《人机工程学》-座椅人机分析与设计

人机座椅分析实例
附表1 附表
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汽 车 座 椅 设 计
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以下是汽车座椅设计的参考材料与分析
汽车座椅人机工程学分析—— 汽车座椅人机工程学分析——人体坐姿生理特性分析 坐姿时脊柱的形态：人坐着时，身体主要由脊柱、盆骨、 坐姿时脊柱的形态：人坐着时，身体主要由脊柱、盆骨、腿和 脚支撑。脊柱位于人体的背部中央，是构成人体的中轴。 脚支撑。脊柱位于人体的背部中央，是构成人体的中轴。人处 于不同的坐姿时，脊柱形态不同， 于不同的坐姿时，脊柱形态不同，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形态， 使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然形态，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。 荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。 坐姿体压分布：当座椅上的人处于坐姿状态时， 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， 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。 座垫上的体压分布：根据人体组织的解剖学特性可知， 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， 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。 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， 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，自大腿部位时压力降至最低， 骨处压力最大，自大腿部位时压力降至最低，这是座垫设计的 压力分布不均匀原则。 为坐姿时座垫上的体压分布。 压力分布不均匀原则。图1为坐姿时座垫上的体压分布。 靠背上的体压分布：靠背上的体压分布也以不均匀分布， 靠背上的体压分布：靠背上的体压分布也以不均匀分布，压力 相对集中在肩胛骨和腰椎两个部位。从这两个部位向外， 相对集中在肩胛骨和腰椎两个部位。从这两个部位向外，压力 小组设计&相关知识 小组设计 相关知识 应逐步降低。 应逐步降低。
座椅尺寸结构设计 驾驶座椅尺寸结构设计的研究把注意力集中在人体生理结构特点对驾 驶舒适程度的影响上，寻求最佳的座椅结构形式、尺寸、轮廓形状及材料选择。 驶舒适程度的影响上，寻求最佳的座椅结构形式、尺寸、轮廓形状及材料选择。 座椅尺寸设计 座椅尺寸设计主要参数包括：椅面高度、宽度、深度、椅面倾角； 座椅尺寸设计主要参数包括：椅面高度、宽度、深度、椅面倾角；靠 背的高度、宽度和倾角。座椅尺寸设计涉及主要参数如图2所示。 背的高度、宽度和倾角。座椅尺寸设计涉及主要参数如图2所示。 椅面高度A 椅面高度定义为椅面前缘至驾驶员踵点的垂直距离。 椅面高度A：椅面高度定义为椅面前缘至驾驶员踵点的垂直距离。在设 计时主要考虑到两点：椅面过高会使大腿肌肉受压， 计时主要考虑到两点：椅面过高会使大腿肌肉受压，椅面过低就会增加背部肌 肉负荷，驾驶座椅的椅面高度应低些。 肉负荷，驾驶座椅的椅面高度应低些。 椅面宽度B 在空间允许的条件下，以宽为好。 椅面宽度B：在空间允许的条件下，以宽为好。但对于汽车驾驶座椅来 驾驶员坐姿单一，不涉及变换姿势，通常设计应满足最宽人体需要为准。 讲，驾驶员坐姿单一，不涉及变换姿势，通常设计应满足最宽人体需要为准。 椅面深度C 指椅面前缘至靠背前面水平距离。其尺寸应满足： 椅面深度C：指椅面前缘至靠背前面水平距离。其尺寸应满足：腰部得 到靠背的支撑；椅面前缘与小腿之间留有适当距离，以保证大腿肌肉不受挤压， 到靠背的支撑；椅面前缘与小腿之间留有适当距离，以保证大腿肌肉不受挤压， 腿弯部分不受阻碍。 腿弯部分不受阻碍。 靠背高度D及宽度：靠背的高度和宽度与坐姿肩高和肩宽有关， 靠背高度D及宽度：靠背的高度和宽度与坐姿肩高和肩宽有关，对于汽 车驾驶座椅靠背的高度应采取高靠背，最好加靠枕。 车驾驶座椅靠背的高度应采取高靠背，最好加靠枕。 靠背倾角α 靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。 