基于体压分布的汽车座椅舒适性研究

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汽车座椅舒适性的技术研究

- 46 -工业技术１　人体生理结构与乘坐舒适性的关系1.1 舒适坐姿时人体的解剖学原理：当人体以正常姿势入座后，靠背腰椎部分承受的负荷最大，腰曲最易于变形，即腰曲部位向前倾。

形成诸如猫背姿势，腰椎会变得笔直或向后弯的不自然状态，使人体感觉不舒适，脊柱处于非正常生理弯曲状态，使腰曲弧度减小，椎间盘的前缘受压、后缘受拉，从而导致韧带受压迫绷紧，容易引起腰酸等不适的感觉。

对于工体工程学而言，有95%的病变均发生于第4和第5腰椎的椎间盘，当乘客在运行的车上时脊柱处于正常生理弯曲状态，通过座靠海绵的弧面造型，以及面罩对人体加大磨擦系数，在车运行过程中一般座椅设计需要在这个位置设置腰托装置或脚托，这样才能对胸曲部分的肩胛骨提供凭靠，减轻胸曲压迫与变形。

当然身体某一部分受力也不能够过大，否则人体同样会产生不适感。

1.2座椅合理的体压分布与乘坐舒适性的关系:①适当提高坐垫与水平方向的夹角，约5°~10°为宜，这样的话可以使压力集中于大腿后部的坐骨结节周围，同时还能够防止行车过程中乘客臀部向前滑动的趋势，避免造成生理和心理上的疲劳感；②腿夹角，一般在105°~115°左右为舒适，躯干和大腿之间的角度称为体腿夹角，在体腿夹角为105°~115°左右时，能够保证人体腹部与大腿之间的血管不受压迫且血液通畅，这一生理需求同样要求座椅靠背稍微向后倾；③小腿与大腿之间达到105°~115°左右为舒适，这样的话，小腿可以向前伸，保持人体血液流畅，此外，坐位时大腿稍微倾斜并向后下、小腿稍微向前的位置也使得静脉血易于回流，可以减少疲劳的发生；④对座椅左、中、右侧设立不同档位的扶手，有了扶手的支撑，能促进上肢静脉血回流及减轻疲劳的作用，对于扶手的高度，应满足75kg 人体手臂自然下垂的模拟状态；⑤可增加靠背腰托装置对乘客合理的体压分布，在靠背对应人体的第4和第5腰椎的椎间盘处，增加靠背腰托装置后会明显增加对于人体腰部区域的支撑，避免腰部区域受载过大变形而造成人体疲劳。

汽车座椅舒适性试验体压分布测量

汽车座椅舒适性试验——体压分布测量
周剑
奇瑞汽车股份有限公司，芜湖，２４１００９
摘要：汽车座椅舒适性是一个复杂的主观概念，受到的影响因素很多，并且这些因素具有动态特性，随着人的心情、天气等一些变化因素，人的主观感受都可能是不一样的。

目前国内没有完整系统的测试标准，本文主要是通过体压分布的测量来对座椅的舒适性进行研究探讨。

关键词：汽车座椅舒适性；体压分布
椅靠背舒适性
部空间
椅靠背柔软性
椅靠背侧边宽度椅靠背侧边位置椅靠背对肩部支｛
ｌ研究成果，最合ｊ！和靠背上，但不要］应该对称分布。

一
面形状的和ｊ勺受力面积。

受力面积为
的看出压力榜分布。

从图５１医力变化的情２
：反映了人体受力的分彳『度、形状等集合物理特
一个比较理想的纵向压：。

改善汽车座椅静态舒适性的数值模拟方法研究

改善汽车座椅静态舒适性的数值模拟方法研究引言汽车座椅静态舒适性是汽车乘坐体验中非常重要的一个方面。

一般来说，汽车座椅的静态舒适性主要指的是乘客在静止状态下乘坐座椅时感受到的舒适度，这与所使用的座椅材料、构造和设计密切相关。

为了提高座椅的静态舒适性，需要使用科学的方法进行研究和优化。

本文将介绍一种改善汽车座椅静态舒适性的数值模拟方法。

第一章座椅压力分布的量化分析座椅压力分布是影响座椅静态舒适性的重要因素之一。

座椅的压力分布通常可以通过传感器测量得到。

为了对座椅的压力分布进行量化分析，需要建立一个座椅传感器测量系统，并进行数据采集和处理。

通过对座椅压力分布的量化分析，可以为下一步的优化设计提供数据支持。

第二章座椅材料参数的选择和优化设计座椅静态舒适性的好坏与所使用的材料和构造密切相关。

为了改善座椅的静态舒适性，需要选择合适的座椅材料，并进行优化设计。

在选择座椅材料时，需要考虑材料的刚度、弹性模量、压缩性能、导热性等因素。

在优化设计中，可以通过调整座椅的曲面形状、填充物的种类和分布等方式来改善座椅的静态舒适性。

第三章座椅结构参数的数值模拟和优化设计座椅结构参数的数值模拟和优化设计是实现座椅静态舒适性改善的关键步骤。

在进行数值模拟前，需要建立一个座椅模型并进行几何参数建模、划分网格等预处理工作。

采用ANSYS等有限元分析软件进行数值模拟，可以对座椅结构参数进行优化设计。

通过优化设计，可以得到座椅结构参数的最优取值，并对座椅的压力分布、应力分布等进行分析。

第四章座椅静态舒适性实验验证座椅静态舒适性的实验验证是确定座椅的静态舒适性是否可以满足设计要求的重要环节。

在实验过程中，需要将所研制的座椅样品安装在专用检测台上，通过电子称、压力板等测试仪器对座椅的压力分布、形变量、变形度等进行测试。

实验结果可以反馈到数值模拟设计中，以进一步优化座椅的设计。

结论通过对汽车座椅静态舒适性数值模拟方法的研究，可以对座椅压力分布、材料参数、结构参数等进行优化设计，以提高汽车座椅的静态舒适性。

基于体压分布的沙发座深对坐姿舒适性影响的研究

2
沙发座面深度对坐姿舒适度的影响
对试验测得数据进行统计处理 , 并以沙发座面
2. 1 座面深度与座面压力分布的关系深度级差为横坐标, 各压力分布指标值为纵坐标画图 , 得到座面深度与各压力分布指标的关系 ( 图 1) 。由图 1 可知 , 随着座面深度的增大, 人与座面的接触面积在增大 , 而座面上的总压力、平均压力、最大压力、平均压力梯度、最大压力梯度均随座面深度的增大而先增大后减小, 在座深级差为 50 mm 时, 各项压力指标达到最小值。这主要是因为, 随着座面深度的增大, 人体上身的重心后移 , 臀部接触面积逐渐纵向增大, 即尾椎逐渐与座面相接触 , 同时随着重心的后移 , 身体后仰角增大, 靠背面上的分压增大 ( 图 2( a) ) , 因此 , 座面上的各项压力指标值减小。然而, 当座面深度大到一定程度时 , 人体的背部与座面相接处, 人体上身的部分压力又开始由座面来支撑 , 因此 , 座面上的总压力、平均压力、最大压力、平均压力梯度、最大压力梯度等压力分布指标值又开始增大。由图 3 可知, 随着座面深度的增大, 靠背面上的总压力、接触面积、平均压力、最大压力、平均压力梯度、最大压力梯度等压力分布指标先增大 , 当座深级差达到 50 m m 时 , 各项压力分布指标值开始呈下降趋势 , 其变化与座面压力的变化相对应。当人体上身开始与座面相接触时 , 靠背面接触面积迅速减小 ( 图 2( b) ) 。
relationshibetweenheseatdepthepressuredistributionindicesbackrestsurface154西北林学院学报24主观评价结果将座面和靠背面的主观评价的数据利用模糊理论进行统计处理subjectiveassessmentresulheseatdeptseatsurface主观评价项目座深级差mm255075柔软性00大腿靠近膝腘窝处舒适感50大腿靠近臀部端舒适感00小腿舒适感45臀部尾椎附近舒适感00臀部坐骨周围舒适感00大腿内侧有无压迫感00大腿外侧有无压迫感00座面变形00座垫的弹性00座面高度50总体感觉关于座面深度的主观评价结果靠背面tablesubjectiveassessmentresuleatdepth主观评价项目座深级差mm255075柔软性50稳定性00腰部舒适感25背部舒适感00肩胛骨处舒适感63颈部舒适感50腰部有无压迫感50背部压迫感50肩胛骨处压迫感50靠背的弹性75座面深度感00总体舒适度可知随着座面深度的增大座面的柔软感降低这主要是因为随着座面深度的增大尾椎受力增大故有座面变硬的感觉

