轿车驾驶员座椅设计

摘要

我国汽车行业的飞速发展。汽车行业朝着新型的科技去发展，近年来，

人们的生活水平大大提高，车辆的保有量迅速扩张，汽车行业达到了前所未

有的高度和进步，家家户户都会配有一台私家车，在选车的过程中，人们通

常会根据车辆的口碑，汽车的舒适性和安全性，综合的进行考虑整车的性能,

在选车的过程中，司机会坐进驾驶位置体验座椅的舒适性，通过座椅调节装

置，找到一个适合自己的坐姿，这样才能在驾驶的过程中，拥有一个良好的

体验，座椅是与人体直接接触的部件，座椅的重要性，舒适性和安全性对于

整车的体验是十分重要的，每个人的身高和体重是不相同的，通过座椅合理

的调节，找到驾驶员合适的坐姿是至关重要的。所以座椅的相关的设计成为

热门的设计方向。参照现有轿车驾驶员座椅，运用人机工程学原理，选取相

应的尺寸，对轿车驾驶员座椅进行设计，本设计着重设计了座椅调节系统以

及其他部件的设计并加以详细的说明。

关键词：驾驶员座椅；座椅调节系统；安全性；舒适性

Abstract

TherapiddevelopmentofChina'sautomobileindustry.Theautomobile

industryisdevelopingtowardsnewtechnologies.Inrecentyears,people'sliving

standardshavebeengreatlyimproved,thenumberofvehicleshasexpanded

rapidly,andtheautomobileindustryhasreachedunprecedentedheightsand

progress.Everyfamilywillbeequippedwithaprivatecar.Intheprocessof

selectingacar,peopleusuallyconsidertheperformanceofthewholecar

comprehensivelyaccordingtothepublicpraiseofthevehicle,thecomfortand

safetyofthecar.Intheprocessofselectingacar,thedriverwillsitinthedriving

positiontoexperiencethecomfortoftheseat.Throughtheseatadjustmentdevice,

findasuitablesittingposition,soastohaveagoodexperienceintheprocessof

driving.Theseatisacomponentindirectcontactwiththehumanbody.The

importance,comfortandsafetyoftheseatareveryimportantfortheexperienceof

thewholevehicle.Everyone'sheightandweightaredifferent.Itisveryimportant

tofindasuitablesillingpositionforthedriverthroughreasonableadjustmentof

thescat.Therefore,therelevantscatdesignhasbecomeapopulardesigndirection.

Referringtotheexistingdriver'sseatofthecar,thedriver'sseatofthecaris

designedbyselectingthecorrespondingsizebasedontheprincipleofergonomics.

Thisdesignfocusesonthedesignofthescatadjustmentsystemandother

componentsandgivesadetailedexplanation.

Keywords：DriverScat；Scatadjustmentsystem；Safety：Comfort.

目录

摘要..............................................................I

Abstract..................................................................................................................................II

