汽車座椅的人機工程

汽車座椅的人機工程成員：汪棟鐘磊郭明鑫人機工程特點人機工程學的顯著特點是，在認真研究人、機、環(huán)境三個要素本身特性的基礎(chǔ)上，不單純著眼于個別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設計的“物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究。在人機工程學中將這個系統(tǒng)稱為“人——機——環(huán)境”系統(tǒng)。這個系統(tǒng)中，人、機、環(huán)境三個要素之間相互作用、相互依存的關(guān)系決定著系統(tǒng)總體的性能。本學科的人機系統(tǒng)設計理論，就是科學地利用三個要素間的有機聯(lián)系來尋求系統(tǒng)的最佳參數(shù)。

系統(tǒng)設計的一般方法，通常是在明確系統(tǒng)總體要求的前提下，著重分析和研究人、機、環(huán)境三個要素對系統(tǒng)總體性能的影響，如系統(tǒng)中人和機的職能如何分工；如何配合；環(huán)境如何適應人；機對環(huán)境又有何影響等問題，經(jīng)過不斷修正和完善三要素的結(jié)構(gòu)方式，最終確保系統(tǒng)最優(yōu)組合方案的實現(xiàn)。這是人機工程學為工業(yè)設計開拓了新的思路，并提供了獨特的設計方法和有關(guān)理論依據(jù)。

人機工程在汽車座椅方面的體現(xiàn)以汽車內(nèi)部設計來說，就有三個表達人機工程需求的方式：一是操控界面，如方向盤的設計；二是座椅及內(nèi)裝設計，如一些大客車座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起來的凸包。對于大多數(shù)的中國人來說，這個凸包常常是頂在后腦勺，使得身體后靠在椅背時，不得不稍稍低頭。從設計上來說，這道凸包本來是用來墊靠頸部凹處，使人的頭頸更舒服的。問題的出現(xiàn)是由于這些座椅的設計和生產(chǎn)直接從國外引進，而生產(chǎn)者又沒有重新考慮中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。結(jié)果西方人墊頸的凸包就頂住了我們的后腦勺。汽車座椅的設計所需的主要參數(shù)可依據(jù)中國成年人坐姿人體尺寸來確定具體數(shù)值（可參考《人機工程學》丁玉蘭編著北京理工大學出版）。運用人機工程學原理,針對汽車駕駛座椅,從人體測量、生物力學、心理學、機械振動、作業(yè)空間等角度分析駕駛疲勞的成因,并要從座椅的靜態(tài)特性和動態(tài)特性兩方面對汽車座椅進行分析研究。制造汽車座椅，首先要從人機工程學原理討論研究坐姿的優(yōu)缺點,良好坐姿的必要條件是將最適當?shù)膲毫Ψ植加诟骷棺倒侵g的椎間盤上,并將最適當、最均勻的靜負荷量分布于所附著的肌肉組織上.運用人體解剖學原理,分析不良坐姿造成的不舒適感和脊椎疾病,用姿勢原狀恒定原則分析坐姿行為,認為坐姿變化是人體在穩(wěn)定和變動之間尋求平衡以取得折衷的過程;從而提出座椅設計的基本原則及其主要的參考數(shù)據(jù)。(1)只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設計使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然狀態(tài)，才會減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。(2)坐姿體壓分布。當座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布稱作坐姿的體壓分布。可見，坐姿體壓分布包括座墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。(3)座墊上的體壓分布。根據(jù)人體組織的解剖學特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動脈分布，故不宜承受重壓。人坐在座椅上最舒適的姿勢，是臂部離開靠背向前略移，上體胸肩部位與大腿下平面之間夾角為115°。使腰背肌肉放松，雙腿能舒適地擱置于地面，使腹部通向大腿的血管不受壓迫，血液正常循環(huán)，符合人體座下休息時的生理要求。

坐姿人體測量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設計的主要依據(jù)。與座椅設計相關(guān)的人體測量主要尺寸有：坐著的高度（自然）；膝蓋的高度；坐著臀部高度；肘高；大腿凈高；臀部至膝蓋的距離；臀部至小腿的距離；肘至肘的寬度；臀部寬度。

