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1、第8章 汽車(chē)座椅設(shè)計(jì),8.1 汽車(chē)駕駛座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)原理 8.2 汽車(chē)駕駛座椅的調(diào)節(jié)方式 8.3 汽車(chē)座椅動(dòng)態(tài)參數(shù),8.1 汽車(chē)駕駛座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)原理,一、人體坐姿的生理特點(diǎn),1、人體脊柱形態(tài) 頸椎:7節(jié) 胸椎:12節(jié) 腰椎:5節(jié) 骶骨(5塊愈合) 尾骨(4塊愈合) 四個(gè)生理彎曲 頸曲、腰曲:向前凸 胸曲、骶曲:向后凸,2、靠背兩點(diǎn)支撐原理: 腰靠:第4、5腰椎 肩靠:第5、6胸椎,舒適駕駛坐姿,舒適駕駛坐姿,3、臀部壓力分布,舒適駕駛坐姿,單位:100Pa,4、舒適駕駛的關(guān)節(jié)角度,舒適駕駛坐姿,舒適駕駛坐姿,DIN33408推薦的轎車(chē)駕駛員關(guān)節(jié)角度(僅供參考),舒適駕駛坐姿,二、
2、駕駛座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)原理,1、座椅的結(jié)構(gòu)形式 骨架 彈簧 軟墊 座椅護(hù)面 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)與要求,汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)與要求,汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)與要求,2、汽車(chē)座椅的人機(jī)工程學(xué)要求 貼合感:座椅靠背和坐墊的形狀是否與人體背部、臀部、大腿底面形狀相貼合。 側(cè)向穩(wěn)定感:汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)乘坐者要能受到座椅左右的適當(dāng)約束,避免人體橫向偏斜。 腰椎依托感:要有良好的腰椎依托感。 振動(dòng)彈性感 坐墊與靠背的軟硬感:軟硬應(yīng)適中。 其它:不得有臀部滑動(dòng)感、腹部壓迫感及背部弓形感。,汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)與要求,3、座椅的幾何參數(shù),8.2 汽車(chē)駕駛座椅的調(diào)節(jié)方式,由于駕駛員乘坐位置與周?chē)考嬖诿芮械娜藱C(jī)關(guān)系,駕駛員座椅
3、布置對(duì)駕駛員安全性、坐姿舒適性、視野和操作方便性具有重要的影響,是車(chē)室內(nèi)部布置中的重要內(nèi)容。,1、調(diào)節(jié)方式 加速踏板固定 H點(diǎn)固定 方向盤(pán)抓握點(diǎn)固定 視點(diǎn)固定 同時(shí)固定踵點(diǎn)及方向盤(pán)抓握點(diǎn),對(duì)于駕駛員座椅,不僅要確定設(shè)計(jì)H點(diǎn)的位置和行程,還需確定合理的設(shè)計(jì)H點(diǎn)調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)軌跡,為座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。 所確定的H點(diǎn)位置是駕駛員下肢舒適的乘坐位置,與駕駛員坐姿密切相關(guān)。,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,硬點(diǎn)尺寸H30是與座椅高度密切相關(guān)的重要尺寸,統(tǒng)計(jì)分析表明,不同類(lèi)型的汽車(chē),H30的取值不同,駕駛員姿勢(shì)隨著H30的增大呈一定的變化規(guī)律。對(duì)于A類(lèi)車(chē),H30通常在127405mm之間。,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,加
4、速踏板踵點(diǎn)(AHP) :在加速踏板未壓縮時(shí)人體模型的踵點(diǎn)在被壓塌的地板覆蓋件上的點(diǎn),拇趾參考點(diǎn)(BOF): 在側(cè)視圖上過(guò)AHP 點(diǎn)作人體樣板鞋底的切線(xiàn)在該切線(xiàn)上離AHP 點(diǎn)203mm 處的一個(gè)點(diǎn),踏板裝置角:在側(cè)視圖上踏板平面與水平面的夾角,踏平面角:駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)踏在加速踏板上時(shí)在側(cè)視圖上鞋底平面與水平面的夾角,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,2、H點(diǎn)位移與座椅調(diào)節(jié)量的確定原則 X97.5=936.6+0.613879Z0.00186247Z2 X95 =913.7+0.672316Z 0.00195530Z2 X90 =885.0+0.735374Z 0.00201650Z2 X