第1章绪论.......................................................1

1.1选题背景...................................................1

1.2国内外研究现状.............................................1

1.3本文主要研究内容..........................................3

第2章座椅的人机工程学设计........................................4

2.1设计座椅人体的舒适度.......................................4

2.2用户人体尺寸设计...........................................4

2.3人体静态尺寸...............................................5

2.4人体测量尺寸...............................................6

2.5人体尺寸数据统计规律......................................7

2.6人体动态尺寸.............................................10

2.7人体坐姿功能尺寸.........................................10

本章小结.....................................................11

第3章座椅设计的要点.............................................12

3.1座椅的设计参数与H点的控制...............................12

3.2座椅静态参数的选取........................................12

本章小结.....................................................13

第4章驾驶员座椅调节系统设计...................................14

4.1座椅高度调整机构设计......................................14

4.2滑轨的设计................................................15

4.3调角器的设计..............................................16

4.4座椅的靠背设计............................................18

4.5座椅头枕的设计............................................18

4.6座椅蒙皮的设计............................................18

4.7座椅骨架的设计............................................18

结论

二..............................19

致

谢

一

参

考

献

文

附

录1

二

附

录2

III

第1章绪论

1.1选题背景

汽车是由各个系统和各个部件构成的，是缺一不可的系统的体现，汽车

座椅是直接与人体接触的装置，它的舒适性和安全性是乘客和驾驶员的直观

体现，它是一个枢纽，仅仅的将人和车辆联系在一•起。座椅是车辆的基本装

置，它的重要性是不可忽视的，它将人与车辆联系在一起，通过座椅的设计

和调节，可以提高安全性和舒适性，汽车的座椅也有悠久的发展历史，1886

年德国最先制造出汽车的座椅，戴姆勒是座椅的发明人，他将木板和木条做

成靠背，靠背和坐垫的填充物是棉花，这种座椅没有什么舒适性可言，没有

美观可言。随着多年的发展，汽车技术在进步。汽车的座椅也在发展，也在

进步，人们对座椅舒适性的要求，座椅坐姿的要求也逐渐提高，所以汽车座

椅的发展是飞跃性进步的，从最开始的只要为驾驶员和乘客提供一个乘坐的

机构就可以，到目前为止，座椅方面的要求也在逐步的提高。不再是以前的

普通的标准，随着科技的发展，时代的进步，汽车的座椅越来越先进，越来

越多的电子设备加入，现在的汽车座椅要兼顾乘客和驾驶员的安全性和舒适

性，在座椅的整体的设计中，要注重人机工程学，机械振动，控制工程等，

综合的进行座椅的设计c所以说，当今的汽车座椅是多个功能性的综合产品。

1.2国内外研究现状

我国的发展是飞速的，随着我国经济的发展，我国汽车的保有量逐年的

增加，我国的各个地区各个城市，经济的发展都非常的迅速，我国的人口众

多，车辆保有量逐渐的上升，车辆的消费被纳入到经济消费的主要部分，汽

车行业的发展带动着各个行业的发展，汽车的经济带动着其他经济的发展，

中国的经济带动着人们的生活的进步，国民的生产总值在稳定的上升，我国

的汽车工业飞速的发展，尤其是中国的私家车越来越多，轿车工业的飞速的

发展，得到了完美的运行和见证，自从中国加入WTO后，中国的汽车行业

在进行着突破的飞跃，尤其是在轿车的行业中得到了完美的体现，在2018

年召开的《财富》500强的回忆中，美国通用公司指出，中国的汽车行业的

发展是飞速的，并且持续的在保持飞速发展的状态，在场的行业专家做出预

判，在未来的10年里，中国的汽车行业将要始终保持世界第一的位置，目前

中国的汽车行业，和汽车生产总值将以每年百分之十五的状态在持续增长，

在未来的儿年中会出现成倍增长的趋势，这归根结底是人们的生活需求所导

致的，消费水平在提高，消费的需求也就得到大幅度的提高，无论是在，轿

车，客车，货车，特种主辆，和新能源汽车的增长都是飞速的，2018年据统

计全国的私家车总数量达到2.4亿辆，全国的机动车数量达到4.09亿辆，并

且每年的拥有驾驶证的人数的增长在每年以3012万人的数量在增长,这也间

接的说明，中国的发展是飞速的，中国的汽车行业是飞速的，车辆都需要座

椅，不在是传统的座椅标准，车辆的行业带动着相关的各个行业的发展，也

带动着汽车的各个零部件的飞速发展，在座椅的研发设计中，中国的研究是

