人机工程学汽车驾驶员座椅2讲解

0.587L6

0.176H 30
12.5t

Xh
Zc 638mm H 30 Zh
27
四：驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定
ISO3958适用于以下尺寸轿车 （1）座椅背靠角在9°~33°-A40 （2）最后H点到锺点的垂直距离127~520-H30 （3）H点的水平调节范围130-TL23 （4）转向盘直径330~600-W9 （5）转向盘倾角10-70-A18 （6）转向盘中心到锺点距离66~152-L11 （7）转向盘中心到锺点的垂直距离530~838-H17
3）因为振动的传递与所采用的座垫材料有关，所以正确选 择弹性元件的材料是非常重要的。
座椅动态特性
频率比
/ 0 .......... ...(0 k m)
相对阻尼系数
/ 2 km
频率响应函数
H jz~q

1 2 j 1 2 2 j
振幅响应
1
二：眼椭圆在车身视图上的定位（绘制眼椭圆）
眼椭圆在车身视图上的定位
二：眼椭圆在车身视图上的定位（绘制眼椭圆）
(1)椭圆倾角计算：椭圆的三轴线相互垂直，轴线A
方向平行于汽车坐标轴方向
y
对于A类坐标可以调节的眼椭圆长轴A x与水平面的夹角应根据H点的
调节轨迹倾角A19计算：
18.6 - A19
z2 z2

x10

715 .9 0.968793
z 0.00228674
z2

x5 692 .6 0.981427 z 0.00226230 z 2
x2.5

687 .1 0.895336
z 0.00210494
z2

踏板平面角
踏板平面角为鞋底与水平面的夹角
5)测量车辆上欲检验的操作钮件在上述坐标系中的坐标值。
6)根据2)中算出的G值及已确定的男女驾驶员比例，从ISO3958标准所制
定的表中找到相应的表格
座椅设计中的动态参数
图3-24 系统幅频特性 a) 车身加速度／平面度 b) 座椅垂直位移／车
身垂直位移 c) 座椅加速度／路面不平度
座垫的弹性元件和弹性特性
（4）确认座椅的结构形式 、确认座椅面料形式； （5）确认座椅造型 ； （6）确认车身数模的配合问题 。
驾驶员座椅
设计驾驶员座椅从人机工程学出发，应满足以下要求： （1）安装位置，座椅尺寸外形应以驾驶员操作需求为基准。 （2）不仅需要有足够的刚度和强度，而且其减压弹簧等刚
度设计应和汽车整车震动频率相匹配，应有良好的动静态特 性。
位置
3）：确定H点在汽车俯视图方向位置即确定SgRP点的在Y轴上的位置
W 20 0.15(W 3 W 7) W 7
4）：最后进行人机界面校核，确定SgRP的修正值
H点确定和设计的程序
注意：当然以上设计步骤是设计厂商并不知道座椅参数，座椅设计是在设
计H点确定后，并进行适当匹配设计，这种设计给后续带来较大的麻烦，经常 表现为座椅设计和原本设计H点的参数有较大差异。
x97 .5 x95
936 .6 0.613879 913 .7 0.672316
z 0.00186247 z 0.00195530
z2 z2

x90 x50
885 .0 0.735374 793 .7 0.968793
z 0.00201650 z 0.00225518
A47 78.96 0.15z 0.0173z2
H点确定和设计的程序
（4）确定H点布置工具线绘制
x97 .5 x95
936 .6 0.613879 913 .7 0.672316
z 0.00186247 z 0.00195530
z2 z2

