汽车座椅人机工程学分析

1目录一、车型选定：吉利帝豪.................................................3二、绪论：.........................................................................3三、基础理论：.........................................................51、手伸及界面：......................................................................................52、H点布置设计：.................................................................................73、H点装置及其上的关键点..................................................................94、硬点：..................................................................................................95、腿部空间：........................................................................................116、汽车座椅人机工程学分析——人体坐姿生理特性分析...............127、人体坐姿功能尺寸...........................................................................148、汽车座椅设计的基本依据...............................................................14四、Ug建模：.........................................................16五、结论：..............................................................17六、参考文献：.........................................................1723一、车型选定：吉利帝豪帝豪EC718长4635mm、宽1789mm、高1470mm，轴距2650mm。二、绪论：随着时代的进步，人们对于交通工具的要求不断提高。对于常用交通工具----汽车，有更高的性能要求，也有更高的舒适性要求。这就促进了汽车座椅设计方面突破和发展。1984年瑞典整形外科医生阿盖布罗姆（BengtAkerblom）所著的《站与坐的姿势》，书中详细介绍了人体不同姿势对肌肉和关节疲劳的影响，1954年他完成了著名的阿盖布罗姆座椅靠背曲线。1968年国际人机工程学会在瑞典召开以座椅设计为主题的研讨会。工效学原理或是人因工程学原理应用到座椅设计。而今座椅设计更为科学化：这将意味着座椅设计时将考虑更多的因素，产品也将更加合理。人机工程学在座椅设计时的运用将更加广泛，更加深入。现代汽车已经不是一个单纯的运载工具，它已经是“人、汽车与环境”的组合体。座椅作为汽车使用者的直接支承装置，在车厢部件中具有非同小可的重要性。汽车座椅的主要功能是为驾驶者提供便于操纵、舒适、安全和不易疲劳的驾驶座位。座椅造型的基本要点：4（1）适应腰曲弧线（2）靠背必须具有正确的支撑点（3）正确分布体压5三、基础理论：基于人机工程和统计学，设计达到要求舒适性、操作性，并且适用于大部分人群的车座。基于统计的学国内平均人体尺寸尺寸名称尺寸数值尺寸名称尺寸数值男女男女身长16881586肩窄宽426392眼高15851480臀宽334395肩高14211320下肢前伸长1016977坐姿身高897849大腿长422409坐姿眼高794743小腿长401369肘到坐平距离245239足高7166上肢前伸长731689膝臀间距551525大臂长269261大腿平长433432小臂长247226膝上到足底距离515480手长193179膝弯到足底距离406383前伸长7316891、手伸及界面：指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。6（1）驾驶员手伸及界面定位测量数据根据G因子和男女比例分类，对于三点式安全带和两点式安全带各列成21张数据表格，用来构造手伸及界面。G因子：G＜-1.25、-1.24＜G＜-0.75、-0.74＜G＜-0.25、-0.24＜G＜0.24、0.25＜G＜0.74、0.75＜G＜1.24和G＞1.25七档。驾驶员男女性别比例：50:50、75:25和90:10。手伸及界面上的点位于HR参考面前方，要建立手伸及界面，首先定位HR参考面，之后根据表格中的数据就可以构造出手伸及界面。HR参考面定位如下：1）确定设计尺寸和驾驶员男女比例，并根据公式G=0.0018H30-0.0197A40+0.0027W9+0.0106A18-0.001L11+0.0024A17+0.0027A42-3.0853计算出G值。2）根据计算HR面x方向位置，得参考面具体位置72、H点布置设计：用途：建立车内布置关键参考点和尺寸，主要是H点。乘员座椅的布置，通过确定不同百分位乘员的设计H点位置来实现。，对于驾驶员座椅，不仅要确定设计H点位置行程，还要确定合理的设计H点调节方式和调节轨迹，位座椅机构设计提供参考。人体乘坐的舒适和疲劳程度与坐姿关节角度有关。硬点尺寸H30是与座椅高度密切相关的重要尺寸。H点通常在127-405mm之间。由于驾驶员乘坐位置于卓伟部件存在密切的人机关系，所以驾驶员座椅的布置对驾驶员安全性、坐姿舒适性、事业和操作方便性都具有重要影响。以95th百分位男子设计H点作为正常驾驶时最后H点。