且能够有较为稳定的驾驶环境。
参考文献
[1]肖艳荣.座椅舒适度与人体工程学[M].北京：铁道车辆出版社.1997
[2] 大岛正光，疲劳的研究[M]。北京：同文书院，1978