5、50 =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百分位身材駕駛員H點(diǎn)相對(duì)于加速踏板拇趾參考點(diǎn)的水平距離 Z:H點(diǎn)高度 例:對(duì)于旅行車(chē),選H點(diǎn)高度為350mm,適用級(jí)為90%,求座椅的水平調(diào)節(jié)量。,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,B類(lèi)車(chē),男女駕駛員比例50:50,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,B類(lèi)車(chē),男女駕駛員比例75:25,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,B類(lèi)車(chē),男女駕駛員比例90:10或95:5,駕駛座椅
6、的調(diào)節(jié)量,3、座椅的其它調(diào)節(jié)量 高度和水平調(diào)節(jié): 垂直方向:3050mm; 水平:100160mm,每級(jí)1020mm。 大腿與腹部夾角:90115度。 坐墊傾角:510度或更大。 靠背傾角:2045度。 坐墊剛度:根據(jù)駕駛員體重調(diào)節(jié),保證固有頻率不變。,駕駛座椅的調(diào)節(jié)量,汽車(chē)座椅的設(shè)計(jì)參數(shù)(參考),1)座椅的幾何參數(shù) 座高:430450mm 座寬:500mm左右 座深:450mm左右 靠背角:100115范圍內(nèi),半臥姿乘客座椅靠背角可調(diào)至155,2)座椅的調(diào)節(jié)量 高度和水平調(diào)節(jié): 垂直方向:3050mm; 水平:100160mm,每級(jí)1020mm。 大腿與腹部夾角:90115度。 坐墊傾角:5
7、10度或更大。 靠背傾角:2045度。 坐墊剛度:根據(jù)駕駛員體重調(diào)節(jié),保證固有頻率不變。,不同類(lèi)型的車(chē),對(duì)乘坐空間要求不同,應(yīng)選用合適的人體模板。例如:有些家庭用車(chē),前排用于夫婦乘坐,而后排則專(zhuān)門(mén)為兒童設(shè)計(jì),此時(shí)可選用小尺寸的人體模板。 乘客擱腳位置和腳的姿勢(shì)對(duì)前后座椅間距影響很大,考慮到舒適性和腿部空間要求,一般將乘客的腳布置在前座下面,并使乘客的膝蓋與前排靠背后面保持必要的間隙。采用階梯地板布置可保證前排座椅下部留有足夠的擱腳空間,且前后座椅間距變小,有利于小型轎車(chē)布置。座椅靠背厚度對(duì)乘坐空間影響很大,應(yīng)根據(jù)車(chē)的級(jí)別合理選擇。,8.3 汽車(chē)座椅動(dòng)態(tài)參數(shù),人體最敏感的頻率范圍: 垂直振動(dòng)為4
8、8Hz;水平振動(dòng)為12Hz以下。 在2.8Hz以下,同樣的暴露時(shí)間,水平振動(dòng)加速度容許值低于垂直振動(dòng)。頻率在2.8Hz以上則相反。,1、單質(zhì)量塊單自由度系統(tǒng)模型 ms=m0+rmp r=0.75或5/7 m0:駕駛座椅簧載質(zhì)量;mp:駕駛員體重,y,F(t),z2,z1,m2,m1,k2,k1,k,c2,c1,c,2、兩質(zhì)量塊三自由度線(xiàn)性系統(tǒng)模型 ISO5982規(guī)定: M1=69.4kg M2=6kg C1=1540Ns/m C2=190Ns/m K1=68kN/m K2=24kN/m,f0=2,f0=4,f0=6,f0=8,f0=10,f,H,f,H,f0提高,fr(共振頻率)提高,隨f0提高,fr變化小。 共振峰值隨f0提高而下降。 隨阻尼比的提高,共振峰值下降。,結(jié)論: 汽車(chē)座椅由于泡沫坐墊0.2,且不易控制,一般是通過(guò)控制f0來(lái)改善乘坐舒適性。 f0一般在59Hz選取, 當(dāng)懸架固有頻率較高,地板譜高頻成分多時(shí),f0應(yīng)取小值; 當(dāng)懸架固有頻率較低,地板譜低頻成分多時(shí),f0應(yīng)取大值。,本次課應(yīng)該掌握的重點(diǎn)及思考題,1、汽車(chē)駕駛座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)原則。 2、汽車(chē)駕駛座椅調(diào)節(jié)量的確定原則。,擴(kuò)展閱讀,1林凌云. 汽車(chē)座椅靜態(tài)舒適度的主客觀評(píng)價(jià)方法研究D.吉林大學(xué),2012.,