汽车座椅腰部支撑机构的CAD设计

汽车座椅腰部支撑机构的 CAD 设计作 者 姓 名：指 导 教 师：单 位 名 称：专 业 名 称：CAD Design of the seat back supportby Huang Xingjiei毕业设计(论文)任务书毕业设计( 论文)题目：汽车座椅腰部支撑机构的 CAD 设计设计 (论文)的基本内容：（1） 查阅国内外有关汽车座椅方面的文献资料；（2） 国内外相关研究进展现状分析与综述；（3） 座椅腰部支撑传动方案设计；（4） 结构设计，关键结构强度分析（5） 腰部支撑座椅 CAD 设计（6） 翻译一篇英文论文(全文)资料；（7） 撰写毕业论文。毕业设计 (论文)专题部分：题目： 设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计 (论文)题目日期第1周指导教师签字：2008 年3月3日东北大学毕业设计(论文) 摘要iii汽车座椅腰部支撑机构分析摘 要随着国民经济的蓬勃发展，汽车已成为当前极为重要的交通运输工具。国外工业发达的国家都将汽车工业作为国民经济支柱产业之一。改革开放以来，我国汽车工业取得了较大的发展，今后汽车工业的发展重点已逐步转向独立的对汽车及零部件的研究和开发。汽车座椅是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车整体性能。本文叙述了座椅主要部件的设计要求，以及通过对座椅舒适性的研究，运用SolidWorks 软件进行分析建模，设计了腰部支撑机构和座椅的骨架，并对某些重要元件进行了校核，确保了机构的合理性。本文主要的工作如下：(1)查找汽车座椅重要部件的设计要求，对座椅的设计有个总体的了解，并根据各个部件的设计要求，初步确定座椅的外形及尺寸大小。(2)通过对座椅舒适性的研究，从影响舒适性的各个因素出发，设计座椅的一些结构，使所设计的座椅尽量符合人的需求，并对驾驶员的坐姿、座椅的振动频率等进行了研究，(3)分析了汽车座椅各个方面的现状，并详细介绍了 CAD 在汽车座椅方面的应用，运用 SolidWorks 软件设计腰部支撑机构和座椅的骨架，对具体结构尺寸进行了设计，同时运用软件对机构进行优化设计，阐述了腰部支撑部件的有关原理与求解方法。(4)对关键部件进行了校核，保证了座椅结构的安全性能。综合以上工作，对汽车座椅做出了整体的设计，达到了设计任务的要求。东北大学毕业设计(论文) 摘要iv关键词：汽车座椅,腰部支撑,CAD 设计, 结构设计。东北大学毕业设计(论文) AbstractvAnalysis of lumbar support car seat studyAbstractWith the rapid development of the national economy, cars have become extremely important tools of transport. Industrial developed countries abroad see the automotive industry as one of the pillar industries of the national economy. Since reform and opening up, Chinas automobile industry has made great development. The development of automobile industry has been gradually turning point of automobile and automobile parts of independent research and development. Car seat is an important part of car, and it directly influence the overall performance. This article describes the design requirements of the main parts of the car seat,and through the study of seat comfort , using SolidWorks software modeling, designanalysis and the waist support, and the skeleton of the seat on