汽车座椅的人机工程

汽车座椅的人机工程成员：汪栋钟磊郭明鑫人机工程特点人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机的职能如何分工；如何配合；环境如何适应人；机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。

人机工程在汽车座椅方面的体现以汽车内部设计来说，就有三个表达人机工程需求的方式：一是操控界面，如方向盘的设计；二是座椅及内装设计，如一些大客车座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起来的凸包。对于大多数的中国人来说，这个凸包常常是顶在后脑勺，使得身体后靠在椅背时，不得不稍稍低头。从设计上来说，这道凸包本来是用来垫靠颈部凹处，使人的头颈更舒服的。问题的出现是由于这些座椅的设计和生产直接从国外引进，而生产者又没有重新考虑中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。结果西方人垫颈的凸包就顶住了我们的后脑勺。汽车座椅的设计所需的主要参数可依据中国成年人坐姿人体尺寸来确定具体数值（可参考《人机工程学》丁玉兰编著北京理工大学出版）。运用人机工程学原理,针对汽车驾驶座椅,从人体测量、生物力学、心理学、机械振动、作业空间等角度分析驾驶疲劳的成因,并要从座椅的静态特性和动态特性两方面对汽车座椅进行分析研究。制造汽车座椅，首先要从人机工程学原理讨论研究坐姿的优缺点,良好坐姿的必要条件是将最适当的压力分布于各脊椎骨之间的椎间盘上,并将最适当、最均匀的静负荷量分布于所附着的肌肉组织上.运用人体解剖学原理,分析不良坐姿造成的不舒适感和脊椎疾病,用姿势原状恒定原则分析坐姿行为,认为坐姿变化是人体在稳定和变动之间寻求平衡以取得折衷的过程;从而提出座椅设计的基本原则及其主要的参考数据。(1)只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。(2)坐姿体压分布。当座椅上的人处于坐姿状态时，人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布。可见，坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。(3)座垫上的体压分布。根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。人坐在座椅上最舒适的姿势，是臂部离开靠背向前略移，上体胸肩部位与大腿下平面之间夹角为115°。使腰背肌肉放松，双腿能舒适地搁置于地面，使腹部通向大腿的血管不受压迫，血液正常循环，符合人体座下休息时的生理要求。

坐姿人体测量尺寸是座椅静态尺寸设计的主要依据。与座椅设计相关的人体测量主要尺寸有：坐着的高度（自然）；膝盖的高度；坐着臀部高度；肘高；大腿净高；臀部至膝盖的距离；臀部至小腿的距离；肘至肘的宽度；臀部宽度。

除了要考虑座椅的舒适度外，还要考虑其保证人的视野开阔，手部与方向盘的关系和角度、腿部与脚踏板的距离、脚和离合器、刹车的距离等等，要做到这些部位的合理性是离不开对人机工程的研究的。采用人机工程学的方法进行分析,并用优化设计理论对座椅进行设计,得出更符合人体生态曲线的座椅,以提高乘坐和驾驶的舒适性,并适应人体的健康需要.这是设计发展的主流和趋势：更健康、更人性化。通过对人性化汽车座椅设计具体案例的分析来说明了人性化设计中所包含的人机工程学因素，并进一步阐述了在汽车座椅设计中的人机工程学的工作步骤，指出中国未来的产品设计必须以创意与革新为首要条件，符合人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与产品完美和谐的结合。关键词:人性化设计;人机工程学;人;机;环境。

社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快……等等一系列的社会与物质的因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价，也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。

所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。

早在大约四十年前，Volvo（富豪）汽车公司就率先在世界上推出可无级调节的座椅腰部支撑结构，并将其应用在亚马孙型汽车的前排座椅上。从那时起，Volvo（富豪）汽车的座椅一直被认为是业界最佳产品。

