人机工程学汽车驾驶员座椅

人机工程学汽车驾驶员座椅第1页，共66页，2023年，2月20日，星期三汽车座椅设计过程（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；（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。驾驶员座椅第2页，共66页，2023年，2月20日，星期三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。（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。驾驶员座椅第3页，共66页，2023年，2月20日，星期三设计注意事项：（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（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。驾驶员座椅第4页，共66页，2023年，2月20日，星期三测量基准面

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。第5页，共66页，2023年，2月20日，星期三测量方向(1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。(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。头侧端足侧端内侧外侧第6页，共66页，2023年，2月20日，星期三人体样板尺寸(一)人体样板尺寸(二)第7页，共66页，2023年，2月20日，星期三人体样板尺寸(二)第8页，共66页，2023年，2月20日，星期三侧视方向操作舒适范围第9页，共66页，2023年，2月20日，星期三前视方向操作舒适范围第10页，共66页，2023年，2月20日，星期三俯视方向操作舒适范围第11页，共66页，2023年，2月20日，星期三特定人体站立时的线型图第12页，共66页，2023年，2月20日，星期三人体在靠背和座垫上最合理的体压分布

a)靠背b)座垫第13页，共66页，2023年，2月20日，星期三驾驶员座椅在车身中的布置第14页，共66页，2023年，2月20日，星期三

踏板(相对于座椅)位置对驾驶员

施于踏板上的力影响第15页，共66页，2023年，2月20日，星期三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E4—胯点H第16页，共66页，2023年，2月20日，星期三

用眼椭圆校核转向盘和

仪表板的位置第17页，共66页，2023年，2月20日，星期三乘客座椅设计中的几何参数

客车乘客座椅的几何参数第18页，共66页，2023年，2月20日，星期三一：设计中H点的位置线（完成设计H点（SgRP)定位）A类车的位置线方程第19页，共66页，2023年，2月20日，星期三

踏板平面角为鞋底与水平面的夹角式中，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踏板平面角第20页，共66页，2023年，2月20日，星期三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第21页，共66页，2023年，2月20日，星期三H点确定和设计的程序

（4）确定H点布置工具线绘制

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

4）：最后进行人机界面校核，确定SgRP的修正值第22页，共66页，2023年，2月20日，星期三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。

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。第23页，共66页，2023年，2月20日，星期三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）第24页，共66页，2023年，2月20日，星期三二：眼椭圆在车身视图上的定位（绘制眼椭圆）第25页，共66页，2023年，2月20日，星期三二：眼椭圆在车身视图上绘制（绘制眼椭圆）第26页，共66页，2023年，2月20日，星期三三：头廓包络的定位和绘制第27页，共66页，2023年，2月20日，星期三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-H17四：驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定第28页，共66页，2023年，2月20日，星期三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第29页，共66页，2023年，2月20日，星期三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第30页，共66页，2023年，2月20日，星期三手伸界面（曲面表格示范）第31页，共66页，2023年，2月20日，星期三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第32页，共66页，2023年，2月20日，星期三1)测量驾驶室的以下几项尺寸(图3-36)。

2)计算综合因子G值：

3)计算手伸及界面的基准面HR纵向离踵点的距离d，即

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，

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检验驾驶员手伸及界面的步骤：第33页，共66页，2023年，2月20日，星期三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／路面不平度第34页，共66页，2023年，2月20日，星期三座垫的弹性元件和弹性特性

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1Hz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。

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。第35页，共66页，2023年，2月20日，星期三相对阻尼系数频率响应函数频率比振幅响应座椅动态特性第36页，共66页，2023年，2月20日，星期三振动的传递性1）低频段|z/q|略大于1，阻尼比ζ对这一频段的影响不大。0.1110频率比λ=ω/ω010lg|z/q|-101-1lgλ0.11|z/q|10-2:1-1:1第37页，共66页，2023年，2月20日，星期三2）共振段|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。0.1110频率比λ=ω/ω010lg|z/q|-101-1lgλ0.11|z/q|10-2:1-1:1振动传递性第38页，共66页，2023年，2月20日，星期三2）共振段|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。0.1110频率比λ=ω/ω010lg|z/q|-101-1lgλ0.11|z/q|10-2:1-1:1振动传递性第39页，共66页，2023年，2月20日，星期三头枕靠背垫安全带固定点背靠框架靠背角度调节

