基于人体17位压力分布的汽车座椅靠背舒适性研究

与人-椅接触界面压力普通分区方式相比,人体分为肩背部、腰部和臀部等17个部位的压力分布方式更符合汽车座椅人机工效学设计理念。在汽车座椅靠背舒适性方面,肩背部和腰部的人-椅接触界面压力是相辅相成的。采用人体17位压力分布方式,通过主客观评价相结合的方法,分析了座椅肩背部和腰部区域的人-椅接触界面压力之间的量化关系。结果表明,汽车座椅人-椅接触界面的肩背部和腰部最大舒适压力比率范围为25%~56%,其最大压力比率平均值约为40%。人-椅接触界面的肩背部和腰部区域平均舒适压力比率范围为8%~24%,其平均压力比率平均值约为13%。与腰部相比,肩背部区域的人-椅接触界面压力较小,感知更灵敏,压力梯度变化更需平缓过渡。     

基于不同身材驾驶员体压分布的座椅舒适性研究

为研究不同身材驾驶员体压分布的特点和腰部支撑对乘坐舒适性的影响,首先构建了3个典型身材(5,50和95百分位)的人体有限元模型,模型中包含骨骼、软组织和皮肤3种材料,并采用驾驶姿势的级联预测模型来调整人体的姿势;建立了包含腰部支撑的座椅有限元模型;接着将座椅和人体模型组装一起,并施加边界条件,对体压分布进行了仿真,着重分析驾驶员身材和腰部支撑对界面压强和软组织应力的影响;最后进行体压分布主观评价实验。通过数据对比和主观评价,建立了体压分布与乘坐舒适性的关系,证实了腰部支撑对提高座椅舒适性的作用。     

基于生物力学仿真的驾驶员身体负荷分布研究

针对目前主要从姿势角度和主观评价两方面对驾驶姿势舒适性进行评价,未能在更深层次上揭示驾驶姿势舒适性的机理,且通过主观评价构建的姿势不舒适度模型的实用效果不理想,提出了一种客观评价方法。首先建立了驾驶员的人体生物力学模型;接着设计仿真方案,进行肌肉分群,设定评价指标,并定义姿势变量;最后通过仿真,初步获得驾驶员坐姿和驾驶室布置参数对驾驶员人体生物力学负荷及其分布的影响规律。     

基于驾驶员关节应力的踏板操纵舒适性研究

本文中针对汽车设计过程中难以定量评价踏板操纵舒适性的问题,提出了基于驾驶员膝关节应力分布的操纵舒适性测评方法。首先挑选一名50百分位的男性被试者进行踏板操纵实验测试并作为建模对象,利用Kane方法分析不同踏板力条件下人体下肢各关节力矩的变化特征,进而确定膝关节的载荷。接着通过有限元方法分析膝关节应力分布特征。在此基础上,筛选膝关节的主要应力特征参量作为踏板操纵舒适性的客观评价指标,最后采用线性回归方法建立舒适性模型。实验及分析结果为人机作业过程中人体关节的生物力学研究提供了参考,所提出的测评方法可用于指导汽车踏板操纵舒适性的测评和优化。     

基于H点装置仿真的压力分布与座椅参数测量和舒适性评价的研究

为研究人-椅界面的压力分布座椅不同参数对座椅静态舒适性的影响,基于相关标准构建了H点装置有限元模型,验证了几何模型的主要尺寸、各部分的质量、腰部调节量和躯干运动学姿态;对几何模型进行了网格划分,并定义了接近真实情况的边界条件,对有限元模型的准确性进行了验证。建立了简化的座椅有限元模型,并将H点装置和座椅有限元模型装配在一起;按照实际接触情况施加边界条件,进行了压力分布仿真,并通过试验验证了仿真结果的准确性。最后以某一座椅实例,验证了利用H点装置有限元仿真进行座椅参数和压力分布测量的可行性,并提出了一种基于H点装置仿真压力分布的座椅静态舒适性评价模型。     

基于边缘人体模型仿真的座椅设计方法研究

为有效地指导座椅设计,提高坐姿舒适性,提出一种以边缘人体模型和体压分布仿真为依据的座椅正向设计方法。首先以某乘用车驾驶座椅设计为例,建立H点装置有限元模型,通过仿真H点装置在座椅上的落座来预测座椅H点,以此H点作为靠背设计的基准点;然后提炼出与数字人体建模和驾驶姿势预测相关的人体测量学尺度,通过Monte Carlo仿真建立目标人群的人体测量学尺度数据样本,并通过主成分分析,建立相应的边缘人模型;接着编写仿真程序,运用姿势预测模型来仿真边缘人背部特征点的分布,并将它们统一到以H点为原点的坐标系中;选取统一后的边缘人腰部特征点分布上下、前后方向的4个极限点来确定座椅腰部支撑面的位置和调节量;最后结合边缘人的人-椅压力分布仿真,反求椅背海绵的初始型面。该正向设计方法能保证人体背部与座椅之间合理的压力分布,使人体背部特征点与变形后靠背特征部位有效贴合,增加座椅的贴合感和支撑性,从而有效提高坐姿的舒适性。     

