基于人因工程的汽车座椅舒适性分析

基于人因工程的汽车座椅舒适性分析

徐玮20110858

摘要：汽车座椅作为汽车内饰的一个重要组成部分，是集人机工程学、机械振动、力学分析，控制工程等为一体的系统工程产品。此文以研究汽车座椅舒适性分析为目的，基于人因工程的基础上，运用系统工程中的模糊评价法，对影响汽车舒适性的因素重要性进行排序，对汽车座椅设计开发有着重大作用。

关键词：汽车座椅人因工程系统工程模糊综合评价法

Abstract: This car seat as an important part of car interiors, is set ergonomics, mechanical vibration, mechanical analysis, control engineering as one of the systems engineering products. This paper to examine the car seat comfort for the purpose of analysis, on the basis of human factors engineering, the use of systems engineering fuzzy evaluation method, the importance of factors that affect the comfort of the car sort of car seat design and development has a significant effect.

Keywords: car seat human factors engineering systems engineering fuzzy comprehensive evaluation

随着汽车技术的发展和人们生活水平的提高，汽车座椅的舒适性成为人们选车时的一个重要衡量标准。汽车座椅舒适性主要包括静态舒适性和动态舒适性，目前国内汽车座椅的动态舒适性表现与国外的同类产品还存在较大差距。究其原因主要是汽车座椅动态舒适性的研究还很不够。如何使人体在振动环境下保持舒适性是目前汽车座椅设计开发中的一项重要课题。因此，迫切亟待开展汽车座椅动态舒适性的研究，以提高我国汽车座椅产品的市场竞争力。

座椅对舒适性的影响：

座椅设计的豪华直接决定了驾驶员乘坐的的舒适性与否，座椅对舒适性的影响主要表现在以下几个方面。

1．各部贴合度

座椅靠背和坐垫的形状与人体背部、臀部、及大腿底面的形状相贴合，

有利于改进接触面积和部位，提高乘坐的舒适性。

2. 横向稳定性

汽车转弯时，驾驶员人体承受横向加速度，对座椅的侧面加高，可使两跨和大腿部能支承身体，提高驾驶员的身体保持性。

3. 腿背支承度

汽车座椅提供形状和位置适宜的两点支承，第一支承位于人体地5~6胸椎之间的高度上，作为肩靠能减轻颈曲变形，第二支承设置在腰曲部位，作为腰靠能保证乘坐姿势下正常的腰曲弧线，提高驾驶员的舒适性。

4. 乘坐软硬度

座椅最重要的作用是支撑驾驶员的身体，表面硬的座椅不易使人疲劳，但与身体贴合度差，压迫身体的某一部分造成疲劳感的增加。

人体对振动的反应

驾驶员坐在行使中的汽车上所承受的振动属于全身振动的范畴

有关研究表明，人体最敏感的频率范围为纵向振动

4~8Hz，横向振动1~2Hz

当外界振动接近器官的共振频率时，即产生共振，振幅迅速增大，此时引起器官的生理反应最大。外界振动传入人体时所引起的增大或减弱效应与身体在振动系统中的姿势有关，一般来说，坐姿工作时，由于人腿的减振作用大大降低，抗振性要比站姿工作时差，特别是脊柱和胃部受到振动的损害，因此坐姿作业者容易产生脊柱损伤和胃病这两种职业病。振动对驾驶员操作的影响主要表现为视觉作业效率的下降和操作动作准确性变差。当振动频率低于2Hz时，由于眼肌的调节补偿作用，使视网膜上的映像相对稳定，因此对视觉的干扰作用不大，但当振动频率大于4Hz时，视觉作业效率将受到严重的影响，振动频率为10~30Hz时，对视觉的干扰最大，振动频率为50Hz、加速度为

2m/s2时，视觉下降约50%。振动对操作动作准确性的影响，主要是由于振动降低了手（或脚）的稳定性，从而使操纵动作的准确性变差，而且振幅越大，影响越大。另外人体在振动环境中会加速疲劳过程。当振动环境中的振动特性处于人体神经系统的敏感区域时，这种刺激频繁传入大脑皮质，引起大脑皮质细胞兴奋。当达到一定限度时，皮质细胞的工作强度将减弱，人就会感到疲劳，工作效率明显下降。

微气候

研究表明,驾驶员在驾驶状态下的舒适温度为18℃～23℃，舒适湿度为40%～60%，代谢量为1.0～2.0me。座椅对人体热环境的主要影响因素有：

座椅表面的温度和湿度。座椅表面的温湿度特性将影响人体背部、臀部、下体等部位的散热性能及皮肤的呼吸功能，当其温湿度特性与人体生理机能不适应时将引起人体局部不快感，从而加速人体疲劳的形成。

模糊评价法是利用模糊集理论进行评价的一种方法。由于模糊地方法更接近于东方人的思维习惯和描述方法，因此它更适应于对社会经济系统及工程

技术的问题进行评价。

1. 模糊的概念机度量

日常生活中，东方人描述某人的身高时常用“高个子”或“低个子”等语言来描述，虽然描述中并未指明该人身高有多少厘米，但听众已大致了解该人的身高状况，并且很容易依据这些模糊的特征来找到此人。这种描述的不精确性就是模糊性。为了定量地刻画这种模糊概念，我们常用隶属函数A 来表示。如对身高而言有A=（1/180，0.5/175，0.2/170，0/165）表示身高180厘米为高个子，175厘米身高者为高个子的程度仅为0.5等等，以此类推。显然隶属度表征了模糊性[6]。

2. 模糊变量的运算

由于模糊变量时用隶属度描述的，因此其运算应为模糊运算。设有模糊矩阵

0.50.30.80.5,

0.40.80.30.7R S ⎛⎫

⎛⎫

== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

则R 与S 的并与交运算的规则以集合运算相似，并运算为两中取大，交运算为两

中取小。

0.80.50.40.8R S ⎛⎫⋃= ⎪⎝⎭ ， 0.50.30.30.7R S ⎛⎫

⋂= ⎪⎝⎭

模糊矩阵的乘积定义如下：记C=R·S

0.50.5·S=0.40.4R ⎛⎫

⎪⎝⎭