高度调节座垫底座前后移动调节座面腰托调节五：座椅的构成

座垫部靠背部第40页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：座椅的构成及作用

座垫部部形状维持及强度确保.弹簧支座第41页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：座椅的构成及作用

座椅前后调节装置保证驾驶员的最佳驾驶条件。滑轨

总成

导轨滑轨控制手柄上导轨下导轨C形W形T形第42页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：滑轨

总成

第43页，共66页，2023年，2月20日，星期三

座椅的上下调节装置保证驾驶者的最佳驾驶条件.高度调节装置总成

LEVER旋钮式调节摇柄式五：座椅的构成及作用

第44页，共66页，2023年，2月20日，星期三

保证BACK部的最佳形状,乘客的位置维持及强度保证。

背靠

管状构造冲压钣金骨架五：座椅的构成及作用

第45页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：座椅的构成及功用

保证驾驶员在长距离驾驶时的腰部舒适度.

靠背靠背调节旋柄靠背支撑块（腰托）凸轮式滚筒（鼓）轴式不可调弹簧支座第46页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：座椅的构成及功用

通过调整的强度,保证乘客的安全.

角度调节总成第47页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：调角机构（1）第48页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：调角机构（2）第49页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：座椅的构成及功用

当受到后方的冲击时,保证乘客的头脑后部的安全.头枕结构示意自适应翻转上下可调第50页，共66页，2023年，2月20日，星期三弹簧悬置铰链发条五：技术应用

车辆受到后方撞击时,

头枕会向乘客头部后上方推出,

以防止乘客

颈部受伤,增大安全性

。

后方撞击时上移第51页，共66页，2023年，2月20日，星期三五：技术应用DVD头枕靠背风扇按摩装置侧面气囊座垫风扇电动导轨可外置太空记忆棉第52页，共66页，2023年，2月20日，星期三六：座椅相关法规---尺寸

韩国北美欧洲澳洲尺寸a≥400b≥400a≥400b≥400a≥400c≥400d≥400800≥a≥400(1人用)间距可调e≥460e≥460--不可调e≥650e≥650--abc座垫、靠背部尺寸要求座椅间距离要求CTR.eeeHIPPOINT国家项目单位

:mmdH点躯干线第53页，共66页，2023年，2月20日，星期三25425425417010063565BUCKETBENCH中国北美(FMVSS202)欧洲(ECE17.07,EEC96/37)澳洲(ADR22/03)一般规定FRONLYFRONLYFR＆RR捷克/波兰/斯洛文尼亚FRONLY高度(H/REST最下端)≥700≥700≥800/750,≥700≥750/700,≥700≥700宽度BUCKET≥170BENCH≥254BUCKET≥170BENCH≥254FR:BUCKET≥170BENCH≥254RR:≥170BUCKET≥170BENCH≥254头部高度--≥100-H/REST最上端H/REST最下端TORSOLINE宽度要求

头部高度要求HIPPOINT国家项目单位

:mm高度要求六：座椅相关法规---尺寸

第54页，共66页，2023年，2月20日，星期三中国北美欧洲澳洲H/REST强度判定a≤102a≤102a≤102a≤102备注--P1负荷

加的状态下加P2的负荷P2负荷负荷时从HIPPOINT到635mm点加负荷.国家项目单位

:mm65aHIPPOINTTORSOLINEDTRLP2P1BACKPAN●TEST方法

1.在BACKPAN上施加P1(38Kgfm)以

DTRL为基准.2.P1负荷取消后,在

H/REST上端往下65mm施加

P2负荷(38Kgfm).3.施加P2负荷时,测出H/REST

上端部和

DTRL的距离(a).※调节

位置

-H/REST:最上端

-SLIDE:最下端

-LIFTER:最下端

-其他

调节器具

:设计基准位置635六：座椅相关法规---强度

第55页，共66页，2023年，2月20日，星期三韩国北美欧洲澳洲一般规定FRONLYFRONLYFR＆RRFRONLY备注※碰撞位置-头部受冲击部位的最大力部位

,或者如上图所示位置的地方※碰撞方向冲击位置的接线的垂直方向，或者冲击位置与表面垂直的方向※适用车型-乘用车,4.5ton以下旅行车,货物及特种车※H/FORM速度

