者方便地变换坐姿，灵活平稳地进行体态自动调节，但必须防止滑脱，座椅的形状和尺度与其功用有关。
汽车座椅部件主要包括座垫、靠背、头枕、骨架、蒙皮、减振机构、调整机构等。设计原则的依据是：座垫、靠背的造形和曲线应与人体放松状态下的背部曲线和臀部曲线相吻合，能支撑到腰椎部位，不会因血液循环不良而引起肢体麻木，长时间乘坐不易感到疲劳；骨架及各机构应能满足强度(安全)要求和使用要求，通过对座椅靠背的前后、上下倾斜角度、头枕前后上下等位置的有限调节，使大部分人处于舒适状态。 3.1.2 汽车座椅设计的基本依据
①、座椅造型的基本要点：
汽车座椅的设置特点，是根据人体工学原理而设计座椅的舒适性，以及按不同身材的人而设置座椅的可调节性。 座椅造型的基本要点： （1）适应腰曲弧线
（2）靠背必须具有正确的支撑点
（3）正确分布体压
（4）保持人体躯干与大腿的舒适夹角
汽车车身设计课程设计 - 9 - 汽车座椅设计
②、汽车座椅设计人机工程学对座椅结构的具体要求：
（1）靠背
靠背的设计主要指强度设计和造型设计，设计时应使靠背的高度、形状符合人体曲线，使背部肌肉处于放松状态，并能给背部、肩部有效可靠的支撑，使驾乘人员保持稳定的坐姿，还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。
靠背的具体参数要求：设计时，靠背的高度和宽度一般分别为600 mm和480 mm。不同的靠背倾角会导致不同的椎间盘压力及背部肌肉负荷。当靠背倾角超过110°时，椎间盘压力显著减小，所以设计时应考虑合理的靠背倾角。为了提高舒适性，满足驾乘人员在休息时的需求，靠背倾角应为可调式，并且调整范围尽可能大。一般载重汽车为100°～115°，大客车为95°～135°，轿车为80°～170°。此外，腰部支撑和扶手也可以减少椎间盘的压力。设计时，腰部支撑要有一定的厚度、硬度和透气性，确保乘坐人员的体重能够均匀地分布于座盆区域。腰部支撑的位置应处于第3至第5腰椎部位，且支撑厚度以5 cm左右为宜。腰部支撑分机械支撑和空气支撑。机械支撑是通过机械装置支撑人体，支撑部位为刚性，舒适性差。空气支撑是用空气气囊来支撑人体，通过气囊控制阀控制气囊的充放气，使腰部得到良好的保护和有效支撑。座椅扶手有固定式、角度可调式和可翻转式，可翻转式又有横向翻转式和纵向翻转式。 （2）座垫
座垫设计主要是座垫深度和坐垫倾角的确定。座垫深度的设计原则是在充分利用靠背的情况下，使臀部得到合理支撑。人体在坐姿状态下，坐骨与小腿足部构成稳定的人体支撑。座垫深度过大时，造成人体躯干相对前移，腰部得不到良好的支撑，引起疲劳；座垫深度过小时，会因大腿得不到良好的支撑而感到不舒适：因此，座垫的深度应按臀部至大腿表面全长的3/4设计，一般取400～480mm。座垫的倾角应兼顾安全性和舒适性，一般为2°～10°。 （3）头枕
头枕是为提高汽车乘坐舒适性和安全性而设置的一种辅助装置。头枕的主要作用是保障安全，一旦汽车发生追尾碰撞，颈椎会承受到很大的加速度而容易伤害。有了头枕的承托，可以减少头部自由移动的空间，降低对颈椎的冲击力，起到避免或减轻乘员颈部受伤的作用。按照国家标准，汽车座椅头枕属汽车整车强制认证检测项目之一，汽车前排座椅应装有头枕。头枕要起到保护颈椎的作用，正确的安装位置十分重要。头枕应该安装在至少与耳朵上缘平齐的地方，后脑与头枕之间的距离最好不要超过10 cm。 （4）座椅蒙皮
座椅蒙皮必须阻燃，其燃烧特性必须符合GB 8410-1994《汽车内饰材料的燃烧特性》要求。 （5）泡沫软垫
目前座垫、靠背缓冲用软垫基本上是由软质聚氨酯泡沫塑料发泡而成，在汽车上应用较多的是高回弹软质聚氨酯泡沫塑料。 （6）座椅骨架
座椅骨架必须能够承受一定的载荷，通常所指的座椅强度其实就是座椅骨架的强度，它属于汽车整车强制认证检测项目之一。靠背及座垫骨架的形状，应以能满足人体生理特征、给驾驶人员提供安全和有效支撑为目的进行设计。座椅骨架一般由钢质材料焊接而成。 (7) 减振机构
座椅减振机构主要包括弹性元件和减振元件。在设计座椅刚度和阻尼时，要根据整车的振动特性充分考虑人体生理特点综合选择最佳值，使车身振动得到衰减。为使设计
- 10 -
的座椅阻尼和刚度能更合理搭配，工程师们一般将座椅刚度和阻尼均设计为可调节式。 (8)调节机构
调节机构主要包括座椅高度调整机构、前后位移调整机构(即座椅滑道)、靠背仰角调整机构(即调角器)及座垫前倾角调整机构等。高度调整的范围应根据人机工程学原理，以能满足大部分人群的使用要求为目标进行确定，一般调整范围为0～100 mm。滑道是调整座椅在车厢纵向水平位置前后位移的机构，一般前后调整距离为0～±100 mm。锁止强度必须能满足GB 15083-1994《汽车座椅系统强度要求及实验方法》的规定。 3.2 用户人体尺寸研究
各种设备和工具等设计对象在适合于人的使用方面，首先涉及的问题是适合人的形态和功能范围的限度。例如，一切操纵设备都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应，而且岂不知应尽可能设在人操作方面、反应最灵活的范围之内。所以研究人体尺寸模型—用人体模型描述人体尺度是非常有必要的。人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸，也就是人体静态尺寸和人体动态尺寸。而针对于座椅设计的人体尺寸相关的主要有人体立姿尺寸和人体水平尺寸。 3.2.1 人体静态尺寸
