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第8章汽車座椅設計 1 8 1汽車駕駛座椅設計的人機工程學原理8 2汽車駕駛座椅的調節(jié)方式8 3汽車座椅動態(tài)參數(shù) 2 3 8 1汽車駕駛座椅設計的人機工程學原理 4 5 一 人體坐姿的生理特點 1 人體脊柱形態(tài)頸椎 7節(jié)胸椎 12節(jié)腰椎 5節(jié)骶骨 5塊愈合 尾骨 4塊愈合 四個生理彎曲頸曲 腰曲 向前凸胸曲 骶曲 向后凸 6 7 2 靠背兩點支撐原理 腰靠 第4 5腰椎肩靠 第5 6胸椎 舒適駕駛坐姿 8 舒適駕駛坐姿 9 3 臀部壓力分布 舒適駕駛坐姿 單位 100Pa 10 4 舒適駕駛的關節(jié)角度 舒適駕駛坐姿 11 舒適駕駛坐姿 12 DIN33408推薦的轎車駕駛員關節(jié)角度 僅供參考 舒適駕駛坐姿 13 二 駕駛座椅設計的人機工程學原理 1 座椅的結構形式骨架彈簧軟墊座椅護面調節(jié)機構 14 汽車座椅的結構與要求 15 汽車座椅的結構與要求 16 汽車座椅的結構與要求 2 汽車座椅的人機工程學要求貼合感 座椅靠背和坐墊的形狀是否與人體背部 臀部 大腿底面形狀相貼合 側向穩(wěn)定感 汽車轉向行駛時乘坐者要能受到座椅左右的適當約束 避免人體橫向偏斜 腰椎依托感 要有良好的腰椎依托感 振動彈性感坐墊與靠背的軟硬感 軟硬應適中 其它 不得有臀部滑動感 腹部壓迫感及背部弓形感 17 汽車座椅的結構與要求 3 座椅的幾何參數(shù) 18 8 2汽車駕駛座椅的調節(jié)方式 由于駕駛員乘坐位置與周圍部件存在密切的人機關系 駕駛員座椅布置對駕駛員安全性 坐姿舒適性 視野和操作方便性具有重要的影響 是車室內部布置中的重要內容 19 1 調節(jié)方式加速踏板固定H點固定方向盤抓握點固定視點固定同時固定踵點及方向盤抓握點 20 對于駕駛員座椅 不僅要確定設計H點的位置和行程 還需確定合理的設計H點調節(jié)方式和調節(jié)軌跡 為座椅調節(jié)機構設計提供參考 所確定的H點位置是駕駛員下肢舒適的乘坐位置 與駕駛員坐姿密切相關 駕駛座椅的調節(jié)量 21 硬點尺寸H30是與座椅高度密切相關的重要尺寸 統(tǒng)計分析表明 不同類型的汽車 H30的取值不同 駕駛員姿勢隨著H30的增大呈一定的變化規(guī)律 對于A類車 H30通常在127 405mm之間 22 23 駕駛座椅的調節(jié)量 24 加速踏板踵點 AHP 在加速踏板未壓縮時人體模型的踵點在被壓塌的地板覆蓋件上的點 拇趾參考點 BOF 在側視圖上過AHP點作人體樣板鞋底的切線在該切線上離AHP點203mm處的一個點 踏板裝置角 在側視圖上踏板平面與水平面的夾角 踏平面角 駕駛員以正常駕駛姿勢踏在加速踏板上時在側視圖上鞋底平面與水平面的夾角 駕駛座椅的調節(jié)量 25 駕駛座椅的調節(jié)量 26 2 H點位移與座椅調節(jié)量的確定原則X97 5 936 6 0 613879Z 0 00186247Z2X95 913 7 0 672316Z 0 00195530Z2X90 885 0 0 735374Z 0 00201650Z2X50 793 7 0 903387Z 0 00225518Z2X10 715 9 0 968793Z 0 00228674Z2X5 692 6 0 981427Z 0 00226230Z2X2 