汽车座椅人机系统分析
[摘 要]通过对人性化汽车座椅设计具体案例的分析来说明了人性化设计中所包含的人机工程学因素，并进一步阐述了在汽车座椅设计中的人机工程学的工作步骤，指出中国未来的产品设计必须以创意与革新为首要条件，符合人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与产品完美和谐的结合。
关键词:人性化设计;人机工程学;人;机;环境
社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快……等等一系列的社会与物质的因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价，也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。
所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。
人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。
系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机的职能如何分工；如何配合；环境如何适应人；机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。
人机工程学的研究也建立也一些独特的新方法，以探讨人、机、环境要素间复杂的关系问题。这些方法中包括：测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型试验或用电子计算机进行模拟实验；运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展成有关理论。
目前常用的研究方法有：
（1） 观察法
（2） 实测法
（3） 实验法
（4） 模拟和模型实验法
（5） 计算机数值仿真法
（6） 分析法
（7） 调查研究法
以汽车内部设计来说，就有三个表达人机工程需求的方式：一是操控界面，如方向盘的设计；二是座椅及内装设计，如一些大客车座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起来的凸包。对于大多数的中国人来说，这个凸包常常是顶在后脑勺，使得身体后靠在椅背时，不得不稍稍低头。从设计上来说，这道凸包本来是用来垫靠颈部凹处，使人的头颈更舒服的。问题的出现是由于这些座椅的设计和生产直接从国外引进，而生产者又没有重新考虑中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。结果西方人垫颈的凸包就顶住了我们的后脑勺。
汽车座椅的设计所需的主要参数可依据中国成年人坐姿人体尺寸来确定具体数值（可参考《人机工程学》丁玉兰编著 北京理工大学出版）。运用人机工程学原理,针对汽车驾驶座椅,从人体测量、生物力学、心理学、机械振动、作业空间等角度分析驾驶疲劳的成因,并要从座椅的静态特性和动态特性两方面对汽车座椅进行分析研究。
制造汽车座椅，首先要从人机工程学原理讨论研究坐姿的优缺点,良好坐姿的必要条件是将最适当的压力分布于各脊椎骨之间的椎间盘上,并将最适当、最均匀的静负荷量分布于所附着的肌肉组织上.运用人体解剖学原理,分析不良坐姿造成的不舒适感和脊椎疾病,用姿势原状恒定原则分析坐姿行为,认为坐姿变化是人体在稳定和变动之间寻求平衡以取得折衷的过程;从而提出座椅设计的基本原则及其主要的参考数据。
只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。(2)坐姿体压分布。当座椅上的人处于坐姿状态时，人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布。可见，坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。(3)座垫上的体压分布。根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。人坐在座椅上最舒适的姿势，是臂部离开靠背向前略移，上体胸肩部位与大腿下平面之间夹角为115°。使腰背肌肉放松，双腿能舒适地搁置于地面，使腹部通向大腿的血管不受压迫，血液正常循环，符合人体座下休息时的生理要求。
坐姿人体测量尺寸是座椅静态尺寸设计的主要依据。与座椅设计相关的人体测量主要尺寸有：坐着的高度（自然）；膝盖的高度；坐着臀部高度；肘高；大腿净高；臀部至膝盖的距离；臀部至小腿的距离；肘至肘的宽度；臀部宽度。
除了要考虑座椅的舒适度外，还要考虑其保证人的视野开阔，手部与方向盘的关系和角度、腿部与脚踏板的距离、脚和离合器、刹车的距离等等，要做到这些部位的合理性是离不开对人机工程的研究的。采用人机工程学的方法进行分析,并用优化设计理论对座椅进行设计,得出更符合人体生态曲线的座椅,以提高乘坐和驾驶的舒适性,并适应人体的健康需要.这是设计发展的主流和趋势：更健康、更人性化。