x90 x50
x2.5
687 .1 0.895336
z 0.00210494
z2

1）：随后选定95百分位，50百分位，5百分位来确定适意线曲线函数，这样
正对不同百分位点有不同的H点到PRP的相对水平距离 ，当然作为最总设计H
点（SgRP)点，我们通常用95百分位人群来标定
2）：这样我们基本确定了设计H点（SgRP）的在侧视图上和油踏板的相对
78.96 0.15z 0.0173z2
式中，z为H点到AHP的垂直距离（H30，cm），它反映
了容纳驾驶员群体乘坐的座椅高度
H点确定和设计的程序
（1）初选踏板AHP，PRP点的高度（和地板平面的距离，AHP点的高度根据 经验值作为指导。
a：建立整车坐标系；地板高度确定； b：确定前轮中心的X和Z轴的坐标； c：初步确定前围防火板的位置，考虑汽车布置空间，当轮系参数确定，发 动机总成和传动总成形式确定，确保必要安装和安全控件，防火板的位置就能 确定； d：随后确定油门踏板的安装位置；确定初步PRP和AHP点的和安装地板相 对高度位置， （2）初步确定H30硬点参数，H30和汽车的类型相关，对A类车H30<450mm， 轿车H30小些，跑车最小，Suv较大，越野车最大，这是一个经验取值。 （3）确定踏板平面角A47
-1 10
五：座椅的构成
头枕
安全带固定点
靠背部
座面
座垫部
座垫 底座
靠背垫 背靠框架 腰托调节
靠背角度调节 高度调节
前后移动调节
五：座椅的构成及作用
座垫部部形状维持及强度确保.
弹簧支座
五：座椅的构成及作用
滑轨 总成 座椅前后调节装置保证驾驶员的最佳驾驶条件。
导轨 上导轨 下导轨
滑轨控制手柄
C形
T形
-1:1
-2:1
-1
12
10
频率比λ=ω /ω 0
振动传递性
|z/q | lg|z/q |
2）共振段
0.75 2
|z/q|出现峰值，将输
入位移放大，加大阻
尼比ζ，可使共振峰值
明显下降。
-1 10
1
0.1 0.1
lgλ
0
1
1
0
0.25
0.5 0
-1:1
-2:1
12 频率比λ=ω /ω 0
W形
五：滑轨 总成
五：座椅的构成及作用
高度调节装置总成
座椅的上下调节装置保证驾驶者的最佳驾驶条件.
旋钮式调节
摇柄式
LEVER
五：座椅的构成及作用
背靠
保证BACK部的最佳形状, 乘客的位置维持及强度保证。
管状构造
冲压钣金骨架
五：座椅的构成及功用
靠背 保证驾驶员在长距离驾驶时的腰部舒适度.
靠背调节旋柄
下方称为足侧端。
(2) 在人体左、右方向上， 将靠近正中矢状面的方 向称为内侧，将远离正 中矢状面的方向称为外
侧。
头侧端 内侧
外侧 足侧端
人体样板尺寸(一)
人体样板尺寸(二)
人体样板尺寸(二)
侧视方向操作舒适范围
前视方向操作舒适范围
俯视方向操作舒适范围
特定人体站立时的线型图
人体在靠背和座垫上最合理的体压分布 a)靠背 b) 座垫
z 1 2 2 2
q

1 2
2

2 2
振动的传递性
|z/q | lg|z/q |
1）低频段
0 0.75
|z/q|略大于1， 阻尼比 ζ 对这一
频段的影响不大。
-1 10
1
0.1 0.1
lgλ
0
1
1
0
0.25
0.5 0
中北大学车辆工程教研室
汽车人机工程学座椅相关知识
驾驶员座椅
汽车座椅设计过程 （1）采用95%假人，座椅设定在最后位置确认H点，布
置座椅，校核人机工程学 ； （2）根据确认的三个座标点确认座椅位置，布置座椅和
其他相关内饰件的位置和要求 ； （3）确认座椅的功能、市场定位，以及客户对座椅的性
能需求（包括色彩设计，主色调），比如说你是根据国标做， 还是要进一步符合美规和欧洲标准的要求，等等；
凸轮式
滚筒（鼓）轴式
靠背支撑块（腰托）
不可调弹簧支座
五：座椅的构成及功用 角度调节总成
通过调整的强度,保证乘客的安全.
五：调角机构（1）
五：调角机构（2）
Zc

638
H 30
CM 2
CF
cos

30为座椅高度，t为变速器类型，有离合踏板为1否则为0
L6为方向盘中心岛PRP的前后距离，CM，CF为男女眼镜分布的
上下1- p点
二：眼椭圆在车身视图上绘制（绘制眼椭圆）
26
三：头廓包络的定位和绘制