some important component, ensure the rationality of the organization. This paper works are as follows:(1) Looking up the important component car seat design requirements, the seat of a general understanding of design, and according to the design requirements of each component and seat appearance and size.(2) Through the study of seat comfort, comfort from the influence factors of the seat, design, make some structure design of seat to conform to the needs of people and the driver seat vibration frequency posture, etc. Were studied.(3) Analyzed the status of each car seat, and introduces in detail CAD application in automobile seat, SolidWorks software design waist support organizations and seat on the skeleton, the design of concrete structure size of institutions, at the same time, software optimization design, expounds the waist support components related theory and method.(4) For key components to check the safety performance of the seat structure.Key words: car seat, lumbar support, CAD design, structural design.东北大学毕业设计(论文) 目录vii目 录毕业设计(论文) 任务书 .i摘 要 .iiiAbstract.v目 录 .vii第 1 章 绪论 .11.1 汽车座椅设计综述 .11.2 座椅设计的基本原则 .11.3 汽车座椅主要部件的设计 .11.3.1. 靠背 .21.3.2. 坐垫 .21.3.3. 头枕 .31.3.4. 座椅蒙皮 .41.3.5. 泡沫软垫 .41.3.6. 座椅骨架 .41.3.7. 减振机构 .51.3.8. 调节机构 .51.4 本课题的研究内容和意义 .6第 2 章 汽车座椅舒适性研究 .92.1 从汽车舒适性到座椅舒适性 .92.2 汽车座椅舒适性的指标体系设计 .92.3 国内外研究 .112.4 对座椅的舒适性要求 .13东北大学毕业设计(论文) 目录viii2.5 振动频率对人体的影响 .152.6 鉴定汽车座椅舒适性及性能的几个问题 .18第 3 章 座椅及腰部支撑部件的设计 .193.1 SolidWorks 软件介绍 .193.1.1 SolidWorks 软件介绍 .193.1.2 SolidWorks 软件在本文中的应用 .203.2 腰部支撑部件的设计 .233.2.1 齿轮齿条的设计 .233.2.2 推柄的设计 .273.2.3 棘轮棘爪的设计计算 .283.2.4 轴的设计计算 .333.2.5 凸轮的设计计算 .363.2.6 各机构的装配 .373.3 座椅骨架的 CAD 设计 .39第 4 章 关键部件的校核 .434.1 齿轮齿条啮合处齿根弯曲疲劳强度校核 .434.2 连接轴的校核 .45第 5 章 经济性与环保性分析 .49第 6 章 结论与展望 .51参考文献 .53结束语 .55东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 1 -第 1 章 绪论1.1 汽车座椅设计综述座椅是汽车的主要功能件之一。座椅的舒适性在车辆的个性化设计中非常重要，同时也是保障车辆安全性能的一部分。设计合理的汽车座椅能为驾乘人员提供安全、舒适、便于操作和不易疲劳的驾乘感受。