基于体压分布的汽车座椅静态舒适性研究

摘要座椅作为汽车直接与驾乘人员接触的重要子系统，其舒适性是座椅设计制造过程中必须考量的重要因素，近年来随着国民生活水平的提高，人们对汽车座椅的乘坐舒适性也提出了更高的要求。

体压分布作为座椅舒适性客观评价的重要方法，其与主观舒适性之间的关系存在复杂性和高非线性的特点，本文利用智能优化算法探究客观评价与主观评价之间的定量关系，构建了汽车座椅舒适性预测模型，并与座椅有限元仿真模型相结合，对座椅泡沫方案的筛选进行应用，为汽车座椅舒适性的设计和评价提供更加简便、精确、高效的方法。

首先进行了汽车座椅静态舒适性主客观评价试验，设计了包含人体各部分区域在内的舒适性主观评价表，通过主客观评价试验获得了体压分布数据和区域舒适性主观评价。

采用相关性分析方法对体压指标进行了筛选，获得了10个体压指标，并对所得体压分布数据进行正态性检验。

运用层次分析方法对主观舒适性评价项做了权重分析，获得了13个主观舒适性评价项的权重系数，通过权重系数计算出整体舒适性评价结果。

然后利用人工蜂群算法优化后的BP神经网络（ABC-BP）来预测座椅的舒适性的方法，将舒适性主客观评价试验所获得10个体压指标作为输入，整体舒适性评价作为输出，构建了基于ABC-BP的座椅舒适性预测模型。

试验所得176个样本数据中的89%作为模型的训练部分，11%的数据作为模型验证，将预测结果与真实值相比较。

ABC-BP预测模型的均方误差MSE为0.0019，确定性系数R2为0.946，比传统BP神经网络预测模型得到的MSE降低了84.68%，R2提高了42.5%。

结果表明利用人工蜂群算法优化后的BP神经网络所建立的汽车座椅舒适性预测模型稳定性更强、预测效果更加精准。

最后建立了座椅有限元仿真模型，通过对三种不同泡沫硬度的座椅进行了体压分布仿真分析，并将体压分析数据作为输入，利用基于ABC-BP的座椅舒适性预测模型预测了三种泡沫硬度座椅的舒适性评分。

实际证明，座椅有限元仿真模型结合基于ABC-BP的座椅舒适性预测模型，能够在座椅设计初期对泡沫舒适性进行预测，实现对不同设计方案的评价。

汽车座椅舒适性研究与探讨

汽车座椅舒适性研究与探讨随着社会不断进步，经济持续发展，人们的生活水平大幅度提高，汽车消费日渐普及化，更多的汽车走进寻常百姓家庭。

随之，人们对汽车各方面的性能也提出了更高的要求，比如，环保、舒适、节能。

在汽车内饰件中，汽车座椅是最核心的组成要素，和驾乘者的联系最为密切，逐渐成为社会大众关注的焦点。

它代表着关键性的汽车价值，有着浓重的感情色彩，必须对其舒适性开发引起高度的重视。

在设计汽车座椅的时候，要以消费者需求为切入点，不断赋予产品不同功能，促使座椅具备更高的品质，给消费者带来全新的驾乘体验，让舒适性成为一款汽车的亮点和卖点之一。

标签：汽车；座椅；舒适性1、舒适性的概念所谓的舒适性就是指舒服程度的一种表述，这种表述直接影响一种事物的主要特征，是对其性能的主要表征，因此，舒适性的表述直接影响到整个事物描述的全面。

具体到汽车的舒适性来说，主要是指汽车在驾驶过程中，驾驶者和乘坐者的主观感受，这种感受将直接影响汽车的人体工程学的研究方向，因为主要舒适性的要求不断提出，现代汽车的设计才能进一步满足其要求。

因此，在汽车的舒适性方面主要体现在人体与车辆中的具体部件之间的位置、手感等方面的关系，只有关系合适、科学，这种驾驶和乘坐的舒适性才能进一步体现出来，另外，这种科学合理的驾驶或乘坐主要车辆与人体之间在生理或者心理上的感受，人体在驾驶过程中需要手感、听觉等具体的生理条件反射过程中，具有良好的感受，同时在驾驶或者乘坐的心理方面也存在更多的舒适性表述，主要体现在有无感受到疲劳、驾驶心情怎样等等。

2、影响座椅舒适性的几个因素2.1座椅接触面体压分布根据人体组织的解剖学可知，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。

据此座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少，至大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。

汽车座椅舒适性的技术研究

我国因历史原因及使用人员相关需求出现较晚，座椅舒适性研究还处于发展阶段。目前我国在汽车舒适性发展方面的研究受以下几点因素限制：首先，我国汽车座椅商品设
计人员未将国外成体系的研究方法吃透，缺少座椅舒适性研究技术参考依据；其次，座椅舒适性未纳入汽车行业强制检测指标，故部分汽车制造企业仍优先考虑座椅安全性，而不重视座椅舒适性；最后，汽车制造厂家不具备市场灵敏察觉与敏锐前瞻能力，自主研发座椅舒适性的水平不高。 2 影响座椅舒适性的因素
基于此情况，本文首先对座椅舒适性相关研究现状进行分析；然后对影响座椅舒适性的因素予以探究；最后结合业内龙头企业相关研究，提出改善座椅舒适性的具体建议。 1 座椅舒适度在国内外行业内现状
大多数汽车厂商都将静态舒适性、动态舒适性及操作舒适性作为座椅舒适性的评价标准。静态舒适性主要依赖于座椅尺寸、形状轮廓及海绵的软硬；动态舒适性主要受汽车行驶时座椅与汽车以及座椅与人体之间振动的因素的影响；操作舒适性是指车内乘员在操作各类功能件的便利性，与人机工程及总体布置有关。 1.1 座椅舒适性在国外相关行业研究现状
目前，乘用人员对乘用舒适性的要求不断提升，这应引了起汽车制造方与相关职能部门的关注，制定座椅舒适性相关硬性检测规定势在必行。此外，还要加强汽车制造方与相关学科领域合作力度，以物联网技术及新材料开发与应用为基础，考虑乘员主观感受，从根源上增强人机友好性，为不同需求乘用者提供舒适的乘用环境。
参考文献
关键词：汽车座椅乘坐舒适性技术研究
汽车座椅在实际使用中主要有以下几点作用：首先汽车座椅为乘用人员在车内提供了良好的支撑，保证车内人员在车辆行驶使用过程中保持平稳状态；其次，通过座椅固定驾驶员位置，使驾驶员在行驶过程中拥有良好操作视野；最后，在事故发生时，座椅可以有效保护驾驶员与其他乘用人员的生命安全。