除了要考慮座椅的舒適度外，還要考慮其保證人的視野開闊，手部與方向盤的關(guān)系和角度、腿部與腳踏板的距離、腳和離合器、剎車的距離等等，要做到這些部位的合理性是離不開對人機工程的研究的。采用人機工程學的方法進行分析,并用優(yōu)化設計理論對座椅進行設計,得出更符合人體生態(tài)曲線的座椅,以提高乘坐和駕駛的舒適性,并適應人體的健康需要.這是設計發(fā)展的主流和趨勢：更健康、更人性化。通過對人性化汽車座椅設計具體案例的分析來說明了人性化設計中所包含的人機工程學因素，并進一步闡述了在汽車座椅設計中的人機工程學的工作步驟，指出中國未來的產(chǎn)品設計必須以創(chuàng)意與革新為首要條件，符合人機工程學，使人性化的設計真正體現(xiàn)出對人的尊重和關(guān)心。同時也是最前沿的潮流與趨勢，是一種人文精神的體現(xiàn)，是人與產(chǎn)品完美和諧的結(jié)合。關(guān)鍵詞:人性化設計;人機工程學;人;機;環(huán)境。

社會的發(fā)展、技術(shù)的進步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快……等等一系列的社會與物質(zhì)的因素，使人們在享受物質(zhì)生活的同時，更加注重產(chǎn)品在“方便”、“舒適”、“可靠”、“價值”、“安全”和“效率”等方面的評價，也就是在產(chǎn)品設計中常提到的人性化設計問題。

所謂人性化產(chǎn)品，就是包含人機工程的產(chǎn)品，只要是“人”所使用的產(chǎn)品，都應在人機工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機工程無疑是結(jié)合在一起的。我們可以將它們描述為：以心理為圓心，生理為半徑，用以建立人與物(產(chǎn)品)之間和諧關(guān)系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地使用人的肌能，保護人體健康，從而提高生產(chǎn)率。僅從工業(yè)設計這一范疇來看，大至宇航系統(tǒng)、城市規(guī)劃、建筑設施、自動化工廠、機械設備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產(chǎn)與生活所創(chuàng)造的“物”，在設計和制造時都必須把“人的因素”作為一個重要的條件來考慮。若將產(chǎn)品類別區(qū)分為專業(yè)用品和一般用品的話，專業(yè)用品在人機工程上則會有更多的考慮，它比較偏重于生理學的層面；而一般性產(chǎn)品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學及潮流的設計，也就是應以產(chǎn)品人性化的需求為主。

早在大約四十年前，Volvo（富豪）汽車公司就率先在世界上推出可無級調(diào)節(jié)的座椅腰部支撐結(jié)構(gòu)，并將其應用在亞馬孫型汽車的前排座椅上。從那時起，Volvo（富豪）汽車的座椅一直被認為是業(yè)界最佳產(chǎn)品。

Volvo（富豪）之所以能保持這項領(lǐng)先優(yōu)勢，有著多方面原因，不過最重要的因素是公司非常注重座椅的科技含量、人機工程效應、安全以及美觀。

1964年，Volvo（富豪）汽車公司專門為客戶出版的雜志《Ratten》就盛贊Volvo亞馬孫汽車的新型前排座椅是“世界首創(chuàng)”。而該座椅上最值得稱道的就是新型腰部支撐結(jié)構(gòu)，只需一把螺絲刀，就可根據(jù)駕車人的生理特征對其進行調(diào)整。當時，Volvo（富豪）的工程人員是在與醫(yī)務專家密切合作下開發(fā)出汽車新座椅的（當時人們對人機工程學還幾乎一無所知）。這類座椅的設計非常超前，坐墊采用泡沫聚酯制作，因而具有極佳的支撐性和舒適性。座椅的高度和縱向位置都可調(diào)整，而其靠背角度可通過一個手輪變更。列德伯格提到，擁有16名成員的人機工程學工作組目前正著重在兩個領(lǐng)域內(nèi)開展工作，即人機界面學和物理人機工程學。人機界面學研究的對象是如何在車內(nèi)所配置的各項功能與司機之間建立用戶界面。這涉及多項具體問題，例如如何改變車廂內(nèi)的氣候環(huán)境，司機如何去理解并操作各種儀器、按鈕和控制器。列德伯格說：“就車廂內(nèi)控制器的數(shù)量而言，我認為我們已經(jīng)達到了極限?，F(xiàn)在，已經(jīng)可將若干個功能整合到同一個控制器內(nèi)，并顯示在同一個顯示屏上。然而，對于某些功能件，我們卻需要可直接接接觸的控制器。XC90型車內(nèi)的收音機就是一個例子，我們對它作了一些修改，可與類似功能空制器組合在一起?！薄安贿^，我們也不應該把事情搞得復雜化，讓普通的駕車人難于掌握，因為這些人在所有車主中所占的比例高達80%。如果司機需要把眼睛長時間地盯在顯示屏上而無法去關(guān)注路況，他們就會覺得不舒服，沒有安全感。因此，重要的顯示數(shù)據(jù)必須盡量靠近正常視野范圍，而不應分散司機的注意力。沃爾沃XC90中控臺