汽车技术的飞速发展和人们对汽车各方面性能要求的提高，对汽车座椅的要求也在不断提高。本文基于人们对汽车座椅的要求，对汽车座椅的设计进行了详细的介绍。1.2 座椅设计的基本原则汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，它涉及机械、化工、防止、喷涂、热处理、美学、力学、人体工程学等多门学科，设计时应根据人机工程学原理综合考虑座椅的舒适性、减振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，还要考虑人体生理特征及尺寸，进行量身定做，以提高座椅的乘坐舒适性。1) 安全设计时首先要绝对保证驾乘者的安全，这就要求座椅要有足够的强度，在发生碰撞时，座椅不会或可以减轻对乘坐者造成伤害，并能起到一定的保护作用。2) 操纵方便设计的座椅还需要操纵方便，调整手柄和按钮的布置必须在驾乘者伸手可及的位置，并符合常人的习惯且操纵力量适中。3) 乘坐舒适设计的座椅必须能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布冰使其肌肉松弛，上体通向大腿的血管不受压迫，血液循环正常；冰具有腰椎依托感、腰背部贴和感和侧向稳定感。能有效隔离或衰减路面不平产生的振动，满足大多数驾乘者坐姿舒适性的要求。1.3 汽车座椅主要部件的设计座椅部件主要包括坐垫、靠背、头枕、骨架蒙皮、减振机构调整机构等，设计原则东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 2 -的依据是：座椅靠背的造型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、头枕前后上下等位置的有限调节，使大部分人处于舒适状态 1。1.3.1. 靠背靠背的设计主要指强度设计和造型设计，设计时应使靠背的高度、形状符台人体曲线，使背部肌肉处于放松状态，并能给背部肩部有效可靠的支撑，使驾驶员保持稳定的坐姿，还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。设计时，靠背的高度和宽度一般分别为 600mm 和 480mm。不同的靠背倾角会导致不同的椎间盘内压力及背部肌肉负荷。当靠背倾角超过110o 时椎间盘压力显著减小，所以设计时应考虑座椅的靠背倾角。为了提高舒适性满足司乘员在休息时的需求，靠背倾角应为可调式，并且调整范围尽可能大。一般载重汽车为 100o115o。 大客车为 95o135o，轿车为 80o170o。 此外，腰部支撑和扶手也可以减少椎间盘的压力。设计时，腰部支撑要有一定的厚度硬度和透气性，确保乘坐人员的体重能够均匀地分布于坐骨结节区域。腰部支撑的位置应处于第 3 至第 5 腰椎部位，且支撑厚度以 5 cm 左右为宜。腰部支撑分机械支撑和空气支撑。机械支撑是通过机械装置支撑人体，支撑部位为刚性，舒适性差。空气支撑是用空气气囊来支撑人体，通过气囊控制阀控制气囊的充放气，使腰部得到良好的保护和有效支撑。腰支撑气囊一般采用 0.40.8mm 厚的聚氯酯板经高频焊接而成，具有工艺简单、成本低、耐磨性好、耐老化使用寿命长等特点目前已得到厂泛推广。腰支撑气囊控制阀除可以控制气囊的进排气外，还能起溢流保护的作用，即当气囊内压力超过气囊的额定压力时，气囊控制阀溢流卸压保证气囊的安全使用。目前我国新开发出种新型空气腰支撑装置图 1-1)，该装置可以按定的顺序和频率有规律地对颈部、肩部、腰部等气囊进行充气、放气，利用气囊有规律的瘪或胀，实现对腰、肩，颈等部位的挤压，达到局部按摩的目的大大提高了舒适性。座椅扶手的安装位置应符合人体坐姿时肘部的高度尺寸， 般安装在距座垫水平面高 250 mm 处。座椅扶手有固定式、角度可调式和可翻转式，可翻转式又有横向翻转式和纵向翻转式。东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 3 -1.3.2. 坐垫坐垫设计主要是坐垫和坐垫倾角的确定坐垫深度的设计原则是在充分利用靠背的情况下使臀部得到合理支撑。人体在合适的坐垫下，坐骨与小腿足部构成稳定的人体支撑。坐垫过大时，造成人体躯干相对前移，腰部得不到良好的支撑，引起疲劳；坐垫过小时，会因大腿得不到良好的支撑而感到不舒适：因此，坐垫度应按臀部至大腿表面全长的 34 设计，一般取 400480mm。坐垫倾角应兼顾安全性和舒适性,一般为 2o10 o。图 1-1 新型空气腰支撑装置1.3.3. 