非常专业的，在座椅的设计要求方面，越来越严格，因此，对座椅各个部分

的设计和优化得到了完美的体现，因此座椅设计是车辆整体设计的一部分，

也是非常重要的一部分，所以自助研发的座椅也被流行起来，座椅行业也进

入到行业的顶端。

在设计的过程中要注重各个系统的人机工程学，人机工程学是设计的重

要环节，人机工程学的控制是难以掌控的，只有将人机工程学匹配的合理，

才能兼顾到座椅的各个部分人机工程学的合理性。座椅的舒适性和安全性是

可以通过人体的体验直接感知的，人机工程是经常活跃的系统，在传统的最

古老的座椅设计中。没有什么人机工程学可言，在设计的环节中，越来越多

的科技含量包含在其中c在初期的设计中，人机系统中最重要最活跃的环节,

要着重的从这方面入手，在安全配置上。安全的座椅配置，和方便的调节方

式，才能让驾驶员以最快的时间内调整好座椅，找到最合适的坐姿，从而拥

有最舒服的驾驶姿势。在座椅的使用价值中，座椅的功能性是众多的，人机

工程学作为重要的环节，首先要符合人机工程学的设计原理，通过查阅相关

资料得到准确有力的数据，从驾驶室配置入手，在驾驶室的布置中，座椅的

空间利用是重要的，在人机工程学中，通常是二维人体模型和三维实体模型

来设计的，从汽车的整体设计的过程中就要将其考虑在其中，在完成初期的

车身结构设计之后，就开始进行内部的内饰造型设计，然后进行座椅的设计

和人机工程学的接入，也是最难控制的环节。接下来进入计算机的分析应用，

做仿真分析和实验，从而完成整体的内饰设计。

德国是汽车工业的大国。德国的汽车的发展的是世界领先的，据德国的

一家的健康组织对车辆的座椅做过统计，该健康组织曾经给汽车厂家建议，

舒适的座椅可以影响汽车的销量，甚至座椅还关乎着驾驶员的健康情况，如

果没有好的人机工程学做辅助，驾驶员经过长时间的驾驶，没有一个合适的

坐姿，舒适的坐姿。如果这样，驾驶员在经过长时间的驾驶，腰部，颈椎，

还有背部得不到一个很好的支撑，就会造成颈椎疲劳甚至会影响视力，从此

影响安全，甚至还会导致肌腱损伤，长时间会造成腰间盘，这就是当低端的

古老的货车中，经常驾驶车辆的老司机会导致腰巨盘和颈椎病的原因，这就

是驾驶员的职业病的原因，所以汽车的发展带动着各个部件的发展，座椅经

过数年的发展，从传统的只是提供一个驾驶的位置，到发展成，安全的座椅

2

舒适的座椅已经成为车辆的标配。如果座椅没有一个良好的体现，和拥有良

好的功能，会在长时间的驾驶中，出现神经麻痹，压迫神经，导致车辆失去

操控，产生安全事故，这关乎到生命安全，因此人机工程的作用显然而知是

多么的可靠，重要。所以，安全，可靠，舒适。调节省力。便捷是座椅发展

的目标。

车辆在正常行驶时，驾驶员乘坐的座椅要具有安全性舒适性，所以在目

前的座椅发展来看，驾驶员的座椅是相对来说功能性最齐全的座椅，电器辅

助设备也相对健全。驾驶员座椅应具有良好的静态特性和良好的动态特性，

座椅调节系统的设计必须能够完美适应各种身材和高度的男女驾车人。

1.3本文主要研究内容

安全的角度：座椅在设计过程中，要从多方面考虑入手，目前面临着交

通路况的越来越拥堵，在上下班的过程中，在车辆中度过的时间越来越长，

所以座椅的安全性和座椅的舒适性是新的设计的话题，是汽车设计的重要组

成部分，也是不可忽略的一部分。

社会的角度：目前的社会是发达的社会，车辆的保有量在持续的增加。

车辆不再是以前的奢饰品C而是成为了生活的必需品，人们在选车的过程中,

都要进行综合的考虑，从外观方面，要选择适合自己审美的汽车。内饰方面

想要好看有氛围的内饰，从经济型动力性还要选择，动力好经济性好。在进

入车辆时，驾驶员首先接触的是座椅，座椅在乘坐中，舒服可靠，就会给买

车的意向大大打分。所以在选择汽车时座椅的舒适性是直观的也是重要的。

本课题的主要任务是根据驾驶员的安全性、舒适性与座椅的静态特性分

析，对轿车的驾驶员座椅调节部分进行结构设计，运用绘图软件绘制出驾驶

员座椅的三维实体造型C通过查阅相关资料r从而更深入的了解了汽车座椅

的设计思路，和设计过程中的重点部分，在设计的过程中要综合考虑各个方

面的因素，从而对设计出的座椅应有更好的验证，进而更深入的理解本设计

的重点，同时也满足大多数的人群和使用要求。在本设计中详细的体现了座

椅的设计思路，对座椅的调节部分进行设计。需要在设计的过程中完成以下

目标，设计思路明确对座椅的调节部分进行设计；符合人机工程学的原理；

对驾驶员座椅调节部分的结构尺寸进行设计；通过三维软件绘制座椅的效果

分析图，对其进行相应的分析；最后进行靠背的角度调节，座椅前后调节等

机械部分做设计和校核c进行相应的分析和验证。

3

第2章座椅的人机工程学设计

2.1设计座椅人体的舒适度

概念化是引入的一个新的设计理念，这是设计过程中的一个阶段，是后

续设计的基本保证，根据概念化的设计思想和设计理论，从概念化阶段最先

入手，保证后续的设计顺利的进行，所以概念化是设计的重要的前提。概念

化是最初进行的前提条件，通过概念化的设定，对座椅有了初步的概念确定。

在座椅的设计过程中，概念化是这样进行使用的，首先对座椅的概念化进行

设定，通过此过程可以对座椅的整体的结构，座椅的功能性，座椅的材料和

座椅的形状有了综合的初步确定，从而进行后期的改正和优化的概念化确定,

概念化引入的相关设计和参数。要在具体化的过程中得到和修正。解决概念

化的过程中没有最终确定的问题。具体化在概念化之后，对具体的设计部分

进行具体的设计，在座椅的构造，座椅的参数，座椅的形状，和座椅的调节

系统部分进行具体的规划设计，每个部分都要具体到细节，从整体的美观程

度，安全程度，和舒适程度做以一个综合性的确定，对具体的机械系统调节

部分进行详细的设计，使用时调节方便，能让驾驶员迅速的找到适合自己的

坐姿，提供更好的舒适性。所以说，座椅的调节系统是座椅的核心构造，他

可以实现一个座椅通过调节让不同的身体特征的人拥有一个舒适的乘坐，所

以座椅调节部分是多么重要的。这还能体现座椅的稳定性，是设计过程中的

核心部分。这就是汽车座椅设计的重点。

2.2用户人体尺寸设计

座椅在使用的过程中，要设计在使用过程的方便性，无论是个各种类人

们使用的工具，要适合使用的对象和使用的人群，在使用的过程中，要最大

限度的符合人们的使用范围，要适合人类的使用形态和适用范围在形态和功

能的体验上要符合人类的需求，在使用的过程中，要符合肢体的活动范围，