:24.1Km/h※SEAT

调节位置-TORSO角

:接近于25˚-H/REST:最不利的位置

※冲击方向-后方冲击

:水平长度方向前方冲击

:与垂直面的45˚方向※H/REST無时只评定前方冲击※冲击位置预计冲击最大的位置(调节H/REST最上端后打击BACKFRM上端的实验也包含)※冲击方向-垂直面的

45˚方向国家项目●TEST方法

/评定基准

-把H/FORM(Φ165,6.8Kg)23.7±0.5Km/h速度来冲击时

H/FROM的

减速度

不能连续超过3/1000秒以上的80G.※SEAT调节位置

-RECLINER:设计基准

-H/REST上下位置

:最下端

-H/REST前后位置

:设计基准

-SLIDE:最后方

-LIFTER:最下端HIPPOINTH/FROM六：座椅相关法规---吸能第56页，共66页，2023年，2月20日，星期三韩国北美欧洲澳洲负荷施加位置BACKFRAME上端BACKPAN-适用负荷P2(38Kgfm)P1(530Nm)-评定基准TEST后,SEATFRAME,SEATANCHORAGE,SLIDE,LIFTER装置等,不得发生龟裂,变形等现象.

碰撞时的伤害危险性没有增加,

说明合格.-国家项目●TEST方法

/评定标准

-在HIPPOINT瞬间性的往水平方向加38Kgfm的负荷时，可以

承受所受到的力。※SEAT调节位置

-SLIDE:最后方

-其他调节器具

:设计标准位置P1P2(欧洲)(韩国/北美)HIPPOINTBACKFRAME六：座椅相关法规--强度第57页，共66页，2023年，2月20日，星期三韩国北美欧洲澳洲备注※BELT-IN-SEAT的情况(韩国):SEAT重量的20倍负荷加

BELT-ANCHOR-TEST负荷。※SEAT调节位置●前后方调节

:与欧洲的前后方

SEAT调节相同.●后方调节-SLIDE:RR.MOST-RECLINER:设计基准位置-LIFTER:设计基准位置-H/REST:最上端LOCK位置国家项目●TEST方法

/评定基准

-

在座椅的重量中心，前后方向加

SEAT重量20倍的负荷时，可以承受。

(韩国/北美

:STATICTEST,欧洲

:用30ms做DYNAMICTEST).※SEAT调节位置(韩国/北美)-受冲击最大的位置.

或者前后/上下方向的中间位置.(韩国)-满足所有

SEAT调节位置(北美).PPSEAT重心※SEAT调节位置(欧洲)-SLIDE:FRT./RR.MOST-RECLINER:设计基准位置

-LIFTER:设计基准位置

-H/REST:最上端

LOCK位置六：座椅相关法规---惯性负荷第58页，共66页，2023年，2月20日，星期三韩国北美欧洲澳洲备注※SEAT调节位置-最前方位置-※SEAT调节位置-RECLINER:设计基准

-SLIDE:RR.MOST-LIFTER:设计基准-H/REST:最上端位置※SEAT调节位置

与欧洲相同国家 项目●TEST方法

/判定基准

-前方向

SEAT的情况

BACK重量的

20倍,后方向

SEAT的

情况

BACK重量的

8倍的FORCE加时,

LOCK`G的解开与否

TEST(STATICTEST).PBACK重心P<前向

SEAT><后向SEAT>※SEAT调节位置(北美)-RECLINER:设计基准位置

-SLIDE:RR.MOST-LIFTER:最上端位置

-H/REST:最上端位置六：座椅相关法规---锁止机构强度

第59页，共66页，2023年，2月20日，星期三＊适用对象

:乘用车,MPV/Truck(3856kgf以下),BUS(4536kgf以下)＊适用地点

:美国(Tether&LowerAnchor)加拿大(TetherAnchorOnly)＊适用时点

:美国(TetherAnchor:‘00.09.01以后全车种

,LowerAnchor:‘02.09.01以后全车种)

加拿大(TetherAnchor:‘99.09.01以后全车种)＊判定基准①如上记负荷负荷时

T/Anchor的任何一个点

都不能移动

125mm以上②如上记负荷负荷时

SFAD2的负荷作用点不能移动

125mm以上●TEST方法

:T/Anchor(①利用SFAD1

TL方向

15,000N负荷

or②BeltStrap末端的水平面上下

20。以内

前方向

5,300N负荷中选择一种方法就行)L/Anchor(①利用SFAD2TL方向

11,000N负荷

and②利用SFAD2