头枕头枕是为提高汽车乘坐舒适性和安全性而设置的一种辅助装置。头枕的主要作用是保障安全，一旦汽车发生追尾碰撞，颈椎会承受到很大的加速度而容易伤害。有了头枕的承托，可以减少头部自由移动的空间，降低对颈椎的冲击力，起到避免或减轻乘员颈部受伤的作用。按照国家标准，汽车座椅头枕属汽车整车强制认证检测项目。车前排座椅应装有头枕。头枕要起到保护颈椎的作用，正确的安装位置十分重要。头枕应该安装在至少与耳朵上缘平齐的地万，后脑与头枕之问的距离最好不要超过 10cm。目前 VOLVO 公司首先在 s80 型车上推出了一种为 WHIPS 颈椎保护系统(图 1-2)，由一个安全头枕和一个设计合理可有效而均匀地承受乘员身体运动的椅背支撑结构，以及位于椅背和坐垫连接处的内置式能量吸收机构组成，具有均匀的支撑功能。一旦东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 4 -发生追尾撞车事故，椅背与乘员一起向后移动，在稍微向后倾斜前首先做平行运动。由于在椅背和坐垫之间的连接件上安装了可变形部件从头枕椅背到座垫连接成一体，给乘员的躯体有效支撑，从而进步减轻碰撞力对乘员背部的冲击 6。图 1-2 WHIPS 颈椎保护系统1.3.4. 座椅蒙皮座椅蒙皮是包裹在座椅总成表面的层材料，它直接与乘员接触，一方面对座椅泡沫有保护作用同时又可直接体现设计者的设计意图。座椅蒙皮必须阻燃，其燃烧特性必须符台 GB 84101994汽车内饰材料的燃烧特性 要求。1.3.5. 泡沫软垫目前坐垫、靠背缓冲用软垫基本上是由软质聚氨酯泡沫塑料发泡而成，在汽车上应用较多的是高回弹软质聚氨酯泡沫塑料。考虑到座椅的舒适性和人体坐姿时的体压分布，需将泡沫软垫的密度设计为不同，即“软硬兼施 主要生产方法有 2 种，一是拼接法，将坐垫前端与大腿接触的部分用低硬度泡沫塑料，与坐骨处接触的部分用中硬度泡沫塑料，下部及两侧用高硬度泡沫塑料。这种方法工艺繁杂且效率低，一般极少采用二是嵌件法(图 1-3)，在浇注软垫时，在模具中相应部位放 高密度泡沫塑料嵌件，然后在周围浇注低密度泡沫塑料。这种方法可以解决体压分布和横向支撑问题，并且工艺适合批量生产。图 1-3 嵌件法坐垫横截面东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 5 -1.3.6. 座椅骨架座椅骨架必须能够承受一定的载荷，通常所指的座椅强度其实就是座椅骨架的强度，它属于汽车整车强制认证检测项目之，应符合 GB1 5083 1 994汽车座楠系统强度要求及实验方法的规定。靠背及坐垫骨架的形状，应以能满足人体生理特征、给驾驶人员提供安全和有效支撑为目的进行设计。例如：为了避免因靠背型芯偏软而造成的侧背支撑在急转弯时减小或失效在靠背骨架两侧加焊凸起的侧支撑板或支撑筋，将泡沫型芯加以支撑衬垫，保证支撑的有效性。为了保证驾驶员腰部、肩部有良好的支撑而在靠背骨架上设计出符台背部曲线的弧度。对于高靠背为使腰部、背部及肩部同时紧贴靠背，更好地起到支撑和安全保护作用，设计师把靠背设计成上下两部分,并且角度可分别调整等。座椅骨架一般由钢质材料焊接而成，但在轻量化成为现代化汽车设计的新趋势下汽车座椅薄型化显得非常重要，其中骨架是座椅薄型化的关键，骨架的材料也有所不同，热塑性塑料成型的座椅骨架和镁制座椅骨架正在推广应用。1.3.7. 减振机构座椅减振机构主要包括弹性元件和减振元件。弹性元件在机械悬架座椅中一般指弹簧，在空气悬架座椅中指空气气囊它能产生使座椅恢复到初始位置的回复力。减振元件一般是指减振器，它设计有固有的阻尼值，阻尼值越大，阻尼力越大。对于座椅的振动来说，外力使座椅减振系统发生振动，弹性元件使座椅恢复到初始位置，阻尼力使振动衰减或消亡。在座椅设计时，必须对座椅的刚度、阻尼进行优化设计。在设计座椅刚度和阻尼时，要根据整车的振动特性充分考虑人体生理特点综合选择最佳值，使车身振动得到衰减。为了使设计的座椅阻尼和刚度能更台理地搭配，工程师们一般将座椅刚度和阻尼均设计为可调节式。例如：机械悬架座椅通过调整弹簧的预紧力来调整座椅的刚度，而空气悬架座椅则设计有高度控制阀，可以根据不同人的体重，自动调节空气气囊内的压力，达到调整座椅刚度的目的。格拉默公司生产的新型 King 空气悬架座椅除刚度可调外，阻尼也为无级可调以适应不同的路况。1.3.8. 调节机构调节机构主要包括座椅高度调整机构前后位移调整机构(即座椅滑道)、靠背仰角调整机构( 即调角器) 及坐垫前倾角调整机构等。