随着科技的飞速发展,以及人们生活水平的提高,车辆驾乘人员对座椅舒适性的要求日益增加,人们对人机关系的研究已然从“人适机”进入“机宜人”的阶段。驾驶姿态下,车辆驾驶员的背部、腰部、臀部以及大腿部等与座椅长时间接触,易引发肌肉疲劳,造成旅途劳累,甚至引发腰椎间盘突出等驾驶职业病。因此,高乘坐舒适性不仅是提升车辆乘员的乘坐体验感,降低驾驶疲劳的关键,也是研发高品质汽车座椅的核心技术,是车用座椅,甚至整车产品形成市场竞争力的关键。本文对基于乘员体压分布与生理信息的汽车座椅乘坐舒适性进行研究,通过动态操纵人椅骨肌力学模型,进行舒适驾驶姿态的实测与动态操纵仿真的一致性分析,明确舒适驾驶姿态区间的硬点尺寸。进行舒适性主观评价和客观评价指标间良好映射关系的建立,定量化分析用户体验感,并实施逐层分解。分析长短时驾驶过程中的体压分布和生理信息差异,以及长时驾驶时的肌肉腰椎隐性损伤。综合考虑驾驶员与座椅接触界面间的体压分布、生理信息和主观舒适性,建立舒适性预测模型。主要研究内容如下:首先,针对动态操纵下舒适驾驶姿态评估的研究问题,本文从人体骨肌生物力学特性出发,以Hill肌肉力学模型为基础,进行动态操纵下中国人体体征的5百分位、50百分位和95百分位体征驾驶员骨肌力学模型的构建。搭建六自由度柔性试验台架,运用中心复合方法完成试验次数的优化。将骨肌力学特性、台架试验和仿真分析相结合完成测试肌肉群的筛选。将实测和动态操纵仿真进行一致性和关联性分析,实现舒适驾驶姿态区间硬点尺寸的测定,并通过实车试验验证了测试结果的合理性和适用性。其次,针对用户体验感客观量化的问题,改变以静态试验为主的现状,进行实车动态操纵下的驾驶姿态舒适性测试,获得舒适性的主观感知和客观特征参量。建立驾驶姿态舒适性评估模型,经聚类分析完成专家意见偏离度的计算和数据筛选。提出主客观相结合的赋权新方法—AHP法限制熵权法,进行主观评价和舒适性客观参量间良好映射关系的建立,定量化分析用户驾乘体验感。最终测定肩部舒适性、背部舒适性、腰部舒适性、臀部舒适性和大腿部舒适性对整体舒适性影响的权重分别为0.056、0.346、0.308、0.193和0.096。然后,针对长短时驾驶过程中的舒适性差异和长时驾驶过程中的肌肉腰椎隐性损伤问题,本文从人体生物力学、驾驶员与座椅接触界面间的体压分布,以及长时驾驶导致的腰椎病理角度出发,提取生物电参数、体压特征参数等,研究长短时驾驶时的舒适性差异。结合腰椎间盘核磁共振图像和腰椎间盘受力,揭示长时驾驶对人体造成的隐性损伤机理。结果表明,随驾驶时长增加,大腿部和背部对舒适性的影响更大。体压分布对舒适性的影响最终反映在驾驶员与座椅接触界面间的平均压力和力度上,驾驶姿态下持续发力的大腿部、上肢和小腿部容易产生疲劳。此外,将核磁共振图像的测试结果以及舒适性的模拟仿真相结合,结果表明L_4-5椎间盘处和L₅-S₁椎间盘处容易出现退行性病变,引发肌肉腰椎隐性损伤。最后,针对汽车座椅、踏板、方向盘等主要人机布置参数的优化设计,以及舒适性预测模型的问题,本文综合考虑驾驶员与座椅接触界面间的体压分布、生理信息等特征参数,运用正则化RBF神经网络,进行基于客观参量的舒适性预测模型的构建。将舒适性预测模型、人椅骨肌力学模型和体压分布相结合,全面分析满足舒适性的汽车座椅、踏板和方向盘等人机布置参数,进行不同体征驾驶员最优人机布置参数的研究。结果表明,正则化RBF神经网络预测结果的平均偏离度和Theil不等系数分别0.9141%和0.0071,具有较好的预测精度和拟合度。相比于BP神经网络,具有更高的预测精度。综合运用舒适性预测模型、人椅骨肌力学模型和体压分布,分析汽车座椅、踏板和方向盘等人机布置参数对驾驶姿态舒适性的影响,实现了不同体征驾驶员最优人机布置参数的优化设计。