浅析汽车座椅舒适性评价方法

浅析汽车座椅舒适性评价方法汽车座椅舒适性评价方法是对汽车座椅舒适性进行客观评价的一种方法。

舒适的座椅对驾驶者的体验和安全性至关重要，但是舒适性评价方法的选择和应用是一个复杂的过程。

本文将从人体工程学、主观评价和客观评价等方面，对汽车座椅舒适性评价方法进行浅析。

首先，人体工程学是评价汽车座椅舒适性的重要方法。

人体工程学是一门研究人体与工作环境之间的关系的学科，在汽车设计中起着重要的作用。

通过人体工程学的方法，可以对驾驶者的体型、体重分布、身高等因素进行综合考虑，设计出符合人体工学的座椅。

在评价汽车座椅的舒适性时，可以通过测量座椅的尺寸、曲率和角度等参数来评估座椅的符合度和适应性。

其次，主观评价是评价汽车座椅舒适性的一种常见方法。

主观评价是通过驾驶员的主观感受来评价座椅舒适性的方法。

这种评价方法主要通过给驾驶员提供试用座椅，要求其在驾驶过程中对座椅的舒适性进行评价。

驾驶员可以根据自己的感受对座椅的柔软度、支撑性和调节功能等进行评价，从而得出对座椅舒适性的评价结果。

然而，主观评价方法受到个体感受和主观喜好的影响，评价结果的客观性不足。

因此，在主观评价的基础上，需要结合客观评价方法进行综合评价。

最后，客观评价是评价汽车座椅舒适性的重要方法之一、客观评价是通过仪器和设备对座椅进行测试和测量，得出客观的评价结果。

常见的客观评价指标包括静态和动态的压力分布、座椅振动和冷暖调节效果等。

其中，压力分布可以通过调整座椅的填充物和结构来改善，座椅的振动可以通过优化座椅结构和减震装置来降低，冷暖调节效果可以通过加热和通风系统来提高。

客观评价方法可以提供科学和客观的评估结果，帮助汽车设计师和制造商改进座椅的设计和性能。

综上所述，汽车座椅舒适性评价方法涉及到多个方面，包括人体工程学、主观评价和客观评价等。

这些评价方法可以相互结合，提供全面的评价结果，帮助汽车设计师和制造商改进座椅的设计和性能，提升驾驶者的舒适感和安全性。

基于压力分布的座椅舒适性设计方法研究

基于压力分布的座椅舒适性设计方法研究汽车座椅作为驾驶员与汽车接触最频繁的部件，其舒适性不仅影响到汽车的产品竞争力，而且对乘员身体健康以及行车安全都有重要影响。

乘员与座椅之间的压力分布可以解释座椅造型、几何尺寸及材料性能对座椅舒适性的影响。

由于人体各部位对压力的承受能力不同，压力过高或者过低都会使乘员感到不舒适。

借助座椅压力分布，研究人员可以了解到乘员各部位所承受的压力，从而指导座椅舒适性设计。

因此众多学者以及厂商通过座椅上的压力分布对座椅舒适性进行研究。

通常采用主观评价试验和压力分布仿真实验来研究座椅舒适性。

志愿者对座椅舒适度的主观感受是座椅舒适度最直接的反映，研究人员可以了解到座椅是否舒适；压力分布仿真实验则利用座椅和人体有限元模型获取座椅上的压力分布数据。

与主观评价试验相比，仿真实验成本小、周期短，并且基本不受到客观因素的影响，但是其实验结果必须参照主观评价试验结果才能够对影响座椅舒适性的因素进行解释说明。

结合课题组目前所具备的试验条件，本文采用仿真实验作为研究座椅舒适性的主要方法压力分布仿真实验如要获得准确的实验结果，有以下两个难点需要注意：第一，有限元模型要能够尽可能反映人体和座椅的特性，包括力学特性和外表轮廓特性。

本文利用人体尺寸库和主成分分析法预测边缘人体的关键尺寸，以人体点云数据为基础通过逆向工程建立了详细的人体模型，同时结合CPM模型对驾驶员几何模型的姿势进行调整，在此基础上建立驾驶员全身有限元模型；本文以一款驾驶员座椅为基础，提取座椅造型的特征点和特征线，以此为基础进行座椅参数化建模，最终得到有限元模型。

第二，有限元模型的材料属性、仿真实验的边界条件和加载方式则关系到仿真计算的收敛速度和结果的准确性。

本文根据驾驶员落座的真实情况并参考众多学者的研究成果进行设置，以保证仿真实验能够顺利进行并得到准确结果。

本文首先进行了H点测量装置仿真实验，用以研究能否通过仿真实验利用H 点测量装置测量座椅的基本参数。

【汽车设计】浅析汽车座椅舒适性开发和研究

【汽车设计】浅析汽车座椅舒适性开发和研究《汽车车身结构分析与优化》系统地论述了汽车车身结构分析的概念、理论、方法和技术，包括试验方法和技术。

在汽车车身模拟分析部分，介绍了车身结构分析中常用的梁和板单元模拟分析的理论，以及车身结构耐久性分析和疲劳强度强化试验、车身结构拓扑优化分析方面的研究进展，并安排了分析实例。

在汽车车身试验分析部分，总结了常用的汽车车身结构分析内容，包括试验方法和技术，以及分析实例。

本书还介绍了纤维增强复合材料（FRP）板的离散材料拓扑优化方法DMTO，包括碳纤维增强复合材料（CFRP）板发动机舱盖的结构与工艺一体化优化设计、试制及试验。

1 座椅舒适性开发的研究背景汽车座椅作为驾乘人员最直接接触的汽车部件，除其外观品质能给消费者带来最直观的感受外，乘坐的舒适性也直接影响着客户的主观感知，因此汽车座椅的舒适性能也成为了国内各大厂商比较关注并努力改善的地方。

而研究汽车座椅的舒适性，也是为了在设计汽车座椅的时候能够更加人性化，减少人体脊椎的承受力，减少人体疲惫，让消费者可以更舒适更安全的驾驶，这对企业提升顾客服务和自身产品价值有着重要的指导意义。

图1 不同的造型/材质的汽车座椅2 汽车座椅舒适性设计要点2.1 座椅舒适性设计的原则座椅舒适性设计的目标就是满足消费者对座椅整体主观感知是舒适的，短时入座的舒适，长途行驶中和行驶后的舒适，因此从舒适性角度来看，对座椅的舒适性设计应该要满足以下原则:图2 舒适座椅的基本特征2.2 座椅舒适性分类座椅的舒适性一般包括静态舒适性、动态舒适性和操作舒适性三类；静态舒适性主要是在静止状态下座椅的舒适性表现，其主要与座椅的表面支撑度，贴合度和软硬程度等相关；动态舒适性主要是在车辆行驶状态下座椅的舒适性表现，其主要与汽车的振动特性相关，反映轮胎、悬架和座椅三个减振环节的性能；操作舒适性主要是与座椅相关的操纵功能的适应性能，其与操纵件的布置，考虑人体尺寸范围的空间管理相关，如图3所示：图3 座椅舒适性分类3 汽车座椅舒适性影响因素和设计要素汽车座椅的设计过程中既要满足安全性、功能性要求，也要符合总布置的要求，满足人机工程学，座椅的造型设计也确定了座椅的主要尺寸和型面，因此座椅的舒适性设计，要在综合考虑这些影响因素的前提下，控制一些主要的相关设计要素来提升其整体的舒适性能，如座椅的型面设计，发泡的硬度和密度，骨架的动态特性等，主要内容如图4所示：图4 座椅舒适性影响因素及设计要素4 座椅舒适性仿真分析和验证4.1 静态舒适性试验与仿真分析4.1.1 静态舒适性试验座椅的静态舒适度一般与座椅的材质和设计结构相关，目前进行静态舒适度的测试和验证常用的手段就是人体压力分布测试，通过测试提取的压力分布云图，最大压力，平均压力值等客观数据来初步评价座椅的静态舒适性能。