在具体的座椅调节的过程中，都必须保持在肢体的活动的范围内，在操作的

过程中，要符合人体的各个高低的位置，达到高低匹配的程度。适合人体的

形态。还要兼顾使用中的灵活性，通过肢体的活动的范围内，以最合适的位

置，最合适的方式完成•系列的调节和操作。因此在这里耍采用研究人体尺

寸的方法，从最根本的使用对象入手。用实际的人体模型来研究实际的使用

的过程中的操作范围。所以人体模型的采用是非常重要的，是座椅设计的重

要的环节。

人机工程学就是研究人机的一门学术，在理论的研究中，通过人体数据

4

的测量经过分析，得到最合适的适合人们使用的尺寸，人机工程学所研究的

人体的形态数据可以分为两种，可以分为静态尺寸和动态尺寸，也可以称作

是构造尺寸和功能尺寸C在座椅的设计中，人机工程学的重要性不可忽视。

针对于座椅的设计来说，人体的立体尺寸和水平的尺寸都要得到准确可靠的

数据，才能更好的在人机工程的前提下完成更好的设计。

2.3人体静态尺寸

人体的静态尺寸可以通过肉眼或者通过具体的测量直接的得出数据。每

个人的数据是不相同的，通过大量的测量。得到基本的尺寸，在这过程中要

对数据进行分析，对多个人的身高、体重、腿臂长度进行测量，通过数据分

析取其标准值，这样可以通过建立人体尺寸模型的基础。通过大量的数据得

到人机工程学的人体尺寸标准，可以得到基础的数据。在人体的标准中，尺

寸参数拥有47项数据，7种类型。都是人体尺寸的基本准确数据，它包括身高,

体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等6项。这六项数据在座椅的设计中

是重要的数据，所以要符合国家标准GB10000-88“中国成年人人体尺寸”。

大量的统计数据显示，我国人体基本尺寸如表2-1所示。

表27我国人体基彳£尺寸表（单位mm）

尺寸名称尺寸数值尺寸名称尺寸数值

男女男女

身长16881586肩窄宽426392

眼而15851480臀宽334395

肩高14211320下肢前伸长1016977

坐姿身高897849大腿长422409

坐姿眼高794743大腿长401369

肘到坐平距离245239足高7166

上肢前伸长731689膝臀间膝551525

大臂长269261大腿平长433432

小臂长247226膝上到足底间距515480

手长193179膝弯到足底间距406383

注：所有的数据是在立正或者正坐的情况下确定，每个人的坐姿习惯不

同，会对测量的数据产生极大的影响，所以在正常的坐姿下会产生极大的误

差，所以通过设立测量标准，标准是在人体正立或者正坐的前提下进行数据

的测量和选取。

5

2.4人体测量尺寸

构成人体的系统是复杂多样的，每个人的人体特征是不同的，这是一个

复杂的人体系统共同作用的结果。人是一个差异巨大的生理体系是一个复杂

的生理体系，在人体尺寸的方面差异是巨大的，人身体的特征因素差异是巨

大的，人体的尺寸受到众多因素的影响，国家、地区、民族、生活环境和风

俗习惯等都会影响人体的生理尺寸。人机工程学在经历了多年的发展和研究。

在国内和国外人机工程学的数据库中，各个国家拥有着自己的数据标准，这

项标准是标准的数据，符合国人的大多数的身体的特征，我国在人机系统和

人机工学的研究方面，拥有着国家标准的严格的数据。针对于成年人的身体

尺寸，国家标准GB10000-88在很多年前就己经运月到相关的座椅设计中，为

座椅设计提供了可靠的人体数据依据。在规定的成年的人群中，男子年龄在

16岁至66岁之间，女子在18岁至55岁之间，统计确定出7类47项人体的标准数

据，包括各个方面的尺寸。包括人体主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺

寸、人体水平尺寸、年龄段为数列表，其中主要人体结构尺寸如表2-2所示。

表2-2人体尺寸表

测量项目分类主要测量项目

身高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长、

人体主要尺寸

体重

眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、

立姿人体尺寸

胫骨点高

坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐

姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐

坐姿人体尺寸

姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、

坐姿下肢长

胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、胸

人体水平尺寸围、腰围、臀围、系宽、坐姿臀宽、坐姿

两肘间宽

我国在人机工程学多年的研究和数据分析，经过数据汇总和分析。数据

表明人体尺寸是呈现正态分布的状态，在不同的年龄阶段，数据的差异也比

较大，在统计数据时是成年人的数据，18岁以下的未成年的人群，没有具体

的未成年数据尺寸，因比在数据方面要考虑到使用的人群方面，因为人体的

尺寸是呈现周期性变化的，未成年之前人体的尺寸变化迅速而且区间不稳定。

成年以后，身体特征的变化就不会那么明显，因此在数据的测量和选取中都

6

是参考成年之后的数据，在成年之后才将数据作为测量对象的标准，成年人

的数据尺寸，在人机工程学的数据标准中是重要的。随着年龄的变化，人的

身体特征也在变化，身体的数据也在变化，随着时间和年龄推移，数据的变

化呈现不同的速度。不同的地域，不同的地区，地方的差异使人体的形态尺

寸是不相同的，不同的国家不同的部落也是不相同的，在人体的结构特征中。

不同的地区，不同的国家，具体的人体结构尺寸可以通过相关的数据逻辑分

析，进行数据的比例差异推算，从而得到适合国人的数据标。

在数据的测量中，外界环境的因素会对数据的测量结果产生影响。在国

家标准GB10000-88的数据测量中，被测的人体是裸体或者尽量少穿衣服的

情况下测量的。不同的季节，不同的时间段还有个人的身体状况，穿着的是

不相同的，穿着，衣服的特点会对测量数据的结果出现影响，在测量的过程

中，不同的穿着要对应不同的数据。如表2・3所示。

表2-3着装人体尺寸增大调整值(亘位:cm)