摩托车减震器摩擦力构成分析(1)

摩擦力在减震器制造与质量控制中是一种非常复杂难以控制的力,也是一种有害于乘骑舒适性的力,摩擦力构成的因素很多,因此,有关摩托车减震器摩擦力的量化指标介绍甚少,也少有介绍摩擦力如何理论计算、测试、控制等方面的文献。通过对QC/T 62—2007标准学习,结合实践经验,提出了摩擦力的计算、测试、控制方法。摩擦力大小代表减震器制造与装配工艺水平的高低,直接表现了乘骑舒适性和平顺性;同时,减震器行业一直不断提升设计能力,引入新材料,从机群普通单机工序分散加工,到数控加工中心工序集中生产,提高了自动化程度,也降低了摩擦力。     

基于响应面方法的驾驶员乘坐舒适性优化

对响应面方法和汽车驾驶员乘坐舒适性模型进行一定的理论分析,根据关节强度模型,推导出以关节点坐标为设计参数的乘坐舒适性优化模型,然后应用响应面方法对乘坐舒适性模型进行优化,得出优化后的关节点相对坐标,应用物理样机进行试验验证,结果表明此方法显著提高了汽车驾驶员的乘坐舒适性。     

基于生物力学和颈腰部EMG判别驾驶员疲劳状态

本文中通过采用颈腰部生物力学和表面肌电信号相结合的方式,对驾驶员在驾驶过程中的疲劳状态进行了研究。首先,通过生物力学的计算与分析,合理地选择了能有效反映驾驶疲劳状态的生理信号采集位置,即颈6左右两侧上斜方肌和腰4左右两侧竖脊肌。然后,在利用经验模态分解算法对测得的肌电信号进行去噪的基础上,找出能表征驾驶员疲劳状态的颈腰部肌电特性参数,并对提取的特征参数(颈部复杂度、腰部复杂度和腰部近似熵)进行主成分分析,获得了两个主成分,有效保留有用信息,去除冗余信息,实现了特征参数的降维。最后,以此为自变量建立疲劳驾驶评价模型,有效提高了模型的正确率,加快了模型的运算速度。结果表明,该方法在对驾驶员正常与疲劳状态的区分上具有良好的识别效果,正确率可达90%以上。     

区域接触面积对座垫舒适性影响的研究与分析

整体接触面积不能全面真实地反映座垫舒适性,因此将人—座垫接触界面分为三个区域,分别为侧翼、臀部和腿部区域,进行座垫舒适性研究与分析。结果表明,在静态工况下,座垫舒适性与各区域接触面积占比有较大关联,并得到座垫各区域接触面积占比参考值以及各体重下腿部载荷占比参考值;在动态工况下,动态接触面积大于静态接触面积,但两者区域接触面积占比基本一致。最终基于研究过程和试验结果,提出动、静态接触面积的定义以及计算方法,提出有效接触面积的概念,为座垫舒适性评价提供新的指标和研究思路。     

基于体压分布仿真的驾驶员座椅舒适性设计研究

本文中建立了HPM-II型H点装置有限元模型,验证了模型各部分的尺寸、质量、腰部支撑和躯干的运动学姿态,通过H点装置姿态的仿真来测量座椅的设计参数,对驾驶员人体与座椅的相互作用进行了仿真研究。首先,基于ANSUR人体数据库建立了人体几何模型,利用CPM模型设置其驾驶姿势,并建立了人体有限元模型。接着,建立了参数化的座椅有限元模型。最后,将人体有限元模型与座椅有限元模型组装到一起,设定相应的边界条件,在不同海绵厚度、腰部支撑量与支撑位置、坐垫角和靠背角下进行了人体与座椅间体压分布的仿真,得出了这些因素对体压分布的影响。本文中采用的方法为今后建立面向理想体压分布的座椅设计奠定了基础,为座椅舒适性设计提供参考。     

系三点式安全带驾驶员手伸及界面分析

考虑驾驶员系三点式安全带,根据运动学、驾驶舒适性和车辆安全性建立了基于铰链转动极限的4自由度手臂运动学模型,提出了雅克比奇异性的奇异表面的识别方法,并得出了系三点式安伞带驾驶员手伸及界面的解析解,利用可视化技术对驾驶员手伸及界面进行了可视化处理。     