东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 6 -1) 高度调整机构高度调整机构是调整座椅在车厢内垂直位置上下移动的机构，有机械调构控空气弹簧调整机构气动调整机构和电动调整机构等。高度调整的范围应根据人机工程学原理，以能满足大部分人群的使用要求为目标进行确定，一般调整范围为 0100mm。2) 滑道滑道是调整座椅在车厢纵向水平位置前后位移的机构，有单锁止滑道和双锁止滑道之分，滑道的选用一般根据锁止强度确定。例如：当安全带固定点不在座椅上时，一般选用单锁止滑道；当安全带固定点在座椅上时，选用双锁止滑道或加强双锁止滑道。滑道位移的尺寸即座椅前后调整的距离需根据相应人体尺寸和人机工程学原理确定， 般前后调整距离为 0100 mm。3) 调角器调角器是对靠背、坐垫夹角进行调整和锁止的机构。锁止强度必须能满足 GB 1 5083 1 994汽车座椅系统强度要求及实验方法的规定。调角器分为机械调角器和电动调角器，机械调角器又包括机械板式调角器、机械杆式调角器、双联动调角器等。机械板式调角器一般是采用棘轮棘爪或齿条齿板工作原理及板簧式复位结构，最大能够实现 范围有级调节及折叠，适用于各粪汽车驾驶员座椅。机械杆式调角器由可018控气弹簧和连接件组成，适用于大客车乘客座椅。双联动调角器是指左右两套调整锁止机构在一套调整机构控制下同时动作，同时锁止具有锁止强度高等优点，适用于各类载重汽车驾驶员座椅。电动调角器般采用齿差行星齿轮传动原理或齿差双联摆线针轮行星齿轮传动原理，具有传动平稳、强度高、调解范围大等优点，适用于高档汽车驾驶员座椅。4) 坐垫前倾角调整机构坐垫前倾角调整机构一般是机械调整机构，多采用安全可靠、结构简单的多杆机构。随着汽车工业的高速发展，人们对汽车座椅将提出越来越高的要求。为了进一步提高座椅的舒适性及安全性。全球各大汽车公司及汽车零部件公司也在持续不断地加大座椅的研发力度，在座椅的新结构、新工艺、新材料的研发及应用上下工夫，不断研制出各类悬架座椅、电动座椅、电脑记忆座椅等，按摩装置辅助冷热智能空调座椅等各类辅助装置也不断诞生。此外，采用环保织物作为座椅面料，也将成为一种新趋东北大学毕业设计(论文) 第 1 章 绪论- 7 -势。1.4 本课题的研究内容和意义座椅的舒适性在车辆的个性化设计中非常重要，同时也是保障车辆安全性能的一部分。设计合理的汽车座椅能为驾乘人员提供安全、舒适、便于操作和不易疲劳的驾乘感受。汽车技术的飞速发展和人们对汽车各方面性能要求的提高，对汽车座椅的要求也在不断提高。本文基于人们对汽车座椅的要求，对汽车座椅的设计进行了详细的介绍。基于当前的研究现状，本文采用了SolidWorks软件进行分析求解，对某些部件进行了处理。论文主要完成内容如下：(1)学习SolidWorks 软件的应用 ，并结合理论内容，研究与探讨汽车座椅模型的建立过程；(2)着重分析腰部支撑部位结构的设计及计算，对有关数据做出处理；(3)对有关部位进行强度校核，以求所设计的座椅满足各项要求；(4)按照实习座椅的有关数据，在SolidWorks软件中建立座椅的模型。东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 9 -第 2 章 汽车座椅舒适性研究2.1 从汽车舒适性到座椅舒适性影响汽车舒适性的因素很多，分析人-机-环境系统，可以提出整车舒适性影响因素的框架图，如图2-1。图中“人”即指乘坐者，是最终对舒适性做出评价的主体，其生理因素以及心理因素都会影响对舒适性的评价;“机” 指汽车的座椅、仪表盘、方向盘、变速杆等;“环境”主要指车内环境及路面状况等。机系统中的影响因素通过直接影响环境中的因素而影响人体的生理因素，最终影响人对舒适性的评价。如由轮胎和悬架产生的噪声通过影响人的听觉而影响人对舒适性的评价 12。从图1可以看出，座椅在影响整车的舒适性中起了关键作用。图 2-1 座椅整车舒适性的评价图2.2 汽车座椅舒适性的指标体系设计根据人机工程学原理，为保证良好的舒适性，针对静态舒适性，设计中应遵循以下原则：(1)座椅尺寸应与人体测量尺寸相适宜;东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 10 -(2)座椅应可调节，能使乘坐者变换姿势，并大范围满足各类人体的乘坐要求;(3)座椅应能使乘坐者保持舒适坐姿，靠背结构和尺寸应给腰部充分的支撑，使脊柱接近于正常弯曲状态。据此，本文将座椅的特性分为儿何、调节及物理特性(见图2-2)。座椅的各种特性都会影响到乘坐舒适性。