人体尺寸轻薄夏装冬季外套轻薄工作服、靴和盔

身高25-4025-4G70

坐姿眼高3103

大腿与台面距离132513

足部长度13-4()4040

足部宽度13-4013-2525

足跟高25-4025-4G35

头最大长——100

头最大宽——105

最大肩宽1350-7513

臀宽1350-7513

2.5人体尺寸数据统计规律

在数据的统计中，身高因素是持续不断的，身高的数据变化范围大，在

数据分析中要选取身高的数据特征，要根据GB100()()-88的人体结构尺寸数据

表进行数据的选取和分析。在数据的选取中。规定年龄区间在男子18岁至66

岁之间，在这些人群中百分之90的身高数据在1814mm,百分之50的身高在

1678mmo所以在设计座椅时。数据的选取是通过一定的范围来确定的。在这

里如果想要给身高1700mm的人设计座椅时，需要一套完整的数据公式，通过

输入身高，从而得到相关的其他的数据，通过各个身高水平的数据得到其他

7

的数据，在人体的计算公式中，人体的结构尺寸通过一个数据得到其他的数

据，这种公式是存在的，在座椅的设计中，需要得到数据的支持，和相关的

数据依据，在公式的作用下，根据不同人群的数据特征，输入数据，得到一

个数据区间，在这个区间内设计座椅的调节系统，通过数据的支持，得到适

合更多人群的座椅。如果可以找到测量的人体尺寸的计算公式[10],当输入

身高时，这种方式得出来的数据符合大多数人体的规律，符合人机工程学的

国家标准。可以对人体的身高和体重，这样就会得到一定的数据关系。以身

高为基本参数的主要的人体尺寸和经验公式。如表2-4所示。

表2-4人体各部位和身高的比例关系（H是指身高）

人体尺寸男女

亚洲人欧美人亚洲人欧美人

眼高0.933H0.937H0.933H0.937H

肩高0.844H0.833H0.844H0.833H

肘高0.600110.625H0.844110.833H

臀高0.458H0.467H0.458H0.46911

胫骨点高0.267H0.313H0.267H0.313H

肩宽0.222H0.250H0.213H0.200H

前臂长0.267H0.250H0.267H0.250H

手臂长0.467H0.438H0.467H0.438H

坐高0.533H0.531H0.533H0.53111

坐姿眼高0.467H0.458H0.467H0.458H

坐姿膝而0.267H0.292H0.267H0.292H

坐姿肩高0.334H0.333H0.334H0.333H

续表

人体尺寸男女

亚洲人欧美人亚洲人欧美人

坐姿肘高0.123H0.150H0.123H0.150H

坐深0.267H0.275H0.267H0.275H

小腿加足高0.233H0.250H0.080H0.250H

坐姿大腿厚0.080H0.086H0.080H0.086H

臀膝距0.320110.342110.320II0.342H

在尺寸的设计中，涉及到的三维尺寸和二维尺寸，动态尺寸和静态尺寸,

人体的静态尺寸，它是一个固定的尺寸，在静态尺寸的测量中，不用考虑人

8

体的活动范围，只是得到不同人的不同的静态数捱即可，在静态尺寸中，数

据的范围是根据不同的人来确定的，针对于成年人来说，静态尺寸是稳定的,

不会有大幅度的变化值，根据数据的标准，每个人拥有一个静态数据，在数

据的测量中呈现简单单一的水平。只要使用人群在相应的测量位置，就可以

得到相对准确的静态数据。而动态数据相对于静态数据要复杂很多，它是一

个三维的。是三维数据的测量过程。在人体正坐姿下的正常活动范围内，需

要测量各个肢体的不同活动范围，不同的活动数据，不同的三维数据，这是,