Xc Yc
66ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱmm W 20
但是，当我们有座椅参数，知道座椅安装方式，那么，我们可以确定座椅调 节的四角行程（最后最低，最后最高，最前最低，最高最低）而成的四边形 （大致呈平行四边形）的形心线，形心线和H点（通常为95%百分位）适意曲 线函数在侧视图上的交点可作为最终的设计H点，即（SgRP)点在汽车侧视图 上的位置点。
最后，汽车设计参考点和车身座椅踏板水平距离，汽车地板平面垂直高度， 和汽车车身纵向对称中心水平的距离。进而可建立SgRP点在整车坐标体系的位 置。
（3）外形设计应和整车设计主调一致。 （4）不仅考虑舒适性，也应考虑安全性能。 （5）设计工艺性。
驾驶员座椅
设计注意事项： （1）设计过程之前产品考虑工艺性，不应设计难以加工的
结构。 （2）设计之前，要考虑配套企业提供足够的资料包括配套
企业供应零件质量分级表、外装零件装配间隙和公差设定、 开发生产零件性能测试计划、大型模具的试模计划和质量管 控点等
-1 10
振动传递性
|z/q | lg|z/q |
2）共振段
0.75 2
|z/q|出现峰值，将
输入位移放大，加大
阻尼比ζ，可使共振
峰值明显下降。
lgλ
-1 10
0
0
1 1
0.25
1 0.25 -2:1
0.5 0
-1:1
0.1 0.1
1 频率比λ=ω /ω 0
1）将座垫的设计频率避开人体对振动最敏感的4~8Hz区域， 但如果座垫设计频率高于8Hz，将会导致弹性元件刚度过大，这 样不仅达不到合理的体压分布，而且冲击频率过高，容易使驾驶 员疲劳。
2）为了避免与车身固有频率1.2~2Hz相重合，如果取低于1H z的弹性元件，运行中振幅将增大，座垫的静挠度将超过25mm， 导致布置上的困难，而且要求匹配较大的阻尼。
驾驶员座椅在车身中的布置
踏板(相对于座椅)位置对驾驶员 施于踏板上的力影响
人体工程学操作范围 1—眼点 2—肩点 3—人体工程学操作范围中心E
4—胯点H
用眼椭圆校核转向盘和 仪表板的位置
乘客座椅设计中的几何参数
客车乘客座椅的几何参数
一：设计中H点的位置线（完成设计H点（SgRP)定位） A类车的位置线方程
2)计算综合因子G值：
G 0.0018H 30 0.0197A40 0.0027W 9 0.0106A18 0.001L11 0.0024H17 0.0027A42 3.0853
3)计算手伸及界面的基准面HR纵向离踵点的距离d，即 d 786 G
4)建立三个正交平面组成的坐标系：基准面HR、驾驶员座椅对称平面以 及通过最后H点的水平面，
（3）设计产品试制后的可能的缺陷应该从设计本身涉及的 尺寸、材料参数的问题出发结合工艺缺陷和工装缺陷进行修 正。
测量基准面 人体基准面的定位是由三个
互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴 和横轴）来决定的。
矢状面；正中矢状面； 冠状面；水平面； 眼耳平面。
测量方向
(1) 在人体上、下方向上， 将上方称为头侧端，将
885 .0 0.735374 z 0.00201650 793 .7 0.968793 z 0.00225518
z2 z2

x10
715 .9 0.968793 z 0.00228674
z2

x5 692 .6 0.981427 z 0.00226230 z 2
驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定
手伸及界面的形状
驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定
汽车驾驶员的手伸及界面
手伸界面（曲面表格示范）
驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定
与手伸及界面有关的驾驶室内尺寸
检验驾驶员手伸及界面的步骤：
1)测量驾驶室的以下几项尺寸(图3-36)。 H30、A40、W9、A18、L11、H17、A42
（2）椭圆中心计算：椭圆中心三坐标分量Xc , Yc和Zc分别以PRP，y零平面和过AHP 水平面为定位基准计算公式为

Xc

664

0.587L6 - 0.176H30 -12.5t

CM 2
CF
cos

Ycl W 20 32.5

Ycr W 20 32.5
H