已知考虑地毯压塌量后的底板线位置、自由状态加速踏板的位置和正常驾驶时D点相对于AHP高度，则驾驶员的H点布置：1）确定平均设计H点，选定具有50th百分位下肢的人体设计模版，根据乘坐时的D点高度画出D点高度线。根据体腿夹角A42、膝关节角A44和踝关节角A46设置肢体姿势。然后再保持A46不小于87度的条件下，将鞋沿底板线向加速踏板方向前推，前推是保证踵点始终在地板线上，并且人体模版的D点线上。前推至鞋底与自由状态8的加速踏板接触后停止，一人体模板上的H点作为正常驾驶是的平均设计H点。对于底板铰接式加速踏板，鞋前推时可能出现踵点首先碰到踏板铰接点，而鞋底面仍不能踏到踏板表面上的情况，则已此时的H点作为平均设计H点位置。2）确定最前、最后设计H点。通过分析经验确定最前、最后设计H点的水平和垂直调节行程。3）将5th百分位女子和95th百分位男子的人体设计模版根据地板线和加速踏板定位，检查关节角度的舒适线。定位方法是将人体模版上的H点和设计H点重合，在保持A46不小于87度的条件下，将鞋底的踵点沿地板线前推，直至鞋底与加速踏板接触，完成定位。4）根据最前、最后和平均设计H点位置确定H点的调节轨迹。93、H点装置及其上的关键点H点装置用于建立车内布置的关键参考点和尺寸。有两种装置可用来定义H点，即H点测量装置。HPM用于对尺寸进行审核和测量对比的设备，HPD是设计中用于乘员布置的CAD工具。在HPM和HPD上，定义了与设计和人机关系相关的点和参考线，包括H点、D点、K点、躯干线、腿线和坐垫线等。D点：是坐姿状态下H点装置臀部的最低点。K点:H点装置上大腿与小腿的铰接点，即膝关节点。躯干线:H点装置上自H点出发，平行于后背腰部区域外表面，用于定义躯干线角度的直线腿线:是连接腿部两端关节的直线，包括大腿线和小腿线。大腿线连接H点和K点，小腿线连接K点和踝关节点。坐垫线:H点装置上，自H点出发，用于定义坐垫角度的直线。4、硬点：硬点：是对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点硬点尺寸：指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间，以满足使用要求的空间尺寸。10关于H点的确定，选取最有方案，以达到最佳结果。115、腿部空间：根据硬点位置确定腿部躯干线位置。人体活动空间尺寸(动态尺寸)是相对于人体静态尺寸而言的。人体静态尺寸，着眼于人体自然结构，而不考虑人的姿态与活动。人体活动空间尺寸，指人体肢体末端能够达到的三维空间范围，着眼于人的日常姿态与活动需要。人体静态尺寸参数虽然可以解决不少工业产品造型设计中有关人体尺寸的问题，但是人在操纵设备或从事某种作业时并不是静止不动的。因此，人们更关心的是以不同姿态工作时人体的手、脚能活动的范围。可及度是指在空间特定位置，通过改变手臂或腿部的方向及伸展长度，手或脚是否能够触及空间内某一物体的评价指标。常用活动尺度表的绘制，是检验可及度的主要手段，是产品设计不可或缺的重要依据之一。在日常生活和工作中，人的动作是十分丰富的，而且会由此产生许许多多活动空间尺度。比如，人的手臂可以上举、平举、侧平举、斜举，可以推、拉、伸、屈、拿、送，沿着不同的方向或角度转动;可以单臂动作、双臂动作、上臂动作、下臂动作、双臂同时动作、上下臂协调动作等等。人的手腕也可以有不少动作方向，人的手指则更为灵活。12人的腿脚动作同样多不胜举。如果把人的头部、躯干与四肢协调配合起来，同时动作，其动作方向、动作幅度、动作数量，几乎可以多到无法统计，故多关节的真实人体空间尺度难以描述。6、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、腿和脚支撑。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，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，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。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，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，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，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。图1为坐姿13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，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，压力应逐步降低。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。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；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。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，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。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：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，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，14对于汽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。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，否则