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基于人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法

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  摘 要 为了使人体坐姿达到一定的舒适度,需要在设计座椅模型的过程中,考虑座高、靠背高度、座深等静态参数。本文首先介绍了人体坐姿的舒适特征,然后分析了以上座椅设计的静态参数,并结合实际的座椅模型,对人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法进行探讨。
中国论文网 http://www.egsf.org/7/view-8504880.htm
  关键词 人机工程学 轻卡 驾驶室 座椅
  在轻卡驾驶室座椅设计中,充分利用人机工程学方面的原理,使座椅与人体的尺寸、生理,以及心理特征更加符合。在此基础上,使驾驶员获得最佳的坐姿舒适度,从而减轻工作中的疲劳。同时,合理的座椅设计也有助于驾驶员保持合理的坐姿,避免驾驶员由于坐姿不正确引发腰肌劳损、脊椎病。另外,在很大程度上保证了驾驶的安全性。
  一、人体舒适坐姿的生理特征
  人体在不同姿势下,呈现出不同的曲线状态。当人体处于松弛状态时,脊柱为自然弯曲状态。通常情况下,人体躯干与大腿夹角超过90?笆保怪现乇湫巍K裕耸棺擞爰怪匀煌淝男翁咏咏蟠笸扔肭傻募薪侵辽俦3?35?暗募薪恰M保谏杓谱问保挂实敝С偶菔辉钡难俊V挥姓庋拍苁寡车募∪獯锏阶匀?、放松的状藺硗猓颂宕τ谧耸保硖宓闹饕亓坑勺卫粗С拧S捎诠晒浅惺芤欢ǖ难沽Γ佣黾恿搜臣∪獾钠@停砸笱麓τ谧匀蛔刺庋拍芑航馍咸宥源笸妊艿难沽Γ佣寡貉繁3终W刺Q芯勘砻鳎颂遄钍媸实淖宋和尾肯蚩勘城胺轿⒁疲咸迓晕⑾蚝笄阈保逵氪笸鹊募薪窃?0?暗?15?爸洹M?!腿向前伸9大腿、小腿T及脚面的夹角在合适的范乌??
  二、轻卡驾驶室座椅设计的静态参数
  在设计轻卡驾驶室座椅时,必须综合考虑静态参数,包括座高、座深、座宽,以及靠背高度等,下面具体来分析。
  1、座深。不合理的座深设计不但会影响小腿的灵活度,而且给身体带来很大的不适感。比如:对于身材矮小者来说,当座深明显过高时,由于背部得不到支持,就会增加座面前缘膝窝处的压力,使身体处于不适状态。在这种情况下,只有改变腰部曲线才能使靠背得到支持,但是也会带来很大的不适感。所以,在设计座深时,应该采用较小百分位群体设计标准。该设计标准有助于减轻大腿部产生的压力,对任何身材的驾驶员都比较适用。
  2、座宽。座宽要与臀部的尺寸大小相符,便于对坐姿进行调整。同时,在设计座宽时,要求取值适当大于臀宽。一般情况下,为了满足身材粗壮者的需要,将大身材女星臀宽作为依据。另外,由于驾驶室空间有限,因此座宽尺寸必须合适。如果座宽过大,就会影响到制动杆、操作杆的操作。
  3、座面倾角。水平台与座面的夹角,称之为座面倾角。座面后倾的作用主要为:第一,当坐者躯体向后移时,受到重力的作用,使背部与靠垫接触,并获取支撑力,最终使腰背肌肉达到放松的状态。第二,在颠簸环境中,可以避免驾驶员滑出座面前缘,有利于驾驶员的安全行驶。然而,当座面倾角过大时,就会形成一种费力姿势,不但破坏了驾驶员正常的腰椎曲线,而且加剧了腹部压力,给驾驶员的身体健康带来了极大的危害。所以,座面倾角必须适当,一般在4?暗??爸浔冉虾鲜???
  4、靠背的高度??勘车母叨仍诤侠矸段?,可以帮助脊柱获得轻松、舒适感。因为人体脊柱长度以及曲度变化不一致,所以靠背设计的高度也有一定的差异性。按照高度可以将靠背分为4个类别,包括低靠背、中靠背、高靠背,以及全靠背。低靠背与中靠背同为一点支撑,其中,低靠背的支撑点在腰部,中靠背的支撑点在胸椎。高靠背为腰椎、肩胛骨两点支撑。全靠背除了这两点支撑外,还包括头枕支撑,为三点支撑。另外,在设计靠背高度的过程中,不仅要考虑到驾驶员自身的生理特征,而且要将座椅的厚度计算在内。
  5、座高。座高指的是:地面到座面上坐骨支撑处的高度。座高在设计的过程中,要求与驾驶员大腿接近水平,同时小腿处于自然放松的状态。如果座高太高,就会使小腿悬空。在这种情况下,也会导致肌肉受到座椅前缘的压迫。一旦肌肉受到压迫后,就会影响腿部的血液循环,然后使小腿产生麻木感,严重的情况下,还会导致小腿肿胀。反之,如果座高高度达不到要求,就会增加背部肌肉的负载。因此,在设计座高的过程中,应该首先要考虑到身材矮小的驾驶员。
  6、靠背倾角??勘城憬侵傅氖牵嚎勘秤胱嬷涞募薪?。一般情况下,靠背倾角取115?氨冉虾鲜剩梢允辜菔辉痹诩菔坏墓讨校怪3肿匀坏淖刺⒒竦蒙硖迳系氖媸矢???
  三、轻卡驾驶室座椅设计应该注意的问题
  如果轻卡驾驶室座椅设计不合理,就会导致驾驶姿势不合理,在此基础上,给驾驶员带来腰酸、背痛等不适感。严重的情况下,使驾驶员难以集中精力驾驶,无心关注当前路况。与此同时,埋下了严重的安全隐患。当前,随着轻卡的不断发展,人们对卡车的要求越来越高,比如车的舒适度、安全性,以及高效性。当前,在轻卡驾驶室座椅设计中,还应该注意这几个方面的问题:第一,合理布置座椅。第二,座椅的外形必须与人体的生理功能符合。第三,座椅应该具有调节的机构。第四,座椅要有良好的振动性。第五,座椅的性能必须安全可靠。
  四、结束语
  在轻卡驾驶室座椅设计中,需要确定座宽、座深等静态参数。将人机工程学运用到其中,体现了以人为本的理念,提高了座椅的舒适度,保证了驾驶员的安全驾驶。同时,使用虚拟建模分析有效解决了不合理的问题,避免了重复设计,节约了设计的时间。
  参考文献:
  [1]张道林,杨维平.基于人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法[J].重庆工学院学报(自然科学版),2014,(12).
  [2]陆剑雄, 张福昌, 申利民.坐姿与座椅设计的人机工程学探讨[J].人类工效学,2013,(05).
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