Volvo（富豪）之所以能保持这项领先优势，有着多方面原因，不过最重要的因素是公司非常注重座椅的科技含量、人机工程效应、安全以及美观。

1964年，Volvo（富豪）汽车公司专门为客户出版的杂志《Ratten》就盛赞Volvo亚马孙汽车的新型前排座椅是“世界首创”。而该座椅上最值得称道的就是新型腰部支撑结构，只需一把螺丝刀，就可根据驾车人的生理特征对其进行调整。当时，Volvo（富豪）的工程人员是在与医务专家密切合作下开发出汽车新座椅的（当时人们对人机工程学还几乎一无所知）。这类座椅的设计非常超前，坐垫采用泡沫聚酯制作，因而具有极佳的支撑性和舒适性。座椅的高度和纵向位置都可调整，而其靠背角度可通过一个手轮变更。列德伯格提到，拥有16名成员的人机工程学工作组目前正着重在两个领域内开展工作，即人机界面学和物理人机工程学。人机界面学研究的对象是如何在车内所配置的各项功能与司机之间建立用户界面。这涉及多项具体问题，例如如何改变车厢内的气候环境，司机如何去理解并操作各种仪器、按钮和控制器。列德伯格说：“就车厢内控制器的数量而言，我认为我们已经达到了极限。现在，已经可将若干个功能整合到同一个控制器内，并显示在同一个显示屏上。然而，对于某些功能件，我们却需要可直接接接触的控制器。XC90型车内的收音机就是一个例子，我们对它作了一些修改，可与类似功能空制器组合在一起。”“不过，我们也不应该把事情搞得复杂化，让普通的驾车人难于掌握，因为这些人在所有车主中所占的比例高达80%。如果司机需要把眼睛长时间地盯在显示屏上而无法去关注路况，他们就会觉得不舒服，没有安全感。因此，重要的显示数据必须尽量靠近正常视野范围，而不应分散司机的注意力。沃尔沃XC90中控台

汽车座椅在人类的生活中起到越来越大的作用。更多的驾驶者和乘坐者越来越重视汽车座椅的安全性和舒适性。汽车座椅相信这款宝马MINI是很受年轻女子喜欢的一款车。MINI车也是小型车中座椅设计的比较好的一款车。如果单看空间，甚至不相信这是一款MINI的车型，不过后排只有两个座位，这倒也好，本来有限的车身宽度就不适合三人乘坐，两个独立座椅可以做到互不干扰，另外，后排中间的导轨是可以滑动的杯座，挺新鲜的。可翻折的座椅向来是两厢车型的亮点，Countryman也不例外，在后排座椅放倒后可以形成不小的载货空间，而且地板下还有一个不小的储物格，只不过由于后排只有两个座椅的缘故，座椅放倒后并不能与后备厢形成平面，在一定程度上会对实用性造成影响。这是微型车中的代表车型。在微型车中像奥拓这样外观设计可爱，配置不错，安全系数高的不多。座椅看上去很精致，而且舒适性和包裹性都不错

空间方面，新奥拓2360mm的轴距在微型车里还算占点优势，前排头部跟横向空间都表现的非常完美，但前排腿部空间因为方向盘无法调节而变得不可能适合所有人，后排腿部空间和头部空间非常局促，超过175mm的高个青年还是尽量不要坐在后座。储物空间的设计也比较合理，中控台上的两个大储物格方便放置手机和过路卡等；手套箱则中规中矩，不算太大，勉强能放下3瓶水，前排中控台两杯架，后排门板上还设置有两个杯架；前排门板比较窄，仅能放些小型杂物；后备箱空间平整，但受限于车身大小还是避免不了尺寸小，只有在后排座椅整体放倒后才会略微宽裕些。是一种系于汽车座位上,供小童乘坐,有束缚设备,并能在发生车祸时,束缚着小童以保障小童安全的座椅。儿童汽车座椅斯迪姆儿童安全座椅斯迪姆（STM）。斯迪姆号称德国品牌，网上比较火，但是小编没有查到在国外有卖，也没在国内的各大型商场见过。小编见过实物，品质中上等，价格在2500元左右，比较昂贵。葛莱儿童安全座椅美国葛莱（Graco）。在网上，国内大型商场，以及国外都有销售，做工精良，用料扎实，但设计样子比较一般，价格比较昂贵。百代适儿童安全座椅英国百代适（Britax）。百代适是世界上最大的民用航空头等舱座椅，客机成套内饰设备制造商，所以生产儿童安全座椅自然轻车熟路。无论在国内还是国外都有售，但大型商场的百代适专柜还比较少，反正小编没有见到过。品质自然没的说，价格同样比较昂贵。儿童安全座椅品牌“康贝”儿童安全座椅康贝（Combi）。康贝品牌来自于日本，在网上卖的比较少，国外网站也没见过有卖。但是在国内的大型商场设有专柜，做工秉承了日本车一样的精致，但样子一般，价格比较昂贵。“智高”儿童安全座椅智高（chicco）。来自意大利的品牌智高拥有意大利跑车般的流线造型，不得不承认意大利人连儿童安全座椅都可以做的非常漂亮，虽然小编在国外网站同样没有见到，但在国内的网站以及大型商场均有销售，品质过硬，价格也比较昂贵。在2500元左右。