一个人拥有众多的活动数据，在测量的难易程度，和复杂程度上，要比静态

数据复杂的多。在座椅调节的操作过程中，人的肢体是经常活动的，通过人

体，各个部位，各个肢体各个关节的活动区间。进行各个动作的范围内进行

着不同的数据变换。人体在活动的过程中。以不同的姿态进行活动，在数据

的得到中是持续性变化的量，在空间尺寸的要求中，可以得到更好的理解。

在工业的应用中，人体的数据可以解决一系列的问题，在静态数据最终可以

直接得到相关的静态尺寸和二维尺寸，在通过动态尺寸以及三维尺寸的确定,

得到更准确的数据，从而被应用到各个领域的人机工程的设计中。人体的手、

脚能活动的范围。可及度是指在空间特定的位置，通过改变手臂或腿部的方

向及伸展的长度，手或脚是否能够触及空间内某一物体的评价指标如图lo

是在座椅设计中的数据支持和数据依据，通常可以通过活动尺度表的绘制，

来检验设计产品的合格性。人的肢体动作是多方面进行的，它包括人的手臂

可以上举、平举、侧平举、斜举，还可以推、拉、伸、屈、拿、送，这样沿

着不同的方向或角度转动：在运动的同时，认得大脑可以控制着肢体同时同

状态的完成某个特定的动作，可以单臂动作、双臂动作、上臂动作、下臂动

作、双臂同时动作、上下臂协调动作等等。因此在座椅的设计中要满足正常

的人的活动范围的标准，有标准的进行设计。如图2-1所示。

图2-1三维H点测量装置

9

2.6人体动态尺寸

人体的动态尺寸也是设计的难点，它与简单的静态尺寸大不相同，是一

个活动的空间范围，根据不同人的身体结构特征，不同的人群的要求，进行

动态尺寸的相关分析，得到合理的动态数据，在这期间考虑最多的是人体的

姿态与人体的活动到各个人群的身体活动范围和数据。在设计期间要综合的

考虑人体活动空间尺寸（动态尺寸）是相对于人体静态尺寸而言的。手脚能活

动的范围是有固定的三维尺寸的，不同的人体拥有着不同的空间尺寸，也就

是拥有着不同的动态尺寸。如图2-2所示。

图2-2肢体活动空间尺度

人体的活动范围空间可以通过体现出来，手脚的活动范围可以在制定的

空间范围内完成，因此，根据静态尺寸和动态尺寸的综合叙述，在驾驶员座

椅的调节系统设计中，二者的重要性是必不可少的。是提供数据的重要主要

依据。

在正常人的正常的生活中，各式各样的动作，甚至复杂的动作都可以顺

利的完成，所以人体的歧体的动作是复杂的是丰富的，在空间上可以出现同

时多个维度的数据变化，通过.大脑和四肢的匹配的过程中，完成手臂的动作,

完成手臂的不同的动作，同一平面上的上举、平举、侧平举、斜举，可以推、

拉、伸、屈、拿、送。还可以完成不同平面的手臂动作沿着不同的方向或角

度转动。运动是协调的，在复杂的动作中也能体现人体动作的协调性，可以

顺利的完成单臂动作、双臂动作、上臂动作、下臂动作、双臂同时动作、上

下臂协调动作等等，在一系列的动作过程中，运动的空间，尺寸。时间。都

是复杂的人随时变化的量，所以在座椅的调节过程中，也是复杂的人体的动

作，同时拥有着庞大的数据关系和数据的变化数值是通过标准来统一测定的。

2.7人体坐姿功能尺寸

人体的坐姿是一个可见而不可掌握的一个数据关系，坐姿的形态是复杂

多样的，在每个人的生活习惯中，每个人的坐姿都是不相同的，在这里要选

取国家规定的标准的正常的坐姿的。通过立正或者正坐的标准姿态进行功能

10

尺寸的确定，对人体的尺寸进行测定和参考，通过调节的范围来进行数据的

增加或者数据的修改，所设计出的产品，要符合在通过调节的功能之后，多

个人可以拥有合适的坐姿，着重考虑使用的人群特征，最后进行数据的修改,

得到座椅的调节尺寸数据。得到设计合格，稳定，新型的座椅产品。

ItrK20-15-<02*35*

80=<G3<90"90"<04<115"