汽车座椅体压分布研究

汽车座椅体压分布研究作者：刘鹏等来源：《汽车科技》2015年第02期摘要：在汽车人机工程学中，通过汽车座椅体压分布检测，研究影响体压分布的若干汽车座椅结构因素，在汽车座椅结构设计过程中，关注这些影响体压分布的设计要点，优化结构使人与座椅接触界面的压力分布变化均匀平缓，提高乘坐舒适性。

关键词：汽车座椅；体压分布；舒适性中图分类号：U463.83 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2015）02-0023-05Abstract： According to the principle of ergonomics and the results of body pressure distribution tests， factors of seat structure which affect the body pressure distribution are studied. In the process of seat designing， more attention shall be paid to those influencing factors， so as to optimize seat structure， make body pressure well-distributed in the man-machine interface and improve ride comfort.Key Words： vehicle seat； body pressure distribution； seating comfort1 前言随着汽车的普及，人机工程研究在汽车领域的重要性越来越高，并且应用范围越来越广。

汽车设计是否符合人机工程的要求，这不仅关系到有效利用车内空间、提高乘用舒适性、提高效率，而且会影响整车内外造型和尺寸参数，进而影响整车性能和市场竞争力。

因此进行汽车人机界面设计方法的研究已成为人机工程学研究的一个重要课题。

基于精细模型的驾驶员座椅舒适性研究及结构改进

基于精细模型的驾驶员座椅舒适性研究及结构改进汽车座椅舒适性逐渐成为座椅开发过程中重要的参考标准。

当前对于座椅舒适性的开发验证主要依据大量有经验的技术人员进行实车试验,对座椅进行主观评价和体压分布测量。

分布合理的体压分布预示着良好的座椅舒适性,结合CAE技术建立能够全面反映座椅舒适性的座椅有限元模型,可以达到节约时间与成本的目的。

而对于影响座椅静态舒适性关键因素是泡沫和面套的力学特性,建立准确的试验方法测量泡沫和面套的力学特性是十分必要的。

本文对三套座椅的泡沫和面套进行了力学性能试验。

对泡沫进行了静态压缩和恒速拉伸试验,静态压缩测量泡沫应变在0到0.8范围内的静态加载的力位移曲线,该静态试验方法考虑了泡沫的应力松弛特性。

并将压缩试验所测的力-位移曲线转化成对应的应力应变曲线并导入仿真软件中所建立的泡沫材料样块中进行仿真验证,仿真输出结果与试验所得泡沫压缩应力应变曲线高度吻合。

制定面套试验方法,进行了面套经向、纬向、两次斜向拉伸测试并处理数据;获得了面套的基本力学特性,为座椅面套仿真提供数据基础。

结合已有数据和试验所获得数据建立精细座椅模型,该模型包括骨架、泡沫、面套和各部件之间的约束。

通过对比传统座椅模型和精细座椅模型座椅H点数据以及假人体压分布仿真结果进一步说明了建立精细座椅模型的必要性。

参考座椅舒适性的研究成果确立了评价体压分布的具体方法,采用体压分布最大值和穿过座垫坐骨结节处与靠背的压力峰值的四个关键切面的压力值规律曲线进行评价。

在精细座椅模型基础上对影响座椅舒适性即体压分布的关键因素进行了研究,围绕泡沫展开的关键因素有泡沫材料压缩特性,座垫和靠背的泡沫厚度,多硬度泡沫座椅;座椅整体布置参数有关的参数,座垫泡沫的长度,腰部支撑量。

在对座椅舒适性关键影响因素分析基础上将最初的精细座椅模型进行结构改进,通过对比改进前后座椅与假人间的体压分布来进一步验证改进的合理性。

结合CAE技术在座椅舒适性开发流程中的作用,介绍了一种关于座椅舒适性的开发流程。

汽车座椅舒适性的研究

汽车座椅舒适性的研究摘要：座椅是现代汽车内饰的一大关键性构成部分，在现代汽车设计开发过程中，汽车乘坐舒适性已成为不可忽视的重大课题之一。

因此，本文从不同角度入手客观分析了汽车座椅系统及其动态舒适性，在研究、分析、完善、改进的基础上最大化提升汽车座椅的动态性能以及动态舒适性。

关键词：汽车座椅系统;动态舒适性前言：汽车技术深层次发展的同时人们的经济水平也在日渐提升，汽车需求量明显增加的同时对汽车也有着更高层次的要求，体现在安全性、美观性、舒适性等方面。

座椅舒适性已成为现代汽车的衡量标准之一，是汽车行业企业增强自身市场核心竞争力的关键点。

由于汽车机械振动会对人体产生不同程度的影响，需要在理论探究、实践探索过程中优化汽车座椅系统设计开发全过程，确保座椅有着较高使用性能的同时动态舒适性达标，满足人们在乘坐舒适性方面的客观需求。

1、汽车座椅系统概述汽车座椅由多個部分构成，比如，靠背、头枕、座椅连接件、座椅骨架。

座椅骨架是汽车座椅必不可少的基础结构，即靠背骨架、座垫骨架、头枕骨架[2]，起到支撑整个汽车座椅的作用，和汽车座椅的安全性深度联系。

汽车座椅的调节机构也比较多，比如，调角器、滑轨、升降机，乘坐人员可以通过调节机构自动调节座椅靠背的角度、座椅上下位置等。

与此同时，汽车座椅系统的舒适性主要体现在静态舒适性、动态舒适性两大层面，静态舒适性和调节特性、表面质量、尺寸参数等紧密联系，动态舒适性和振动特性有着较大的联系，轮胎、座椅、悬架都是汽车减振不可忽视的关键点，直接关系汽车整体舒适度的提升。

2、汽车座椅系统动态舒适性分析2.1 汽车振动对人体产生的影响在乘坐汽车过程中，人体和座椅直接接触，是汽车振动的接受者。

人体本身就具有振动特性，在汽车振动环境不断作用下，乘坐者的全身、头部、肩部、手臂、眼部等会产生不同程度的影响，出现生理变化、机能减退、视力下降、敏感度障碍、疲劳加速等。

在细化把握人体各部位共振频率、振动影响程度等基础上通过人体动力学模型，深入研究、分析汽车座椅的动态舒适性，优化轮胎、座椅等汽车振动系统功能，全面提升座椅的动态性能，确保座椅有着更高的动态舒适性。

汽车座椅舒适性试验解读之体压分布

汽车座椅舒适性试验解读之体压分布1. 试验目的通过测试员自然地坐在座椅上，获取座椅表面各个测点的压力值。

基于最大压力、平均压力、最大压力梯度、平均压力梯度、接触面积、总压力等指标，评价座椅的静态舒适性能。

该试验是目前与乘员舒适性主观评价相关性最好的试验。

2. 试验设备该试验需用到压力分布测试系统，该系统由压力毯、数据采集系统、数据分析终端组成。

压力毯为柔性织布，传感器阵列式安装在织布上，以Xseoner LX100/210系列的压力毯为例，每隔小方格代表一个长宽12.7mm的测点，传感器的压力范围为0.7-27Kpa，当测点压力小于阈值时压强数据显示为零。

压力毯将压力信号转换成电信号，然后通过数据采集系统进行滤波和量化编码，最后通过计算机进行数字信号分析和处理，输出体压数据，对压力分布进行量化和可视化，将传感垫上的压力以2D平面彩图的形式输出。