意大利智高豪华汽车座椅现在人越来越重视安全，所以在汽车座椅的设计和研究上，很多公司都下足了工夫。最近有个公司设计出WIL概念座椅。示意图如下：“WIL”就是英文“WhiplashInjuryLessening”的缩写，即“甩鞭式损伤减轻”之意，这是一个医学术语。据专家介绍，在交通事故所引发的人身伤害中，有七成都包含有颈椎损伤。特别是常发生的追尾撞击事故就是造成颈椎伤害的主要元凶之一，当一辆汽车遭到行驶在后面的另一辆车撞击时，人体上半身的激烈运动会对相对脆弱的颈部造成严重扭伤，即医学上所称的“甩鞭式损伤”（“WhiplashInjury”），这种损伤会引起颈椎功能混乱，产生剧烈的颈部和头部疼痛，而且往往成为慢性疾病，给人们带来生理上和心理上的痛苦WIL概念座椅”的设计原理就是在碰撞发生时对整个脊椎和头部提供同步安全支撑。“WIL概念座椅”通过新颖的靠背工程结构和头枕设计，有效地维持颈椎和座椅之间的角度，使头部和脊椎拥有妥善的承托保护。当追尾发生时，“WIL概念座椅”的靠背会提高身体与座椅的吻合度，同时头枕也相对前移，缩短头部和头枕的距离，缓解颈椎摆动幅度，从而避免给颈椎带来的伤害。WIL概念新WIL概念座椅利用THUMS再现伤害过程的研究客车座椅客车座椅作为客车内饰的重要组成部分，要求其高雅和豪华，而且其外形、色彩和材料必须与整车相协调。在欧洲，其客车座椅的设计均必须满足欧洲汽车安全法规的要求，在设计上，以充分体现人机工程学原理为基础，不仅满足安全舒适性和方便性的要求，还融入了一定的美学概念，使产品在造型上具有曲线流畅、大气的风格，在功能上，欧洲客车座椅靠背角度可在一定范围内任意调节，双人外椅具有外移功能，可增加座位的宽松度，更好地满足乘坐舒适性的要求。座椅面料采用全羊毛织物或双剑杆机织面料，具有良好的耐磨性和透气性，座椅弹性元件采用冷塑化高回弹率聚氨酯泡沫海绵塑料，肘靠可以下压至与座垫水平面平齐，方便乘客出入，肘靠的活动锁止机构具有灵活的操作性和可靠性。座椅附件配备齐全，如椅背拉手、小餐桌、杂物袋、脚踏板等，尽可能满足用户的需要。客车座椅的保护措施在对乘员的安全保护措施方面，与国内的客车座椅相比较，欧洲的客车座椅一般还具有以下特点：在座椅靠背的重要部位，安装有一块蜂窝状的吸能装置，当碰撞发生时，该装置产生一定量的变形，以缓冲和吸收来自后排座椅乘客身体的撞击能量，使伤害降低到最小;为保证座椅有一定的柔性。在骨架结构上采用尺寸控制的方法，使其有一定的变形量且在允许范围内;安全带采用带有速度感应功能的锁止式卷收安全带，发生碰撞的瞬间，系统感应出速度的变化，能在一定的限度内自动拉紧安全带，从而起到保护乘员的作用。豪华车也被称为D级车，一般情况下，属于该级别的车其轴距超过3.0米，车身长度超过5.0米，发动机排量超过3.0升，比较典型的豪华车是奔驰S级、迈巴赫、劳斯莱斯幻影等。豪华车可以分为两种，一种是民用级豪华车，也就是常规高端品牌的顶级车型，比如奥迪A8L等；还有一种就是豪华品牌的豪华车型，比如宾利雅致等，它们的售价通常都不低于300万，并且加长现象非常普遍，车内空间极为宽敞，很多车都是根据顾客的需求量身定做的，不少配置可以用“奢华”来形容。豪华级轿车一般都是一个汽车品牌中的旗舰车型，所以它担负着一个汽车品牌在实力上的综合体现。在汽车座椅方面它必定有的和其他的车型不同的独到之处。比如拿AudiA8L2010款来进行分析一下。AudiA8L座椅全部采用牛皮制成，乘坐舒适，而且整个空间相当宽敞。AudiA8L2010款后排可调整前排副驾驶座座椅与液晶显示屏，放下前座后背的脚架板，并配置个人电动后排座位进行完美的定位，可以调整至最舒适的休息位置。调整前