1000<0<A6c950

图2-3舒适的坐姿关节角度

在人机工程学的标准中，国家的标准中，设计规定的前提下，身高不同

的成年人，拥有不同的尺寸数据，不同的身高，不同的坐姿，在一定活动范

围内，通过人体活动的功能，数据的尺寸，人体各个肢体活动的范围和活动

的角度，在设计过程中涉及到绘图的环节时，要根据人体的模板来进行综合

的确定，确定调节系统的各个部分，实现怎样的功能，综合进行整体的设计,

通过座椅联系人体，人体联系座椅，是符合各个系统的功用的综合的设计。

人体各关节之间的关系c如图2・3所示。

本章小结

本章重点叙述了在人机工程学中，数据的选取和应用方法，通过一系列

的叙述总结出人机工程学在座椅调节系统以及座椅的整体的设计中的重要的

部分，充分的数据和理论指出，人机工程学在座椅设计中的重要性，及使用

人群的数据特征，座椅的数据是如何正确的取值的，从而能更好的实现人机

工程学的作用，对人机工程学的合理的运用是通过一定的方式和方法来进行

的，体现了人机结合的重要性。只有这样才能保证设计的产品符合人机工程

学，符合设计标准，符合国家标准。

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第3章座椅设计的要点

3.1座椅的设计参数与H点的控制

在座椅设计过程中，应当符合各个点位的控制，根据座椅的设计参数，

得到准确数据的控制，在设计的过程中要根据一定基准的前提下进行设计，

在各式各样的座椅的设计中都会设计到一个初始基准，在初始基准确定之后,

相应的乘坐姿态就可以直接的确定出来，因此这个基准是重要的，在座椅的

设计中，初始基准确定之后，相关的参数起点就可以得到确定，在这里我们

把踏脚平而设置为初始基准，从而坐面和踏脚平面的尺寸数据关系就可以得

到确定，腿的姿态也能得到确定，这就可以确定部分参数，其余的参数可以

根据设计基准来确定。

设计基准是确定最终准确的数据使用的。在座椅的设计中设计基准有两

个分别是股骨大转子，又称H点，和坐骨结节。

3.2座椅静态参数的选取

在设计座椅的静态参数时，要根据不同人的驾驶姿势来初步的确定。座

椅几何尺寸确定的基准，以下是基于人机工程学原理的座椅有关参数的选取

方法：座椅高度调节：每个人的身材不一样，对于大多数轿车和SUV来说,

头顶离车顶棚1拳〜2拳。车型不同其内部的空间不同，要根据实际的车型

来选取合适的标准。保证眼部水平线高度位于车辆前挡风玻璃垂向距离的中

心偏上位置即可。

座椅前后调节：库椅调节还有很多角度可调，座椅前后距离，太远了脚

够不着踏板，太近了腿部非常拥挤也不舒服。我们在调节时，脚能完全踩下

离合器和刹车能踩到底，手扶方向盘的时候，手臂稍有弯曲。

靠背角度调节：靠背角度也要合理来调节，不能半躺，也不能太竖直，

这样身体与方向盘之间的距离减少，紧急情况下可能加大气囊对于人体的伤

害。如图3-1所示。

椅面高度：座椅高度就是指在大腿接近水平的情况下，小腿自然摆放到

指定的位置，而现在这种情况大腿肌肉没有感觉到不舒服，又保证大腿没受

到座椅较低的而增加肌肉的负荷，这样的舒适度就是要设”的座椅高度。

坐垫深度：坐垫深度指的是坐垫下沉尺寸和从坐姿臀部位置到膝盖后面

的尺寸，这种尺寸不能太大，同时也不能太小。但是还要保证腰部能够得到

座椅后背的支撑，这种设计才是正确的。

靠背的高度和宽度：靠背的高度和宽度与坐姿是有关系的，同时与驾驶

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人肩膀也有一定关系，靠背应该高于驾驶员上半身。再加上靠枕才是最好的