人体静态尺寸，着眼于人体天然结构，比如身高、体重、腿臂长度等，是建立人体尺寸模型的基础。国家标准GB 10000-88《中国成年人人体尺寸》按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。标准中共给出了7类47项人体尺寸基本数据。人体的主要尺寸包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等6项。根据有关统计数据，我国人体基本尺寸见表5-1。一般人体尺寸都是在立正或正坐的姿势状态下测量的，因为在人体自然状态下测量很容易出现差别。在设计时，通常也要按立正或正坐时的人体尺寸来考虑。
表5.1我国人体基本尺寸
单位：mm 尺寸名称 尺寸数值 尺寸名称 尺寸数值 男 女 男 女 身长 1688 1586 肩窄宽 426 392 眼高 1585 1480 臀宽 334 395 肩高 1421 1320 下肢前伸长 1016 977 坐姿身高 897 849 大腿长 422 409 坐姿眼高 794 743 小腿长 401 369 肘到坐平距 离 245 239 足高 71 66 上肢前伸长 731 689 膝臀间距 551 525 大臂长 269 261 大腿平长 433 432 小臂长 手长 247 193 226 179 膝上到足底距 515 离 膝弯到足底距 406 离 480 383 汽车车身设计课程设计 - 11 - 汽车座椅设计
前伸长 3.2 .2 人体测量尺寸
731 689 表5.2人体尺寸表 测量项目分类 主要测量项目 人体主要尺寸 身高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长、体重 立姿人体尺寸 眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高 坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿人体尺寸 坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长 人体水平尺寸 胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、胸围、腰围、臀围、系宽、坐姿臀宽、坐姿两肘间宽 3.2.3 人体尺寸数据统计规律
H点的确定：根据法规规定，首先利用GB11559-89所规定的三维H点测量装置(如图5-1所示)按GB11563-89中规定的H点确定程序确定座椅H点，并利用调角器调节靠背倾角，与竖直方向近似25度，同时，调节座垫倾角为50度记录此时座椅H点位置。根据前面GB 10000-88的人体结构尺寸数据表可知，身高数据是不连续的。例如:18~66岁的男子在百分数为99时身高为1814mm，在百分数为50时身高为1678mm。若想为身高1700mm的人进行产品设计时，就必须对大量身高为1700mm的被测量者身体各部分的尺寸进行测量统计平均。人体结构尺寸相当多，单独为某种身体尺寸的人进行产品设计显然是非常有限的。如果可以找到测量的人体尺寸的计算公式，当输入身高时，就可以直接计算出所需的其它尺寸数值。统计资料表明:这种公式是存在的，也就是说人体测量尺寸符合统计规律。这种规律就是:人体的结构测量数据与身高、体重存在一定的关系，这种关系可以用经验公式表达。表5.3列出了以身高为基本参数的主要的人体尺寸经验公式。
图5-1三维H点测量装置
- 12 -
表3.3人体各部分和身高的比例(H指身高)
代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
3.3 人体坐姿功能尺寸
所谓产品功能尺寸是指以人体尺寸参量为基础，考虑该产品的某项功能相对人体尺寸参量做修改的产品尺寸。
国家标准规定了不同身高等级的成年人坐姿功能尺寸设计的基本条件、功能尺寸、关节功能活动角度、设计图和使用要求。主要用人体模版来设计和确定坐姿条件下的座椅、工作面、支撑面、调节配件配置是的功效学要求。进行座椅设计，不能不考虑室内特定的范围和环境。人体关节的舒适性是进行座椅设计的主要考虑因素。图5-2表示的是人体各关节之间的关系。
项目 眼高 肩高 肘高 臀高 胫骨点高 肩宽 前臂长 手臂长 坐高 坐姿眼高 坐姿膝高 坐姿肩高 坐姿肘高 坐深 小腿加足高 坐姿大腿厚 臀膝距 亚洲人 0.933H 0.844H 0.600H 0.467H 0.267H 0.222H 0.267H 0.467H 0.533H 0.467H 0.267H 0.334H 0.123H 0.267H 0.233H 0.080H 0.320H 男 欧美人 0.93 7H 0.833H 0.625H 0.458H 0.313H 0.250H 0.250H 0.438H 0.531H 0.458H 0.292H 0.333H 0.125H 0.275H 0.250H 0.086H 0.342H 亚洲人 0.933H 0.844H 0.600H 0.467H 0.267H 0.213H 0.267H 0.467H 0.533H 0.467H 0.267H 0.334H 0.123H 0.267H 0.233H 0.080H 0.320H 女 欧美人 0.937H 0.833H 0.625H 0.458H 0.313H 0.200H 0.250H 0.438H 0.531H 0.458H 0.292H 0.333H 0.150H 0.275H 0.250H 0.086H 0.342H 汽车车身设计课程设计 - 13 - 汽车座椅设计