3. 试验方法将测试座椅安装在整车上，或者依照在车辆中的实际安装情况固定。

将坐垫压力毯铺设于座椅上，保证压力毯铺满整个座椅，且表面表面平整、左右对称无褶皱。

测试员乘坐到座椅上，调节座椅位置到合适位置，脚放到脚踏板或者车身地毯上，双手放置在双腿或者方向盘上，测试员臀部与坐垫充分接触，身躯处于自然放松状态倚在靠背上，测试过程中保持姿态不变。

然后开始采集数据，为了保证数据准确性，采集时长至少5分钟。

测试员的体型一般要包含如下三种，•05%的女性：身高150±5cm，体重47±10kg•50%的男性：身高175±5cm，体重75±10kg•95%的男性：身高185±5cm，体重98±10kg4. 数据分析该试验一般性的评价准则：对于座垫，以坐骨节处承受的压力最大，同时以坐骨节处为中心向四周不断减少，直到座垫前端和大腿接触处趋于最低值，膝盖后面腘窝不受压，没有突变的峰值出现，左右两侧的压力对称，具有较好的包裹性。

基于人机工程学汽车座椅舒适性的分析与研究

基于人机工程学汽车座椅舒适性的分析与研究本文主要是对汽车座椅的舒适性进行研究分析。

通过对汽车座椅建立数学模型进行仿真,并将仿真结果与试验结果做对比分析,对舒适性进行研究。

以下是本文的主要研究内容：(1)对人体保持坐姿状态时的体压分布进行分析：介绍了人体在保持坐姿状态时人体脊柱的生理形态；将真实的试验结果和通过数学模型进行的仿真结果进行对比和分析。

得出人体体压的峰值的区域图。

(2)对坐垫受到压力之后产生的形变量进行分析：通过有限元分析对坐垫受力进行分析,再结合试验,用相当于人体百分比的载荷对坐垫进行加载之后产生的形变量和仿真结果进行比较。

(3)对H点进行测量分析：H点是衡量乘坐人员在车内座椅上乘坐舒适性的一个重要指标,通过对人体各部位数据的测量,建立人体坐姿数学模型。

利用百分位假人的身体测量数据,列出方程组求解出理想乘坐者舒适位置的H点区域分布。

并绘制了各个百分位假人的理想舒适H点乘坐位置的区域图。

在通过实验结合95%百分位假人经行现场测量,得出的数据与通过方程组求解出的H点区域进行对比分析。

为现代座椅的设计提供参考依据。

【完整版】汽车座椅舒适度研究毕业论文设计40论文41

沈阳建筑大学毕业论文毕业论文题目汽车座椅舒适度研究系专业班级交通与机械工程学院交通运输10-1班学生姓名隋晓丹性别女指导教师宋小艳职称助教2014 年 5 月 23 日1摘要汽车已经在人们的生活中越来越普及，安全、舒适、方便是现代汽车设计所追求的最优目标。

汽车座椅是汽车的重要组成部分，它直接关系到乘员驾乘的安全、舒适和工作效率。

为解决现代汽车座椅传统的经验设计方法中对舒适性分析的不足，本文以人机工程学的理论为基础，结合计算机技术，对汽车座椅的动态、静态舒适性和评价进行了综合分析和深入研究，为座椅和其它类似机械的舒适性设计和检验提出了一些新的思路。

研究结果对于提高中国汽车座椅的设计水平具有重要的指导意义，并可以广泛应用于其它座椅的舒适性设计。

本文概述了人体承受全身振动的舒适性评价方法，并建立了汽车人-座椅系统的三自由度模型，针对特定汽车的地板输入谱特性，运用Matlab进行仿真研究该模型的动态特性，合理设计座椅的动力学参数，结合ISO 2631对模型进行人体振动舒适性的定量评价。

将人体H点是汽车驾驶室设计的基准点，将坐姿舒适性要求与坐姿角度相结合，建立人体坐姿杆系模型和数学模型。

另外，正负刚度并联弹簧作为一种新型非线性被动控制减振元件，对提高汽车舒适性具有重要意义。

本文基于正负刚度并联相消原理设计了新型汽车座椅弹性元件,并建立了其力学及数学模型进行分析。

基于人机工程学原理和脊柱测量数据，研究舒适性汽车座椅的结构设计和适合我国人体测量的座椅结构尺寸，为舒适性座椅的设计提供了一种有效的手段。

关键词：舒适性；隔振；H点；人机工程学2AbstractVehicles are becoming more and more popular in people’s daily life. Safety, comfort and efficiency are the main objective of directly guarantee the driver’s safety, comfort and work efficiency. In order to overcome the deficiency of traditional experiential design method for vehicle seat in comfort. Ergonomics theory is used in this thesis, with the index are explored based on the characteristics of vehicle seat. In this thesis, some new conceptions about comfort design and testing are suggested, which will be beneficial for the design of a vehicle seat. The contents of this study include:This paper summarizes the body vibration comfort under evaluating methods, and establish the car seat system for certain three dof model car, the floor input spectrum characteristics, using Matlab simulation research this model, the dynamic characteristic of reasonable design of dynamic parameters of the seat, combined with ISO 2631, the model of quantitative evaluation body vibration comfort. Will H point is the benchmark, automobile cabin design requirements and posture will posture comfort is established by combining the body Angle of model and sitting stem mathematical model.In addition, plus or minus stiffness parallel spring as a new nonlinear passive control to improve vibration isolation components, automobile comfort to the positive and negative stiffness parallel destructively principle designed a new type of car seat elastic components, and established its mechanics and mathematical model is analyzed. Based on the ergonomic principles and spinal measurement data, a study of automobile seating comfort of structural design and suitable for China's anthropometric seat structure size, the design for comfort seats provides an effective means.Key words：Comfort; Vibration isolation; H-Point; Ergonomics3目录第一章绪论 (1)1.1舒适性 (1)1.1.1振动舒适性 (1)1.1.2静态舒适性 (2)1.1.3操作舒适性 (4)1.2汽车座椅舒适性研究现状 (4)1.2.1汽车座椅动态模型 (6)1.2.2汽车座椅静态舒适性 (8)1.3基于人机工程学的汽车座椅舒适性设计要求 (10)1.3.1合理的体压分布 (10)1.3.2维持脊柱正常的生理弯曲 (12)1.3.3横向振动的抵抗能力 (14)1.4本章小结 (14)第二章人体承受振动的舒适性评价 (16)2.1 人体承受振动的分类 (16)2.2汽车座椅舒适性的主观和客观评价研究 (18)2.2.1人体脊骨生理结构与座椅腰托装置 (19)2.2.2座椅腰托的客观性评价试验 ········································错误！未定义书签。

探讨压力分布的座椅舒适性设计方法

探讨压力分布的座椅舒适性设计方法发表时间：2019-07-17T15:12:19.073Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：谭嘉威[导读] 摘要：汽车座椅作为驾驶员与汽车接触最频繁的部件，其舒适性不仅影响到汽车的产品竞争力，而且对乘员身体健康以及行车安全都有重要影响。

广州提爱思汽车内饰系统有限公司 511328摘要：汽车座椅作为驾驶员与汽车接触最频繁的部件，其舒适性不仅影响到汽车的产品竞争力，而且对乘员身体健康以及行车安全都有重要影响。