选择。

椅垫：身体与座椅接触的其实就是屁股上的两块骨头，有百分之75与座

椅接触。研究表明，坐在软坐垫上的臀部压力会降低，而接触支承面积也由

900(cm)增大到1050(cm),这样会使压力分散。坐垫的另一优点是能使身体

采取一种较稳定的姿态，让身体可以舒适地陷入坐垫中。过硬或者过软没有

办法起到支持的作用，一定会造成坐姿的不稳定，如果使身体为了维持一定

的姿态，疲劳就会很快的产生。

图3-1驾驶作业空间设计的主要指标

本章小结

本章针对驾驶员座椅的调节系统参数进行选取，通过对H点控制，确定

出高度调节的距离，水平前后调节的距离以及靠背与坐垫的角度。

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第4章驾驶员座椅调节系统设计

4.1座椅高度调整机构设计

在座椅的调节系统中，是通过各个机构的共同调节来实现的，座椅的高

度调节，前后调节和角度调节，共同的组成座椅调节系统，各个机构之间相

互配合从而实现座椅的调节。通过座椅的高度调节机构来调节座椅的高度，

座椅的滑道来调节座椅的前后，通过座椅的调角器来调节座椅的角度。

高度调节机构的工作原理是传统的机械结构,通过机械之间的相互配合,

实现调节高度的功能。高度调节功能是简单的机构组成的，调节机构由一套

较接杆件和调整螺杆组成，此结构具有整体的稳定性，可以防止机构的变形,

具体的调节机构如图4-1所示。

在座椅的高度调整中，机构的位置是垂直的，以车厢为基准的高度调节

机构，在高度调整的过程中，有多种的调节方式，有传统的机械调整机构，

可控空气弹簧调整机构、气动调整机构和电动调整机构等。在高度调整的过

程中，要符合人机工程学，符合大多人群的使用标准，根据调节的原理进行

合理范围内的调节，在调节的过程中不是无限度调整的，有一定的调节标准

和调节范围，通常可以调整的高度在0〜100(mm)。

分为光滑通孔，与调整螺杆无螺纹一端相接合，在调整螺杆有螺纹部分与连

接杆件2的接触处，有固定的螺母，将较接杆件2固定在调整螺杆有螺纹

处和无螺纹处的中间，限制其沿调整螺杆轴向的自由度。较接杆件1与调整

螺杆连接部分为内螺纹结构，与调整螺杆的外螺纹相连接，当调整螺杆转动

时，较接杆件I会沿调整螺杆轴向移动，改变较接杆件上下杆与调整螺杆的

角度，从而使底座得到垂直方向的位移改变。如图4-2所示。

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较接杆件1底座侧板

钱接杆件2

在座椅的调整过程用疝T苴方向位移改变会

金瞰机构产生垂直位

通过座椅左右两侧较接杆件间的雕后杆而

移，这种调节方式可以整体的改变座椅的高低，钱接杆件材料为45钢。

4.2滑轨的设计

滑轨的作用是至关重要的，是整个座椅的关键部分，滑轨可以起到固定

座椅的功能，也可以实现座椅调节的功能，滑轨是在使用过程中经常使用的

机构，可以实现座椅的滑动和锁止，座椅在滑动的过程中，可以调节前后，

随时的进行锁止，实现座椅的前后调节，在滑轨的应用中，要保证滑轨的光

滑，减小座椅滑动时的阻力，从而实现顺滑快速的滑动。

座椅的滑轨可以改变座椅的前后，实现座椅前后调节的功能，滑轨是由

两部分组成的，上滑道和下滑道公共组成整个滑道，两个滑道相互配合实现

调节的作用，上滑道与座椅固定在一起，下滑道与车身固定在一起，两个滑

道之间拥有滚珠，从而实现光滑的滑动。

座椅在滑动的过程中，需要根据不同人的身体的特征来进行调节，座椅

滑轨在滑动的过程中，随时的实现停止的功能，才可以让驾驶员找到合适的

座椅的前后的位置，为了保证随时停止，在上下滑道上设置限位凸点或限位

钟钉，滑动过程中不仅要随时的停止，而且在停止之后要起到一个良好的固

定的装置，稳定的将座椅固定住，不在需要滑动，在这里要设置锁止卡爪，

还要设置与锁止卡爪相匹配的锁止槽。

根据座椅滑动的总行程距离。对滑轨的运动及行程进行设计。确定出锁

止卡爪与下滑道锁止槽的配合位置与配合尺寸。

如图4-3所示,在进行滑动锁止的过程中，要进行各个部分的相互匹配，

在设计的过程中首先确定单个卡爪的宽度尺寸，在这里将卡爪的宽度尺寸设

计为8卡爪之间的间距设置为b,考虑到，在滑动的过程中，座椅可以通过滑

轨的两端开始滑动或者停止，所以滑道的行程1要满足一定的要求，要求滑

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道的总行程距离l(a+b)的整数倍，这样才可以实现匹配固定的作用。即

L=nX(a+b)n为整数且L=S锁止卡爪宽度。在设计限位点的过程中，要根据

滑道的整体参数进行确定，通过滑道的行程来确定限位点的位置，通过滑动

的过程中设置限位点的个数，在这里限位点的个数是成对出现的，所以采用

4组限位点，因为上滑道和下滑道都需要限位点，这样才能起到固定滑道的

作用，从而实现滑动的过程中，固定座椅的功能。在滑动的过程中，滑轨要

拥有最后的位置和初始的位置，在这期间滑动的过程中，都能实现限位停止

的功能，如图4-3,2T型座椅滑轨所示。限位点的设计滑轨行程L=D-K其中,

D为极限位置上、下滑道同侧相关限位点的最大距离:K为极限位置上、下滑

道同侧相关限位点的最小距离。同时，从极限置示意图中，很容易可以得

出：X+Y=L+2K其中，X为上滑道同侧限位点间距离:为下滑道同侧限位点间

距离。由此可以完成座椅滑轨行程结构的初步设计。

图4-3计算不意图

在滑轨的初步设计完成之后，要对整体的运动过程进行，分析确定，限

位点的位置是否合理，在滑轨工作的过程中是不是顺滑的状态，阻力小的状

态，在滚珠的运动过程中要平稳可靠，拥有耐久度和顺滑度。滚珠只有在滚

动的过程中，才能实现阻力小的滑动，所以滚珠在上下滑道的中间是受到压

力的作用的，如果失去这个压力，滑轨的上下的轨道的摩擦力会瞬间增大，

变滚动为滑动，大大增加了二者之间的摩擦力，因此不能顺滑的滑动。座椅

滑轨的行程为L,且，所有的安装尺寸不作更改。由于更改仅针对行程，滑轨

的安装尺寸及设计初始位置都不更改，因此可以保持滑轨主体结构不变，只

更改上、下滑道的相关限位点的布置。更改后，下滑道与锁止卡板配合卡槽

总长：