驾驶员如何保护颈腰脊椎？

驾驶员在开车时，眼睛长时间盯牢前方、脖子挺直，容易导致颈部肌肉痉挛。而坐姿腰部所承受压力是站立姿势的两倍，长期久坐就会使腰部的腰椎关节和肌肉以及韧带造成粘连，引起腰肌劳损等症。保护颈椎与腰部的肌肉是竖脊肌，将竖脊肌锻炼强大是改善腰部力量的根本。竖脊肌锻炼的目标就是让后背肌肉群变得强壮有力。     

基于中国人体尺寸的驾驶员驾姿舒适性分析

为了建立基于中国人体尺寸的驾驶员舒适坐姿模型,提升驾驶员的驾乘舒适性,文章选取不同的驾驶座椅高度,通过采集驾驶员的舒适驾车姿态,拟合出驾驶员的驾驶H点与方向盘及踏板点的位置关系,得出男性、女性和男女性的舒适驾驶坐姿模型,并给出了各种座椅高度对应的座椅位置和方向盘位置的设计值,对于驾驶员的驾驶舒适性设计有一定的指导意义。     

车辆人椅系统主要参数对舒适度敏感性分析

建立了一个二维人椅系统动力学模型,以研究其主要参数对乘坐舒适性的影响。利用软件Matlab SimMechanics建立了相应的非线性仿真模型,将实验测定的路面激励数据分别输入非线性仿真模型和线性模型,比较输出的加速度功率谱密度以验证线性模型的有效性,在此基础上进行敏感性分析。结果表明,除了座椅的刚度和阻尼以外,人体身高、体质量和乘坐姿态也对舒适性有重要影响。     

人机工程学在轻型载货汽车内饰造型中的应用

轻型载货汽车在交通运输业中广泛应用,驾驶员操作舒适性是重要评价指标。针对驾驶员在驾驶过程中不舒适问题,提出利用人机工程学把驾驶过程中不舒适的问题转化到车型设计中。首先将市场售后信息分类,分成操作舒适类和操作空间类。根据市场反馈信息,对每个问题进行人机工程学分析,通过与竞品车型对比,判断设计目标值是否合理,然后调整设计中的相关参数。通过油泥模型、硬质模型、样车制造,验证本文在轻型载货汽车内饰设计过程中应用的人机工程学,实现驾驶员操作舒适性的目标。     

基于Ramsis的某轻型商用车驾驶员位置人机工程分析

本文利用Ramsis人机工程软件对某轻型商用车驾驶员位置人机工程进行了分析,通过Ramsis人体库建立了满足SAE标准中5th女人、50th男人、95th男人的人体模型,并利用这些模型在Ramsis软件中进行了舒适性、空间、视野、可及性及操作力的分析,为驾驶员位置的设计和改进提供参考。     

汽车碰撞过程中乘员冲击响应的分析方法及应用

应用多体系统动力学方法及动态显式有限元方法的混合方法，建立了碰撞过程中乘员冲击响应分析的有限元模型：采用四节点壳单元及刚体材料模型，接触搜寻采用一体化算法，接触力由罚参数法确定，接触界面的摩擦力由经典磨擦定律计算。仿真分析与台车试验结果的对比表明：应用我体系统动力学方程及显式时间积分格式，可以准确地计算出汽车碰撞过程中乘员的冲击响应。分析了五种减速度波形及五种典型结构的力——变形特性对乘员冲击响应的影响，证明了预变形控制结构及横向受压加撑圆管组合结构的大变形力学特性有利于碰撞过程中乘员安全保护的论断。     

基于人机工程学的叉车座椅设计

本文针对叉车座椅设计的问题,运用人机工程学理论,从驾驶员生理特性和作业环境两个方面分析了影响其舒适性的原因,再从坐姿舒适性、振动舒适性、操作舒适性方面提出叉车座椅的设计方法,以提高驾驶员的舒适度、减少驾驶员疲劳程度。     

汽车吸能转向机构与驾驶员碰撞的仿真与试验

利用非线性有限元方法建立了可收缩吸能转向机构与驾驶员所组成碰撞系统的仿真模型，深入讨论了碰撞仿真模型初始条件与边界条件的处理方法、材料非线性本构关系的选择、接触对摩擦系数的确定。并按照GB11557规定的要求，对人体模块有限元模型进行了验证。分析计算了吸能转向机构与人体模块碰撞时上下套管间的收缩位移和作用在转向柱上的碰撞力，并通过相应的碰撞台架试验验证了仿真结果的正确性。