汽車座椅在人類的生活中起到越來越大的作用。更多的駕駛者和乘坐者越來越重視汽車座椅的安全性和舒適性。汽車座椅相信這款寶馬MINI是很受年輕女子喜歡的一款車。MINI車也是小型車中座椅設計的比較好的一款車。如果單看空間，甚至不相信這是一款MINI的車型，不過后排只有兩個座位，這倒也好，本來有限的車身寬度就不適合三人乘坐，兩個獨立座椅可以做到互不干擾，另外，后排中間的導軌是可以滑動的杯座，挺新鮮的?？煞鄣淖蜗騺硎莾蓭囆偷牧咙c，Countryman也不例外，在后排座椅放倒后可以形成不小的載貨空間，而且地板下還有一個不小的儲物格，只不過由于后排只有兩個座椅的緣故，座椅放倒后并不能與后備廂形成平面，在一定程度上會對實用性造成影響。這是微型車中的代表車型。在微型車中像奧拓這樣外觀設計可愛，配置不錯，安全系數(shù)高的不多。座椅看上去很精致，而且舒適性和包裹性都不錯

空間方面，新奧拓2360mm的軸距在微型車里還算占點優(yōu)勢，前排頭部跟橫向空間都表現(xiàn)的非常完美，但前排腿部空間因為方向盤無法調(diào)節(jié)而變得不可能適合所有人，后排腿部空間和頭部空間非常局促，超過175mm的高個青年還是盡量不要坐在后座。儲物空間的設計也比較合理，中控臺上的兩個大儲物格方便放置手機和過路卡等；手套箱則中規(guī)中矩，不算太大，勉強能放下3瓶水，前排中控臺兩杯架，后排門板上還設置有兩個杯架；前排門板比較窄，僅能放些小型雜物；后備箱空間平整，但受限于車身大小還是避免不了尺寸小，只有在后排座椅整體放倒后才會略微寬裕些。是一種系于汽車座位上,供小童乘坐,有束縛設備,并能在發(fā)生車禍時,束縛著小童以保障小童安全的座椅。兒童汽車座椅斯迪姆兒童安全座椅斯迪姆（STM）。斯迪姆號稱德國品牌，網(wǎng)上比較火，但是小編沒有查到在國外有賣，也沒在國內(nèi)的各大型商場見過。小編見過實物，品質(zhì)中上等，價格在2500元左右，比較昂貴。葛萊兒童安全座椅美國葛萊（Graco）。在網(wǎng)上，國內(nèi)大型商場，以及國外都有銷售，做工精良，用料扎實，但設計樣子比較一般，價格比較昂貴。百代適兒童安全座椅英國百代適（Britax）。百代適是世界上最大的民用航空頭等艙座椅，客機成套內(nèi)飾設備制造商，所以生產(chǎn)兒童安全座椅自然輕車熟路。無論在國內(nèi)還是國外都有售，但大型商場的百代適專柜還比較少，反正小編沒有見到過。品質(zhì)自然沒的說，價格同樣比較昂貴。兒童安全座椅品牌“康貝”兒童安全座椅康貝（Combi）?？地惼放苼碜杂谌毡荆诰W(wǎng)上賣的比較少，國外網(wǎng)站也沒見過有賣。但是在國內(nèi)的大型商場設有專柜，做工秉承了日本車一樣的精致，但樣子一般，價格比較昂貴?！爸歉摺眱和踩沃歉撸╟hicco）。來自意大利的品牌智高擁有意大利跑車般的流線造型，不得不承認意大利人連兒童安全座椅都可以做的非常漂亮，雖然小編在國外網(wǎng)站同樣沒有見到，但在國內(nèi)的網(wǎng)站以及大型商場均有銷售，品質(zhì)過硬，價格也比較昂貴。在2500元左右。