图 2-2 座椅特性与舒适性的关系合理有效的评价指标应符合如下原则:简明科学、公正合理、易于操作，定量指标为主、定性指标为辅。根据上述原则，本文对座椅的静态不舒适度建立了二级评价指标体系(表2-1)。其中一级指标包括:儿何参数、调节特性、物理特性3 个方面。根据座椅结构特征，设计出二级指标。表2-1 汽车座椅静态不舒适性的评价指标体系一级 座椅静态不舒适度二级 几何参数 调节特性 物理特性座面参数靠背参数腰托参数头枕参数扶手参数座面调节靠背调节腰托调节头枕参数座面 靠背三级指标长度深度宽度角度轮廓长度宽度角度轮廓高度 高度角度高度角度高度调节前后调节角度调节角度调节压力调节角度调节高度调节压力分布温湿度硬度摩擦压力分布温湿度硬度摩擦本指标体系归纳了有关座椅标准(GB/T 13057- 91,客车驾驶员座椅尺寸规格;QC /T47-179汽车座椅术语) 及国内外文献中的舒适性影响因素，将舒适性特征中的定性描东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 11 -述用可测量的指标表示出来，符合建立指标评价体系的上述4项原则，能为座椅的舒适性设计及评价起到一定的指导作用。上述各项指标应进一步通过不同的方法，根据人机工程学原理来设计和评价。其中座椅的儿何相关特性应符合人体测量学及人日统计学特征。如座宽对应人的臀宽，它的设计应符合身材高大的人，适宜采用较大白分位的女性测量值为设计依据;靠背的尺寸与坐高及肩宽有关，舒适的靠背形状与人体脊柱曲率有关等。压力分布特征要符合人体坐姿:根据人体脊椎骨受力特征，坐垫上合理的压力分布应是坐骨处最大，并向四周递减，大腿部位压力最小;靠背处，腰椎部应有强大的支撑，沿此向外逐渐减小;另外，左右两边压力应当对称分布。2.3 国内外研究(1)座椅舒适性影响因素的研究对国内外研究座椅舒适性的文献进行了大量的研究，依据上述指标体系，对文献进行了归纳整理，将部分重要文献对座椅舒适性影响因素的研究分析列表(见表2-2，其中星号表示文献研究中所涉及的影响因素，两星为强因素)。座椅的几何尺寸是影响座椅舒适性的因素，但研究发现这并非唯一最主要的影响因素。许多文献都提及腰部支撑的重要作用。腰托的形状和位置，对于是否能使人保持良好坐姿，减少人体疲劳具有重要作用。从人机工程学的角度来讲，腰部是体现座椅功能的关键部位。因此，座椅的腰托是影响舒适性的关键因素。此外，座椅的调节特性对座椅的舒适性影响很大，己成为座椅舒适性设计中重点考虑的因素。压力分布是导致不舒适的最主要的生物力学因素，通过界面压力对座椅舒适性进行评价是一种重要客观、有效的方法 15。(2)座椅舒适性评价方法的研究舒适性评价方法的研究就是在找出汽车舒适性影响因素的基础上，通过实验、建模等方法找出各影响因素间的关系以及对舒适性的影响程度，最后建立有效的舒适性评价指标体系。座椅舒适性评价包括静态及动态舒适性评价，动态舒适性评价的方法较多，其中黄斌、蒋祖华等对座椅的动态舒适性评价方法做了综述，归纳为吸收功率法、国际标准法、总体乘坐值法、单一不舒适性指数法等。对两种舒适性的评价主要通过结合卞观问卷调查及客观测量进行研究。日前国内外学者在舒适性评价方法上做了如下的一些探讨。东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 12 -主观问卷调查就是让乘坐者凭自己的主观感觉对舒适性进行打分，通过分值可以直观地看出乘坐者对舒适度的评价。较常见的问卷有: 通用舒适度尺度GCR (1969)和Kulich问卷(1999) ,Danni on R. S-m itch问卷(2006),综合归纳了20个影响座椅舒适性的因素。客观测量方法主要有坐姿分析、压力分布分析工作绩效观察、基于生理学的肌电图等方法。W assign Beefalos ( 2003)测量了长时间驾驶条件下司机的不舒适性。通过模拟驾驶环境的实验，分别利用肌电图工作绩效观察以及卞观问卷调查法测定了人在长时间驾驶条件下的不舒适性。David Ng ( 1995) 利用主观问卷、人体测量学数据以及压力分布对两种座椅进行了舒适性的比较与评价。从汽车座椅设计及改善的角度出发，消除座椅不舒适性最理想的方法是能建立定量模型，预测座椅的不舒适性。国内外研究中，建立的模型主要有如下3种：利用模糊理论建立的模型；线性模型;神经网络模型。E Leveret利用多标准的模糊理论模型对不同种类的不舒适以及座椅不同部位的不舒适建立了模糊理论的评价模型；M. Io lich则将测得的压力分布值、人体测量值、对座椅的外观评价值等作为自变量，以综合舒适度OCI作为因变量，分别建立起了舒适度的线性模型和神经网络模型。