靠背倾角α：靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。 椅面倾角β 指椅面与水平之间的夹角。 椅面倾角β：指椅面与水平之间的夹角。主要考虑到为了防止人体臀 部向前滑动而是椅面前缘向后倾。此角不易过大， 部向前滑动而是椅面前缘向后倾。此角不易过大，否则会增加大腿下平面与座 垫前缘的压力，从而减少双脚着地的负荷，阻碍血液循环，引起身心疲劳。 垫前缘的压力，从而减少双脚着地的负荷，阻碍血液循环，引起身心疲劳。 通过以上座椅尺寸参数的确定， 通过以上座椅尺寸参数的确定，以保证驾驶员人体脊柱曲线更接近于 正常生理脊柱曲线。舒适坐姿的各关节的角度应该满足图3中所示的要求角度。 正常生理脊柱曲线。舒适坐姿的各关节的角度应该满足图3中所示的要求角度。
座椅空间位置设计
座椅空间位置 设计就是为了达到操作 舒适性的目标，而进行 驾驶室座椅空间位置设 计以确保驾驶员有良好 的视野，同时对汽车转 向盘、脚踏板等操作部 件有恰当的操作要求距 离，以达到操作舒适性 的最终目的。 图列出了驾驶作 业空间设计的主要指标。 。
补充小知识：设计要源于生活，利于生活。 补充小知识：设计要源于生活，利于生活。
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汽 车 座
小 组 设 计 相 关 知 识 & 人 机 座 椅 分 析 实 例
《人 机 工 学 》 程
椅
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MPV超舒适座椅功能配置 MPV超舒适座椅功能配置
MPV作为重要的公务用车，其后排空间蕴 涵着尊贵礼仪。所以，除了配备娱乐、 通讯、办公系统外，某种意义上讲，应 给乘员带来飞机头等舱般的舒适心情。 超舒适座椅首当其冲，扮演着重要角色。 根据行驶试验采集的脑电波、肌肉电压 （手脚活动时产生的微弱电压）、身体 压力分布、血流等生理指标，在座椅上 实现完善的人机界面，使乘员身体、精 神双方面放松，减轻疲劳感。
参考文献： •《人机工程学》 •《设计心理学》 •《生物学》
人机座椅分析实例
“超舒适座椅”有如下主要特征: ）。根据人体工学调试最佳角度，座椅可以完全放平 座椅倾斜结构（照片①）。根据人体工学调试最佳角度， 座椅倾斜结构 根据人体工学调试最佳角度 舒适躺倒。 舒适躺倒。 •“抑制摆动头枕”（照片②，从头部后方、后脑勺下方、头部左右侧对近似 “抑制摆动头枕” 照片② 从头部后方、后脑勺下方、 球状的头部进行三点支撑，抑制行驶中因为汽车晃动导致的头部上下左右摇摆， 球状的头部进行三点支撑，抑制行驶中因为汽车晃动导致的头部上下左右摇摆， 从而减轻颈部肌肉的负担。 从而减轻颈部肌肉的负担。 •椅面角度调节系统（照片③，可以将椅面向前上方抬起，在增大座椅靠背倾 椅面角度调节系统（ 椅面角度调节系统 照片③ 可以将椅面向前上方抬起， 斜角度，减轻颈周和下半身负担的同时，可以抑制臀部的滑动。 斜角度，减轻颈周和下半身负担的同时，可以抑制臀部的滑动。 •粗横棱纹织物脚垫（足拖）（照片④，座椅表面向前上方抬起时，膝部内侧 粗横棱纹织物脚垫（ ）（照片 粗横棱纹织物脚垫 足拖）（照片④ 座椅表面向前上方抬起时， 就会受到挤压。把脚放在这个脚垫上能够减轻膝部内侧受到的挤压。 就会受到挤压。把脚放在这个脚垫上能够减轻膝部内侧受到的挤压。 •座椅两侧设置有可以调整角度的扶手（照片⑤）。减轻了臂部和肩部的肌肉 座椅两侧设置有可以调整角度的扶手（ 座椅两侧设置有可以调整角度的扶手 照片⑤）。减轻了臂部和肩部的肌肉 负担。 负担。 •按摩、通风、加热等功能作为选装配置，可以同时在座椅中实现。 按摩、 按摩 通风、加热等功能作为选装配置，可以同时在座椅中实现。 基于人机工程学，结合以上配置，为乘员提供了“头等舱般的舒适心情” 基于人机工程学，结合以上配置，为乘员提供了“头等舱般的舒适心情”。
【正确坐姿】
当处于非自然姿时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度， 当处于非自然姿时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度， 严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢神,产生腰部酸痛、 严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢神,产生腰部酸痛、 疲劳等不适感。 疲劳等不适感。
谢谢！ 谢谢！