意大利智高豪華汽車座椅現(xiàn)在人越來越重視安全，所以在汽車座椅的設計和研究上，很多公司都下足了工夫。最近有個公司設計出WIL概念座椅。示意圖如下：“WIL”就是英文“WhiplashInjuryLessening”的縮寫，即“甩鞭式損傷減輕”之意，這是一個醫(yī)學術(shù)語。據(jù)專家介紹，在交通事故所引發(fā)的人身傷害中，有七成都包含有頸椎損傷。特別是常發(fā)生的追尾撞擊事故就是造成頸椎傷害的主要元兇之一，當一輛汽車遭到行駛在后面的另一輛車撞擊時，人體上半身的激烈運動會對相對脆弱的頸部造成嚴重扭傷，即醫(yī)學上所稱的“甩鞭式損傷”（“WhiplashInjury”），這種損傷會引起頸椎功能混亂，產(chǎn)生劇烈的頸部和頭部疼痛，而且往往成為慢性疾病，給人們帶來生理上和心理上的痛苦WIL概念座椅”的設計原理就是在碰撞發(fā)生時對整個脊椎和頭部提供同步安全支撐?！癢IL概念座椅”通過新穎的靠背工程結(jié)構(gòu)和頭枕設計，有效地維持頸椎和座椅之間的角度，使頭部和脊椎擁有妥善的承托保護。當追尾發(fā)生時，“WIL概念座椅”的靠背會提高身體與座椅的吻合度，同時頭枕也相對前移，縮短頭部和頭枕的距離，緩解頸椎擺動幅度，從而避免給頸椎帶來的傷害。WIL概念新WIL概念座椅利用THUMS再現(xiàn)傷害過程的研究客車座椅客車座椅作為客車內(nèi)飾的重要組成部分，要求其高雅和豪華，而且其外形、色彩和材料必須與整車相協(xié)調(diào)。在歐洲，其客車座椅的設計均必須滿足歐洲汽車安全法規(guī)的要求，在設計上，以充分體現(xiàn)人機工程學原理為基礎(chǔ)，不僅滿足安全舒適性和方便性的要求，還融入了一定的美學概念，使產(chǎn)品在造型上具有曲線流暢、大氣的風格，在功能上，歐洲客車座椅靠背角度可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，雙人外椅具有外移功能，可增加座位的寬松度，更好地滿足乘坐舒適性的要求。座椅面料采用全羊毛織物或雙劍桿機織面料，具有良好的耐磨性和透氣性，座椅彈性元件采用冷塑化高回彈率聚氨酯泡沫海綿塑料，肘靠可以下壓至與座墊水平面平齊，方便乘客出入，肘靠的活動鎖止機構(gòu)具有靈活的操作性和可靠性。座椅附件配備齊全，如椅背拉手、小餐桌、雜物袋、腳踏板等，盡可能滿足用戶的需要?？蛙囎蔚谋Ｗo措施在對乘員的安全保護措施方面，與國內(nèi)的客車座椅相比較，歐洲的客車座椅一般還具有以下特點：在座椅靠背的重要部位，安裝有一塊蜂窩狀的吸能裝置，當碰撞發(fā)生時，該裝置產(chǎn)生一定量的變形，以緩沖和吸收來自后排座椅乘客身體的撞擊能量，使傷害降低到最小;為保證座椅有一定的柔性。在骨架結(jié)構(gòu)上采用尺寸控制的方法，使其有一定的變形量且在允許范圍內(nèi);安全帶采用帶有速度感應功能的鎖止式卷收安全帶，發(fā)生碰撞的瞬間，系統(tǒng)感應出速度的變化，能在一定的限度內(nèi)自動拉緊安全帶，從而起到保護乘員的作用。豪華車也被稱為D級車，一般情況下，屬于該級別的車其軸距超過3.0米，車身長度超過5.0米，發(fā)動機排量超過3.0升，比較典型的豪華車是奔馳S級、邁巴赫、勞斯萊斯幻影等。豪華車可以分為兩種，一種是民用級豪華車，也就是常規(guī)高端品牌的頂級車型，比如奧迪A8L等；還有一種就是豪華品牌的豪華車型，比如賓利雅致等，它們的售價通常都不低于300萬，并且加長現(xiàn)象非常普遍，車內(nèi)空間極為寬敞，很多車都是根據(jù)顧客的需求量身定做的，不少配置可以用“奢華”來形容。豪華級轎車一般都是一個汽車品牌中的旗艦車型，所以它擔負著一個汽車品牌在實力上的綜合體現(xiàn)。在汽車座椅方面它必定有的和其他的車型不同的獨到之處。比如拿AudiA8L2010款來進行分析一下。AudiA8L座椅全部采用牛皮制成，乘坐舒適，而且整個空間相當寬敞。AudiA8L2010款后排可調(diào)整前排副駕駛座座椅與液晶顯示屏，放下前座后背的腳架板，并配置個人電動后排座位進行完美的定位，可以調(diào)整至最舒適的休息位置。調(diào)整前