汽车座椅设计1

第8章汽车座椅设计8.1汽车驾驶座椅设计的人机工程学原理8.2汽车驾驶座椅的调节方式8.3汽车座椅动态参数8.1汽车驾驶座椅设计的人机工程学原理一、人体坐姿的生理特点1、人体脊柱形态颈椎：7节胸椎：12节腰椎：5节骶骨（5块愈合）尾骨（4块愈合）四个生理弯曲颈曲、腰曲：向前凸胸曲、骶曲：向后凸2、靠背两点支撑原理：腰靠：第4、5腰椎肩靠：第5、6胸椎舒适驾驶坐姿舒适驾驶坐姿3、臀部压力分布舒适驾驶坐姿单位：100Pa4、舒适驾驶的关节角度舒适驾驶坐姿舒适驾驶坐姿DIN33408推荐的轿车驾驶员关节角度（仅供参考）舒适驾驶坐姿二、驾驶座椅设计的人机工程学原理1、座椅的结构形式骨架弹簧软垫座椅护面调节机构汽车座椅的结构与要求汽车座椅的结构与要求汽车座椅的结构与要求2、汽车座椅的人机工程学要求贴合感：座椅靠背和坐垫的形状是否与人体背部、臀部、大腿底面形状相贴合。侧向稳定感：汽车转向行驶时乘坐者要能受到座椅左右的适当约束，避免人体横向偏斜。腰椎依托感：要有良好的腰椎依托感。振动弹性感坐垫与靠背的软硬感：软硬应适中。其它：不得有臀部滑动感、腹部压迫感及背部弓形感。汽车座椅的结构与要求3、座椅的几何参数项目取值范围备注座高430—450mm汽车地板到坐垫的高度座宽500mm左右受车宽限制，为使驾驶员或乘员能调整坐姿，座宽应适当大于臀宽座深450mm左右坐垫前端至靠背表面之间的距离，保证臀部得到全面的支承靠背角100°～115°半卧姿乘客座椅靠背角可调至155°8.2汽车驾驶座椅的调节方式由于驾驶员乘坐位置与周围部件存在密切的人机关系，驾驶员座椅布置对驾驶员安全性、坐姿舒适性、视野和操作方便性具有重要的影响，是车室内部布置中的重要内容。1、调节方式加速踏板固定H点固定方向盘抓握点固定视点固定同时固定踵点及方向盘抓握点对于驾驶员座椅，不仅要确定设计H点的位置和行程，还需确定合理的设计H点调节方式和调节轨迹，为座椅调节机构设计提供参考。所确定的H点位置是驾驶员下肢舒适的乘坐位置，与驾驶员坐姿密切相关。驾驶座椅的调节量硬点尺寸H30是与座椅高度密切相关的重要尺寸，统计分析表明，不同类型的汽车，H30的取值不同，驾驶员姿势随着H30的增大呈一定的变化规律。对于A类车，H30通常在127~405mm之间。驾驶座椅的调节量加速踏板踵点(AHP)：在加速踏板未压缩时人体模型的踵点在被压塌的地板覆盖件上的点拇趾参考点（BOF）：在侧视图上过AHP点作人体样板鞋底的切线在该切线上离AHP点203mm处的一个点踏板装置角：在侧视图上踏板平面与水平面的夹角踏平面角：驾驶员以正常驾驶姿势踏在加速踏板上时在侧视图上鞋底平面与水平面的夹角20173.015.096.78ZZ驾驶座椅的调节量驾驶座椅的调节量2、H点位移与座椅调节量的确定原则X97.5=936.6+0.613879Z—0.00186247Z2X95=913.7+0.672316Z—0.00195530Z2X90=885.0+0.735374Z—0.00201650Z2X50=793.7+0.903387Z—0.00225518Z2X10=715.9+0.968793Z—0.00228674Z2X5=692.6+0.981427Z—0.00226230Z2X2.5=687.1+0.895336Z—0.00210494Z2Xi：第i百分位身材驾驶员H点相对于加速踏板拇趾参考点的水平距离Z：H点高度例：对于旅行车，选H点高度为350mm，适用级为90%，求座椅的水平调节量。驾驶座椅的调节量B类车，男女驾驶员比例50：50驾驶座椅的调节量B类车，男女驾驶员比例75：25驾驶座椅的调节量B类车，男女驾驶员比例90：10或95：5驾驶座椅的调节量3、座椅的其它调节量高度和水平调节：垂直方向：30~50mm；水平：100~160mm，每级10~20mm。大腿与腹部夹角：90~115度。坐垫倾角：5~10度或更大。靠背倾角：20~45度。坐垫刚度：根据驾驶员体重调节，保证固有频率不变。驾驶座椅的调节量汽车座椅的设计参数（参考）1）座椅的几何参数座高：430—450mm座宽：500mm左右座深：450mm左右靠背角：100°～115°范围内，半卧姿乘客座椅靠背角可调至155°2）座椅的调节量高度和水平调节：垂直方向：30~50mm；水平：100~160mm，每级10~20mm。大腿与腹部夹角：90~115度。坐垫倾角：5~10度或更大。靠背倾角：20~45度。坐垫刚度：根据驾驶员体重调节，保证固有频率不变。不同类型的车，对乘坐空间要求不同，应选用合适的人体模板。例如：有些家庭用车，前排用于夫妇乘坐，而后排则专门为儿童设计，此时可选用小尺寸的人体模板。乘客搁脚位置和脚的姿势对前后座椅间距影响很大，考虑到舒适性和腿部空间要求，一般将乘客的脚布置在前座下面，并使乘客的膝盖与前排靠背后面保持必要的间隙。采用阶梯地板布置可保证前排座椅下部留有足够的搁脚空间，且前后座椅间距变小，有利于小型轿车布置。座椅靠背厚度对乘坐空间影响很大，应根据车的级别合理选择。8.3汽车座椅动态参数人体最敏感的频率范围：垂直振动为4～8Hz；水平振动为1～2Hz以下。在2.8Hz以下，同样的暴露时间，水平振动加速度容许值低于垂直振动。频率在2.8Hz以上则相反。1、单质量块单自由度系统模型ms=m0+rmpr=0.75或5/7m0：驾驶座椅簧载质量；mp：驾驶员体重mszyF(t)=0=0.15=0.5H()111.414，固有频率，阻尼比，频率比002222224)1(41)H(TfffyF(t)z2z1m2m1k2k1kc2c1c2、两质量块三自由度线性系统模型ISO5982规定：M1=69.4kgM2=6kgC1=1540Ns/mC2=190Ns/mK1=68kN/mK2=24kN/mf0=2f0=4f0=6f0=8f0=10fHfHf0提高，fr（共振频率）提高，随f0提高，fr变化小。共振峰值随f0提高而下降。随阻尼比ξ的提高，共振峰值下降。结论：汽车座椅由于泡沫坐垫ξ≈0.2，且不易控制，一般是通过控制f0来改善乘坐舒适性。f0一般在5~9Hz选取，•当悬架固有频率较高，地板谱高频成分多时，f0应取小值；•当悬架固有频率较低，地板谱低频成分多时，f0应取大值。本次课应该掌握的重点及思考题1、汽车驾驶座椅设计的人机工程学原则。2、汽车驾驶座椅调节量的确定原则。扩展阅读[1]林凌云.汽车座椅静态舒适度的主客观评价方法研究[D].吉林大学,2012.