本文对压力分布的座椅舒适性设计方法进行分析和了解。

关键词：压力分布，座椅舒适性，设计引言：随着消费者生活水平的提高和用车观念的成熟，消费者在选购车辆时越来越重视汽车的整体驾乘感受。

座椅作为支撑乘员的部件，对整车的驾乘感受有重要影响，尤其是座椅的舒适性。

因此消费者选购汽车时，会重点考察汽车座椅的舒适性。

汽车座椅的舒适性对乘员的整车乘坐感受、身体健康和行车安全有着重要的影响。

设计良好的汽车座椅应当保证人体重力能够合理地分布在座椅上，人体各部分能够得到合理地支撑，脊椎呈自然弯曲状态，有利于血液循环和肌肉放松，保证乘员的身体健康。

一、分析驾驶员与座椅压力分布仿真1.人体生物力学骨、骨连接和骨骼肌是人体运动系统的重要组成部分。

骨骼在骨骼肌的牵动下绕着骨连接进行转动，骨骼通过骨骼肌产生的动力以骨连接作为运动支点带动人体的运动。

关节的运动形式对于有限元分析时模拟人体姿势的变化具有重要意义。

由于坐骨结节下有大量的毛细血管，肌肉和皮肤能够获得大量新鲜的动脉血，因此坐骨结节下的肌肉能够承受较大的压力而不易产生疲劳，是人体最主要的承重部位。

驾驶时感受到的肌肉疲劳由长时间保持驾驶姿势而产生，通过适当地变换驾驶姿势可以促进生物电的活动从而缓解疲劳感，肌肉得到放松，使疲劳感减弱。

2.驾驶员姿势舒适性驾驶姿势是驾驶员操纵车辆时的驾驶身姿，通常通过驾驶员身体各个关节角度进行定义。

驾驶员的驾驶姿势对驾驶员肌肉负荷、驾驶疲劳感和驾驶安全都有影响，在车辆人机界面设计中需要对驾驶姿势进行重点研究。

基于体压分布的汽车座椅舒适性研究

2014年(第36卷)第11期汽车工程Automotive Engineering2014(Vol.36)No.112014261基于体压分布的汽车座椅舒适性研究**国家自然科学基金(51105390)资助㊂原稿收到日期为2013年1月7日,修改稿收到日期为2013年3月28日㊂张志飞1,2,袁琼2,徐中明1,2,黄深荣2,贺岩松1,2(1.重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆 400030; 2.重庆大学汽车工程学院,重庆 400030)[摘要] 本文中通过体压分布测试和振动舒适性试验研究汽车座椅舒适性㊂通过体压分布测试,获得平均压强㊁总压力和接触面积等体压分布量化指标,并分析静态体压分布的特征和动态体压分布的变化规律,结果表明动态工况下除最大压强以外的其它体压指标均大于静态工况,且随车速增加而增加㊂而通过振动舒适性试验,分析动态体压分布与振动的相关性,结果表明平均压强与振动加权加速度有很强的相关性㊂关键词:汽车座椅;乘坐舒适性;体压分布;振动A Study on the Ride Comfort of Vehicle Seats Based on Body Pressure DistributionZhang Zhifei 1,2,Yuan Qiong 2,Xu Zhongming 1,2,Huang Shenrong 2&He Yansong 1,21.Chongqing University ,State Key Laboratory of Mechanical Transmission ,Chongqing 400030;2.College of Automotive Engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400030[Abstract ] In this paper,both body pressure distribution measurement and vibration comfort test are con-ducted to study the ride comfort of vehicle seat.Through body pressure distribution measurement,the quantitative indicators,including average pressure,total resultant force and contact area are obtained and the characteristics of static body pressure distribution and the variation law of dynamic body pressure distribution are analyzed,showing that all dynamic body pressure indicators except maximum pressure are larger than static ones and increase with the rise in vehicle speed.By vibration comfort test the correlation between dynamic body distribution and vibration isanalyzed with a result indicating that there is a strong correlation between mean pressure and weighted vibration ac-celeration.Keywords :vehicle seat ;riding comfort ;body pressure distribution ;vibration前言近年来,人们对汽车舒适性的要求不断提高,作为直接与驾乘人员接触的汽车座椅是人机交互的主要界面,是影响驾乘人员舒适性的主要因素,因此研究汽车座椅舒适性具有重要意义㊂体压分布是研究汽车座椅舒适性的主要方法之一,且很多研究是基于试验台架进行[1-3]㊂文献[4]中用很多关于静态舒适性的研究方法对座椅舒适性进行研究,验证了体压分布与驾驶员舒适性主观评价相关性最好㊂为表征体压分布,文献[5]中提出了最大压强㊁平均压强和不对称系数等8个体压分布指标,并结合试验验证了这些指标与舒适性具有很强的相关性㊂同时座椅的体压分布和人体乘坐姿势密切相关[6-8],文献[6]中结合主观评价研究了不同坐姿下静态体压分布的情况;文献[7]中探讨了人体驾驶角度与舒适性的关系㊂由于车辆环境中的人椅系统常处于动态环境,文献[9]中通过研究瞬态振动环境下体压分布来反映驾驶舒适性;文献[10]和文献[11]中研究了在1~10Hz 频率范围内不同振幅的正弦垂向激励下体压分布的变化规律㊂然而实际上汽车座椅不是单纯地处于静态或某种特定激励,而是处于复杂的行驶工况,因此有必要针对汽车实际行驶工况研㊃1400 ㊃汽车工程2014年(第36卷)第11期究人椅系统体压分布的变化规律㊂本文中针对某款乘用车座椅,在等速行驶工况下对人椅系统进行体压分布试验和振动舒适性试验,分析试验数据并总结体压分布变化规律,探讨动态工况和静态工况下体压分布特征的差异,并将动态工况下的体压分布和振动加速度功率谱进行对比分析,为提升座椅乘坐舒适性提供指导㊂1 试验方法试验采用61cm 见方㊁由2304(48ˑ48)个电容传感器组成的Xsensor 压力传感器,在某型乘用车副驾驶座椅上采集人体接触座垫的体压分布数据,试验时采样频率为45Hz,采样时间为1min㊂本次试验包含了对汽车静态工况下11名被试者和动态工况下两名被试者的体压分布测量㊂动态试验路面为城市快速路,车速为30㊁40㊁50㊁60km /h,各工况重复采样3次㊂试验时使用speedbox 监测实时车速,要求车速波动在ʃ4%之内,固定座椅前后位置和靠背角度,同时要求被试者处于自然放松状态㊂本次试验11名被试者中,9名男性,2名女性,平均年龄27.5岁,平均身高㊁体质量分别为167.72cm 和61.92kg,身体状况良好㊂为分析动态体压与振动的相关性,结合体压分布动态试验,在相同工况下,利用IMC 数据采集器㊁B&K2647B 电荷电压转换器㊁B&K4322三向座椅加速度传感器等采集椅面加速度,采样频率为500Hz,采样时间为1min㊂图1为座椅体压分布与振动试验的现场测试图㊂图1 试验现场测试图2 试验结果分析对试验数据进行处理,以得到一系列的量化指标,实现对舒适性的客观评价㊂本文中主要应用最大压强㊁平均压强㊁接触面积㊁总压力㊁不对称系数㊁纵向压力分布曲线和纵向压力中心坐标等作为评价静态㊁动态工况的体压分布指标㊂本次试验所用Xsensor 压力传感器左右对称的放置在座垫上,如图2所示,图中每个小方格代表一个长宽均为12.7mm 的测点,i 表示纵向,j 表示横向㊂同时Xsensor 压力传感器的阈值为1.31005kPa,当测点压力值小于阈值时压强数据显示为零㊂图2 压力传感器平面简图图2线框A 表示单点压力传感器所作用的面积әS (161.29mm 2),接触面积S 指臀部全部受压点数N t (测点压强为非零的点数)与әS 之乘积㊂平均压强p v 指全部受压点压强的算术平均值,表示人体与座椅接触压力大小,在一定程度上反映人体振动舒适性㊂p v =1N t ΣNti =1p i(1)式中:p i 为测点压强值㊂不对称系数C u 指以图2纵向对称线为中心,左右对称测点压力差的绝对值之和与总压力的比值,可用于判断体压分布的不对称程度,分析试验数据的有效性㊂C u =ΣNi =1ΣN /2j =1p ij -p i (N +1-j )әS ΣNi =1ΣN /2j =1p ij +p i (N +1-j )әS(2)式中:N 为压力传感器行列数,N =48;P ij 为第i 行j 列的测点压强值㊂纵向压力分布曲线F L (x i )综合反映人体各部位的受力大小和压力变化趋势㊂2014(Vol.36)No.11张志飞,等:基于体压分布的汽车座椅舒适性研究㊃1401㊃F L(x i)=ΣN j=1p ijәS(3)纵向压力中心坐标Cop-x指在时间历程中压力中心与传感器前缘的距离,反映坐姿的改变㊂Cop-x=ΣN i=1ΣN j=1p ijәSx iΣN i=1ΣN j=1p ijәS(4)式中:x i为第i行传感器的纵坐标㊂根据图2定义的坐标,Cop-x实际反映纵向压力中心至传感器后缘(靠背一侧)的距离㊂2.1 静态工况下体压分布分析对于静态试验数据,为减小随机误差,选取连续的20帧数据计算各参数的平均值㊂由于不合格的试验坐姿会造成数据的离散,因此通过计算各被试者不对称系数来判断试验坐姿的有效性㊂不对称系数的取值范围为0ɤC uɤ1,当C u=0时,体压分布完全对称;当C u=1时,体压集中于一侧,其值越大体压分布越不对称㊂通过综合考虑,剔除不对称系数大于0.30的3个样本,其余被试者的不对称系数在0.1598~0.2722之间波动㊂利用统计学分析方法处理试验数据,得出最大压强㊁平均压强㊁总压力和接触面积,并求其相关关系,结果见表1,分析可知:(1)最大压强㊁平均压强与接触面积成负相关,说明人椅接触面积增加,人体承受的最大压强和平均压强减小;(2)最大压强㊁平均压强㊁总压力㊁接触面积与被试者体质量正相关,说明体压分布除受人体坐姿影响外,还受被试者的个体参数体质量影响,体质量增加各参数均增大㊂表1 各参数相关系数接触面积总压力体质量最大压强-0.1950.2220.150平均压强-0.1720.5530.398接触面积0.718*0.802*总压力0.948**注:*显著性水平为0.05;**显著性水平为0.01㊂根据式(3)计算并绘制纵向压力分布曲线(图3),其能较好地反映人体受力分布情况,亦能说明各部位对压力的敏感程度㊂由图3可见,压力峰值出现在人体血管㊁神经分布较少且可以承重的坐骨结节附近,由坐骨周围扩散到臀部外围,压力逐渐降低,直到与座垫前缘接触的大腿下平面趋于最低值,符合人体生理结构的特点㊂图3 纵向压力分布曲线2.2 