利用这些定量化的模型能够有效确定各因了影响程度的大小，准确评价及预测座椅的舒适性，并反馈于座椅的舒适性设计中 18。表2-2 座椅舒适性影响因素研究汇总东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 13 -2.4 对座椅的舒适性要求座椅设计、制造的好坏，对汽车驾驶人员和乘员的舒适性有很大的影响，座椅的尺寸应适合于人体的尺寸，要保证人体有良好的作业姿势和休息姿势。汽车座椅的舒适性归纳起来有三方面的内容:(1)振动的舒适性对于汽车座椅振动舒适性来说，它主要研究的是道路-轮胎、悬架、座椅-驾驶员三者之间的关系，在试验过程中，把它们看作是一个整体，属于动力学系统。从而寻求在各种路面随机输人的作用下，使驾驶员和乘员对振动不易疲劳的性能，从中得出科学的结论，以便设计制造出最优结构的汽车座椅来。(2)驾驶员坐势的舒适性坐姿的舒适性的研究是把注意力集中在人体生理结构与座椅结构以及几何尺寸的关系上，使座椅的设计、制造兼有极好的、静态和动态的特性。座椅的高度应当使人的体压分布合理，如坐垫的前部不可与高或太硬，使人坐着时脚悬空应避免在大腿后部分布压力，以防该部对血液循环不畅而产生下肢和脚浮肿现象，人的背部与座椅的靠背整个接合面上，应在腰凹处压力最大，使躯干得到充分支持，背部不能弓形，又不妨碍手臂活动，因此，舒适的座椅应使坐垫在坐骨关节和靠背的第三腰椎骨附近受集中压力 19。东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 14 -对于人体坐势的舒适性相关主要是脊柱腰部曲线及座势状态下的体压分布图2-3 是正确的坐势，腰曲弧线是松弛状态，在这种坐势状况下，各椎骨之间的间距处于正常状态，椎间盘上的压力是均匀的。这是一种好的坐势。图2-4是不正确的坐势，腰弧线变形过大，椎间盘受力是不均匀的，使驾驶员容易产生疲劳，长期采用这种坐势，会使椎骨间距内外受拉受压，容易造成人体腰部变形。根据上述分析，今后在设计、制造汽车座椅时，要考虑到人体的背部和腰部的合理承受点，人的肩部靠住靠背，能减轻颈曲变形。人的腰部靠住靠背，能使腰曲弧线呈正常状态。可以说，这是座椅设计制造中两点支承原则，这是非常重要的。(3)体压分布对舒适性的影响影响人们驾驶汽车舒适性的另一因素，就是人体的生理因素臀部的体压分布。人们的臀部在坐骨周围的肌肉可以承受较大的压力，而大腿下面的肌肉内部分布有较大的皿管和神经系统.因此不能承受压力，否则将影响神经传导。图 2-3 正确的坐势东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 15 -图 2-4 不正确的坐势如图2-5 所示，可以看出，合理的人体压力分布不是平均分布的，而是从坐骨向周围逐渐平滑减小压力。因此人体的重量作用在坐垫上的压力应当随臂部不同部位，呈不均匀的分布。图8中每条封闭的曲线，代表着一个等压线。每条等压线的数字是压力分布情况，压力的单位是kg/m 2。图 2-5 臀部的体压分布东北大学毕业设计(论文) 第 2 章 汽车座椅舒适性研究- 16 -图 2-6 理想的驾驶姿势由以上的图 2-3、图 2-4、图 2-5 的分析，可以得出图 2-6 的模型，这一较理想的、舒适的驾驶姿势。人体所处的角度是合理的。在这种姿势下驾驶汽车，腰曲弧线拉伸和受压最小，腰背肌肉几乎处在松弛状态，大腿血管和神经系统不容易受到压迫，颈曲变形很小，这是最合理的，最舒适的驾驶姿势。2.5 振动频率对人体的影响汽车座椅要有良好的减振系统，汽车在凹凸不平的道路上行驶时，受到凹凸不平的路面的冲击，所以在行驶过程中会不断地引起振动，当汽车的零部件的连接处有松动时、这一振动又会引起新的振动，而使零部件逐渐地损坏，人处于振动的环境中会产生不舒服的感觉，容易分散注意力，影响操作的准确度及工作质量。根据有关医学方面资料证明:当人经受到频率为2.5- 6.5HZ、加速度为0.15 -0.35g的90分种的垂直振动后，驾驶员的视觉敏感性、转向操作能力都随着振动的增加而下降。人在4- 8Hz之间的垂直振动和1-2Hz的水平振动感受明显，在100Hz 以上的信号不会引起什么不舒服的感觉，人体的各部位对不同频率的振动信号的反应也不一样，如:胸腹系统的共振频率为3-6Hz，头颈肩系统为20 - 30Hz，眼球为60-90Hz 整个人体的固有频率