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在舒适性体验越来越受到重视的今天,提高座椅的舒适性不仅可以使驾驶愉悦,还可以延缓驾驶员出现驾驶疲劳的时间点,减少由驾驶疲劳而引起的安全问题。因此,有必要研究与座椅舒适性相关的主客观评价数据,为座椅的舒适性设计提供理论基础。在座椅设计过程中,除了满足使用者的操纵等要求外,如何使座椅能够满足更多使用者的舒适性需求成为评价座椅舒适性设计的关键因素,人体因素也自然成为座椅舒适性设计关注的重点。人椅界面的压力分布的变化规律与座椅的舒适性评价呈明显的正相关关系,因此本文借助压力分布研究人体因素对座椅舒适性的影响。利用试验的方法能够直观地获取座椅界面的压力分布变化规律,而利用仿真的方法能够高效、更全面地分析人与座椅的压力、应力等变化,本文将两种研究方法相互结合,总结客观评价数据的变化规律,进而研究座椅的舒适性设计。准确、具有代表性的人体尺寸是人体因素研究的前提,本文选取身高、体重和坐高三个最能够反映身材差异的人体尺寸进行尺寸预测,利用蒙特卡罗仿真生成了包含10000个样本的美国人体尺寸数据,通过主成分分析建立描述多维人体尺度分布的置信边界圆球,在其上选取了三个典型身材的人体,分别计算其手臂、腿部等影响驾驶姿势的人体尺寸,作为本文人体因素研究的数据基础。基于压力分布的试验研究是仿真研究的基础。根据边缘人体尺度预测结果选取10位身材不同的驾驶员,在布置参数固定的试验台上进行压力分布试验,获取了接触区面积、峰值接触压强和接触压强等数据随驾驶员身材的变化趋势,同时,布置参数的测量数据、H点位置、驾驶员驾驶姿势等都是仿真研究准确性的保证。要进行压力分布仿真研究,人体生物力学模型的建立至关重要。Poser人体模型能够真实地再现人体体表、骨骼的轮廓,利用尺寸缩放建立三个边缘人体模型。为了去除姿势因素的影响,根据CPM最优驾驶姿势预测模型分别调整人体模型的姿势。分别采用线弹性各向同性近似不可压缩材料描述皮肤的力学特性,线弹性各向同性材料模拟骨骼,Mooney-Rivlin模型模拟软组织,超弹性泡沫材料模拟座椅泡沫;建立合适的连接模拟关节的自由度,定义边界条件以保证驾驶员落座过程的准确性。仿真获得的接触区面积、接触压强等变化趋势与压力分布试验结果相同,同时也从组织应力等数据解释了疲劳过程。腰部支撑能够提高乘坐舒适性。10位驾驶员的主观评价打分支持了上述观点,并通过试验和仿真,得出了腰部支撑能够使峰值压力增加、对称性更好等结论,从客观上解释了腰部支撑的作用。同时,本文还进行了腰部支撑调节行程验证试验,得出了大部分驾驶员选择腰部支撑凸起高度为20mm,且高度分布为70mm的结论,为腰部支撑的设计提供了参考。