动态行驶工况下体压分布分析在实际情况下,人椅接触环境主要处于动态环境,因此需进一步研究动态条件下体压分布变化规律㊂本文中通过分析等速行驶工况下最大压强㊁平均压强㊁接触面积和总压力变化规律,并分析平均压强功率谱的峰值频率与幅值;计算纵向压力中心随乘坐时间的变化规律;分析人体与座椅不同接触区域的压力变化率,从而获得体压分布动态特性㊂图4 平均压强和接触面积时域图对各工况的3组数据分别计算不对称系数,选取不对称系数最合理的一组作为动态体压分析数据㊂以时间为变量,计算各工况下平均压强㊁总压力㊁最大压强和接触面积随时间的变化规律㊂图4为不同车速下平均压强和接触面积随时间历程的变化情况,同时提取动态工况下各参数在时间历程的平均值,其与静态体压参数的对比结果如表2所示㊂由图4与表2分析表明,随车速的增加,总压力㊁接触面积和平均压强呈增加趋势,但接触面积的变化量减小,且动态条件下最大压强小于静态时㊂说明在实车振动环境下,人椅接触面积增加的同时降低㊃1402 ㊃汽车工程2014年(第36卷)第11期了最大压强值㊂表2 体压分布动态试验参数速度/(km /h)最大压强/kPa 总压力/N 接触面积/cm 2平均压强/kPa 静态31.5791608.99748.48.31093023.0983916.251156.48.64454024.40831080.401209.79.46365025.85621138.201221.09.73896024.40831197.901227.410.3976平均压强与总压力属于同一类指标,主要反映人体与座椅接触特性的变化,做平均压强功率谱(图5),分析得各工况均有一个明显的峰值点(具体参数见表5),其频率随车速的增加由2.461Hz 单调递增到5.273Hz,且幅值波动较小㊂图5 平均压强功率谱图6 座椅传递函数为分析平均压强功率谱峰值点频率的影响因素是座椅固有频率还是车速,计算座椅传递函数,结果如图6所示㊂由图可见,各工况下座椅的传递率都在固有频率为4~5Hz 之间达到峰值,在不同车速下没有明显变化,说明乘员在座椅上的垂直振动频率影响因素为车速㊂根据式(4)计算体压分布纵向压力中心与传感器前缘距离随时间的变化,得出各等速工况下纵向压力中心距座椅前缘的距离在时间历程中逐渐减小㊂表明在持续的坐姿状态下,人体受力中心向前移动,以40km /h为例给出了纵向压力中心坐标随时间的变化,见图7㊂图7 等速行驶纵向压力中心坐标(40km/h)压强变化率可反映对振动的敏感程度和吸振性能,同时较低的压强变化率表明舒适性较好㊂压强变化率均方根pcrms 是指计算平均压强在时间历程上变化率的均方根,即p crms=1T∫t 2t 1d p (t )d æèçöø÷t æèçöø÷21/2(5)式中:p (t )为平均压强在时间历程的变化㊂为研究人体与座椅不同接触区域在各等速工况下平均压强和压力变化率的变化规律,参照文献[9],对坐垫区域左右部分划分为臀部㊁大腿和接触前缘6个区域(见图8)㊂利用统计分析方法计算各区域平均压强和根据式(5)计算各区域平均压强变化率,结果如图9所示㊂图8 座椅体压区域分布2014(Vol.36)No.11张志飞,等:基于体压分布的汽车座椅舒适性研究㊃1403㊃图9 各区域平均压强和压强变化率由图9可见:(1)局部最大平均压强位于臀部,最小平均压强位于大腿前缘,与纵向压力分布曲线具有一致性,进一步验证了压力主要分布在臀部,同时,随着车速的增加,局部平均压强增大;(2)分析局部压强变化率,最大值位于臀部,原因是臀部含有较大的坐骨结节㊁较少的软组织,吸振性能较差,因此臀部的舒适性低于大腿和大腿前缘,同时车速的增加,导致各区域舒适性都降低㊂为改善座椅舒适性,可采用吸振性能较好的座椅材料,提高吸振性能㊂2.3 动态体压与振动相关性分析通过体压分布试验,研究了各参数的客观变化规律㊂由于主观评价试验需耗费大量时间和人力,成本较高且容易出错,因此本文中采用ISO 2631 1:1997(E)推荐的加权加速度均方根来评价不同车速下人体的振动舒适性,并分析座椅垂向加速度的功率谱,与平均压强功率谱进行对比,进一步研究体压分布特性㊂图10 座椅垂向加速度功率谱对各等速工况下座椅垂向加速度进行功率谱分析,结果如图10所示㊂采用1/3倍频程计算加权加速度均方根a w ㊁加权振级L aw ,结果如表3所示㊂可见随车速的增加,加权加速度均方根增加,人体不舒适性增加,但加权加速度均方根均小于0.315m /s 2,参照ISO 2631 1:1997(E)人的主观感觉表现为没有不舒适 ,说明测量工况是小幅振动情况㊂表3 加权加速度均方根值车速/(km /h)30405060a w /(m /s 2)0.21400.23580.24270.2546L aw /dB106.6107.45107.70108.12结合体压分布动态参数,研究发现平均压强㊁总压力㊁接触面积与加权加速度均方根具有显著正相关(表4),表明较大的平均压强和总压力会降低人体舒适性㊂表4 体压分布指标与加权加速度相关系数体压分布指标相关系数总压力0.996**接触面积0.965*平均压强0.994**注:*显著性水平为0.05;**显著性水平为0.01㊂为验证较大的平均压强会降低人体舒适性,结合人体各区域平均压强,随车速的增加平均压强增加,表明舒适性降低,与压强变化率有相同的结果㊂分析座椅垂向振动加速度功率谱,在低频段有一个明显的峰值点,其频率随车速增加由2.918Hz 增加到5.312Hz,且幅值波动较小,由表5分析比较可知,其与平均压强功率谱的峰值频率具有相同的变化趋势,结合座椅传递函数,说明在汽车乘员座椅系统中,人体承受振动的频率随工况而改变㊂表5 平均压强与加速度功率谱峰值点频率与幅值速度/(km /h)平均压强功率谱加速度功率谱频率/Hz 幅值/(kN 2㊃m -3)频率/Hz 幅值/(m 2㊃s -3)30 2.4610.6172ˑ10-3 2.918 1.330ˑ10-240 3.8670.6241ˑ10-3 3.906 1.281ˑ10-250 4.5720.602ˑ10-34.883 1.386ˑ10-2605.2730.6529ˑ10-3 5.3121.176ˑ10-2综上所述,表明体压分布特征与振动环境有极强的相关性㊂㊃1404 ㊃汽车工程2014年(第36卷)第11期3 结论(1)静态工况下,平均压强㊁最大压强与接触面积负相关;平均压强㊁接触面积与体质量正相关,表明体压分布的量化指标受被试者的个体参数(体重)影响较大㊂(2)动态工况下,随车速的增加,总压力㊁平均压强和接触面积增加,且均大于静态工况;纵向压力中心坐标在各等速工况下随乘坐时间的延长而逐渐向座垫前缘移动;同时平均压强功率谱明确反映人体承受垂直振动的频率也随车速增加而增大,但幅值波动较小;通过分析压强变化率得出臀部的舒适性较其它区域要低㊂(3)分析动态体压和振动相关性得出,平均压强与加权加速度有显著正相关,表明较大的平均压强会降低舒适性,并且加速度功率谱充分验证了平均压强功率谱,两者具有相同的变化规律㊂参考文献[1] 张鄂,洪军,梁建,等.汽车人机接触界面体压分布的实验与评价研究[J].西安交通大学学报,2007,41(5):538-542.[2] 王正华,喻凡,庄德军.汽车座椅舒适性的主观和客观评价研究[J].汽车工程,2006,28(9):817-819.[3] 金晓萍,袁向科,王波,等.汽车泡沫座椅舒适性的客观评价方法[J].汽车工程,2012,34(6):551-555.[4] De Looze M P,Kuijt-Evers L F M,Dieen J V.Sitting Comfort andDiscomfort and the Relationships with Objective Measures[J].Er-gonomics,2003,46(10):985-997.[5] 徐明,夏群生.体压分布的指标[J].中国机械工程,1997,8(1):65-68.[6] 周敏.座椅温觉特性与坐姿体压分布的实验研究[D].长沙:湖南大学,2007.[7] 马佳,范智声,阮莹,等.舒适驾驶姿势试验及模糊评价[J].工业工程与管理,2008,13(4):121-125.[8] Jin Xiaoping,Cheng Bo,Wang Bo.Assessment of Driver s SeatingDiscomfort Using Interface Pressure Distribution [J].Intelligent Vehicles Symposium,2009,3(5):1419-1424.[9] Koro Uenishi,Katsunori Fujihashi,Hitoshi Imai.A Seat Ride E-valuation Method for Transient Vibrations[C].SAE Paper 2000-01-0641.[10] Wu X,Rakheja S,Boileau P E.Distribution of Human-seat In-terface Pressure on a Soft Automotive Seat under Vertical Vibra-tion[J].International Journal of Industrial Ergonomics,1999,24(5):545-557.[11] Wu X,Rakheja S,Boileau P E.Study of Human-seat InterfacePressure Distribution under Vertical Vibration [J].International Journal of Industrial Ergonomics,1998,21(6): 433-449.(上接第1398页)[5] Jalil N,Kheir N A,Salman M.A Rule-based Energy ManagementStrategy for a Series Hybrid Vehicle[C].American Control Con-ference,1997:689-693.[6] Ganji B,Kouzani Z,Khayyam H.Look-ahead Intelligent EnergyManagement of a Parallel Hybrid Electric Vehicle[C].Fuzzy Sys-tems (FUZZ ),2011IEEE International Conference on,2011:2335-2341.[7] Zanasi R,Grossi F.Modeling and Control of Power-split Hybrid E-lectric Vehicles [C].Vehicle Power and Propulsion Conference(VPPC),2010IEEE,2010:1-6.[8] Opila D F,Aswani D,McGee R,et al.Incorporating DrivabilityMetrics into Optimal Energy Management Strategies for Hybrid Ve-hicles[C].Decision and Control,2008.CDC 2008.47th IEEE Conference on,2008:4382-4389.[9] Liu Jinming,Peng Huei.Control Optimization for a Power-splitHybrid Vehicle [C].American Control Conference,2006:466-471.[10] Wang Wei,Liu Xinhui.Optimization and Simulation of EnergyManagement Strategy for a Parallel-series HEV[C].International Conference on Computer Application and System Modeling,2010:488-492.。