5 687 1 0 895336Z 0 00210494Z2Xi 第i百分位身材駕駛員H點相對于加速踏板拇趾參考點的水平距離Z H點高度例 對于旅行車 選H點高度為350mm 適用級為90 求座椅的水平調節(jié)量 駕駛座椅的調節(jié)量 27 B類車 男女駕駛員比例50 50 駕駛座椅的調節(jié)量 28 B類車 男女駕駛員比例75 25 駕駛座椅的調節(jié)量 29 B類車 男女駕駛員比例90 10或95 5 駕駛座椅的調節(jié)量 30 3 座椅的其它調節(jié)量高度和水平調節(jié) 垂直方向 30 50mm 水平 100 160mm 每級10 20mm 大腿與腹部夾角 90 115度 坐墊傾角 5 10度或更大 靠背傾角 20 45度 坐墊剛度 根據(jù)駕駛員體重調節(jié) 保證固有頻率不變 駕駛座椅的調節(jié)量 31 汽車座椅的設計參數(shù) 參考 1 座椅的幾何參數(shù)座高 430 450mm座寬 500mm左右座深 450mm左右靠背角 100 115 范圍內 半臥姿乘客座椅靠背角可調至155 2 座椅的調節(jié)量高度和水平調節(jié) 垂直方向 30 50mm 水平 100 160mm 每級10 20mm 大腿與腹部夾角 90 115度 坐墊傾角 5 10度或更大 靠背傾角 20 45度 坐墊剛度 根據(jù)駕駛員體重調節(jié) 保證固有頻率不變 32 33 不同類型的車 對乘坐空間要求不同 應選用合適的人體模板 例如 有些家庭用車 前排用于夫婦乘坐 而后排則專門為兒童設計 此時可選用小尺寸的人體模板 乘客擱腳位置和腳的姿勢對前后座椅間距影響很大 考慮到舒適性和腿部空間要求 一般將乘客的腳布置在前座下面 并使乘客的膝蓋與前排靠背后面保持必要的間隙 采用階梯地板布置可保證前排座椅下部留有足夠的擱腳空間 且前后座椅間距變小 有利于小型轎車布置 座椅靠背厚度對乘坐空間影響很大 應根據(jù)車的級別合理選擇 34 8 3汽車座椅動態(tài)參數(shù) 35 人體最敏感的頻率范圍 垂直振動為4 8Hz 水平振動為1 2Hz以下 在2 8Hz以下 同樣的暴露時間 水平振動加速度容許值低于垂直振動 頻率在2 8Hz以上則相反 36 1 單質量塊單自由度系統(tǒng)模型ms m0 rmpr 0 75或5 7m0 駕駛座椅簧載質量 mp 駕駛員體重 37 38 y F t z2 z1 m2 m1 k2 k1 k c2 c1 c 2 兩質量塊三自由度線性系統(tǒng)模型ISO5982規(guī)定 M1 69 4kgM2 6kgC1 1540Ns mC2 190Ns mK1 68kN mK2 24kN m 39 f0 2 f0 4 f0 6 f0 8 f0 10 f H f H f0提高 fr 共振頻率 提高 隨f0提高 fr變化小 共振峰值隨f0提高而下降 隨阻尼比 的提高 共振峰值下降 40 結論 汽車座椅由于泡沫坐墊 0 2 且不易控制 一般是通過控制f0來改善乘坐舒適性 f0一般在5 9Hz選取 當懸架固有頻率較高 地板譜高頻成分多時 f0應取小值 當懸架固有頻率較低 地板譜低頻成分多時 f0應取大值 41 本次課應該掌握的重點及思考題 1 汽車駕駛座椅設計的人機工程學原則 2 汽車駕駛座椅調節(jié)量的確定原則 42 擴展閱讀 1 林凌云 汽車座椅靜態(tài)舒適度的主客觀評價方法研究 D 吉林大學 2012 43