基于人体压力分布的座椅形面优化设计

基于人体压力分布的座椅形面优化设计李娟;徐伯初【摘要】为获得舒适座椅形面的造型和尺度特征,基于体压分布指标与舒适度量表评分相结合的评价方法,分析了静态坐姿条件下,座椅靠背和坐垫形面特征与人体关键部位的舒适度影响关系,并据此提出了座椅靠背和坐垫形面人机优化设计建议.体压分布实验结果表明:座椅压力分布SPD值仅反映压力分布均匀程度,但在形面几何构造复杂的情况下,不能表征靠背或坐垫的整体舒适度;圆形压力梯度GC值不受坐垫形面变量因素的影响,能有效表征人体坐骨结节处的舒适度.%In order to obtain the styling and scaling features of the shape surfaces of comfortable seats,the relationships between the shape surface features of seatback and cushion and the comfort levels of key parts of hu-man-body under the condition of static seating posture are analyzed based on an evaluation method combining body pressure distribution indicator with comfort score table,and on this basis an ergonomic optimization design proposal for the shape surfaces of seatback and cushion is put forward. The results of body pressure distribution experiment show that the values of seat pressure distribution(SPD) only reflect the evenness of pressure distribution,but can-not characterize the overall comfort of seatback and cushion under the condition of complex geometry constructions of shape surfaces. Circular pressure gradient (GC) is not affected by variable factors of cushion shape surface and can effectively represent the comfort level of ischial tuberosity.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2017(039)012【总页数】7页(P1457-1463)【关键词】座椅形面;舒适度量表;体压分布;圆形压力梯度;优化设计【作者】李娟;徐伯初【作者单位】西华大学工业设计产业研究中心,成都 610039;西南交通大学人机环境系统设计研究所,成都 610031【正文语种】中文前言座椅舒适度主要有主观和客观两种评价方法。