《轎車駕駛座椅仿真及人機工效分析【論文12000字】》

轎車駕駛座椅仿真及人機工效分析目錄TOC\o"1-3"\h\u28823摘要 120529第一章緒論 330624第一節(jié)研究背景 316253第二節(jié)研究目的及意義 322494第三節(jié)國內外研究現(xiàn)狀 432640一、國外研究現(xiàn)狀 413367二、國內研究現(xiàn)狀 422895三、研究現(xiàn)狀評述 53359第四節(jié)主要研究內容 532690第二章人機工效學基礎理論 522533第一節(jié)人機工效學概述 529719第二節(jié)人機工效學的研究領域 620777第三節(jié)人機工效學的研究方法 71228第四節(jié)本章小結 711596第三章轎車駕駛座椅舒適性的人機工效學評價 815813第一節(jié)轎車駕駛座椅的組成與分類 812765第二節(jié)轎車座椅的舒適性 823230第三節(jié)座椅的舒適性評價 812172第四節(jié)轎車駕駛座椅在模型中的定位 1026115第五節(jié)本章小結 1031335第四章基于JACK軟件模型構建與人機工效分析 1021141第一節(jié)軟件的基本介紹 105100第二節(jié)仿真及工效分析的基本流程 115231第三節(jié)模型的構建 124083一、人體模型的構建 1212507二、轎車座椅模型的構建 1316842第四節(jié)人機工效的座椅參數選取 13118第五節(jié)不同參數下的人因工效分析 1419132一、H點水平距離對舒適度的影響 142295二、座椅高度對舒適性的影響 1610060三、座椅靠背傾斜度對舒適性的影響 1728847第六節(jié)不同人體駕駛人因工效差異性 1822803一、不同百分位人體駕駛時人因工效差異性 1832046二、不同性別人體駕駛時人因工效差異 1914394第七節(jié)本章小結 204972第五章基于SPSS的線性回歸分析 205509第一節(jié)H點距AHP點水平距離與舒適度的回歸分析 2027171第二節(jié)座椅高度與舒適性的回歸分析 2122971第三節(jié)座椅靠背傾斜度與下背部受力、舒適性的回歸分析 222059第四節(jié)本章小結 2330083第六章總結與展望 2319688參考文獻 25摘要汽車座椅是汽車中的關鍵部分和重要組成部分。隨著人們對汽車駕駛體驗度要求的不斷提升，汽車座椅的舒適程度也得到了人們的關注，對于汽車座椅的舒適程度提出了較高的要求。隨著我國經濟和社會的不斷發(fā)展，我國汽車產品的保有量不斷增加，成為全球最為主要的汽車消費市場。但是隨著汽車保有量的不斷增加，由汽車所導致的事故數量也不斷增加，而汽車座椅的舒適程度也直接關系到駕駛員的疲勞程度，因此汽車座椅的舒適程度直接影響到安全駕駛?；诖耍疚脑诜治龊脱芯恐?，采用JACK軟件構建了三維仿真模型，對汽車座椅的各個參數進行了模擬分析。在模擬分析中采用定量分析方法，對座椅H點水平距離、高度、靠背傾斜度等相關的參數進行了模擬分析，在模擬分析中針對不同性別駕駛員數字人模型進行了分析，得出舒適度的變化情況。通過模擬仿真分析出，H點水平距離的增加會導致汽車座椅舒適度的下降，但是降低的趨勢不明顯；隨著座椅高度的不斷增加而導致舒適度下降；座椅靠背傾斜角的不斷增加對舒適度的影響不大，下背部受力也會隨著傾斜角的變化而出現(xiàn)變化。當增至95°時表現(xiàn)為遞增的變化趨勢；人體的背部受力情況會受到不同人的影響而存在一定的差異和不同。進一步使用SPSS數據分析軟件，得到座椅舒適性影響因素與舒適度的關系，并得出其回歸方程。關鍵詞：人機工效；虛擬仿真；轎車座椅；舒適性第一章緒論第一節(jié)研究背景隨著消費者可支配收入的不斷增加，我國汽車產品的市場保有量逐漸增加，汽車產品逐漸成為我國主要的消費品之一。我國汽車產品的保有量不斷增加，成為全球最為主要的汽車消費市場。但是隨著汽車保有量的不斷增加，由汽車所導致的事故數量也不斷增加[1]。而汽車座椅的舒適程度也直接關系到駕駛員的疲勞程度，因此汽車座椅的舒適程度直接影響到安全駕駛。疲勞駕駛、注意力不集中以及違規(guī)駕駛等均是導致出現(xiàn)交通事故的主要原因和主要因素。而疲勞駕駛所引發(fā)的交通事故的比例較高[2]。其中座椅舒適性是造成駕駛疲勞的主要原因之一。在現(xiàn)代社會中，汽車駕駛的舒適性是人們選擇汽車產品的主要考慮因素，而駕駛的舒適性也成為當前汽車產業(yè)中最為關注的問題。人機工效學分析以及人因工程的軟件虛擬仿真等實施分析汽車座椅舒適性的主要方法。其中人機功效學分析方法在汽車座椅舒適性的分析中主要采用的方法是通過真人現(xiàn)場進行分析，通過反復的分析和測試來得出個體之間的差異和不同，因此對于這種分析方法來講其在具體的實施中存在較大的缺陷和不足。同時采用這種分析方法的成本較高。在各種新型技術的發(fā)展和運用背景下，三維數字模擬和虛擬場景模擬逐漸成為汽車座椅舒適性分析的主要方法和主要措施，采用這種分析方法不斷能夠提供分析的效果，同時也能夠有效的降低分析成本[3]。駕駛人駕駛汽車的過程很容易會產生疲勞的情況，進而會威脅和影響到安全駕駛，因此為了提高安全駕駛，需要進一步提高座椅的舒適性。轎車的座椅結構以及其他各個方面的參數對于駕駛的舒適性會產生較大的影響，直接影響到駕駛員的駕駛狀態(tài)和駕駛人的情況。不同參數的座椅對人們的舒適度產生等多方面的影響，很容易導致出現(xiàn)疲勞的情況。鑒于此，本文采用JACK軟件構建了三維仿真模型，對汽車座椅的各個參數進行了模擬分析。在模擬分析中進行人機系統(tǒng)仿真，改變座椅尺寸主要參數，包括：椅面高度、寬度、深度、椅面傾角；靠背的高度、寬度和傾角[4-5]，進一步分析駕駛座椅舒適性。第二節(jié)研究目的及意義隨著社會經濟的發(fā)展，越來越多的人擁有自己的汽車，日常生活中汽車已經逐漸成為了人們出行的主要代步工具，駕駛座椅的舒適度也在多個層面和方面對駕駛員的健康情況產生較大的影響，通過此次研究可以為這些問題提供幫助。通過研究結果數據，為駕駛座椅舒適性設計提供參考，因為轎車駕駛座椅是駕駛人員在轎車中接觸最長的部件，汽車座椅對于汽車產品的重要性不言而喻[6]。所以駕駛座椅大小需要結合駕駛員群體的具體情況進行針對新的設計。通過合理的參數選擇使得座椅的設計能夠滿足人體生物力學理論，從而，提高駕駛的舒適性，讓身體重力能夠合理分散，減輕背部與脊骨承受的壓力[7]。合理的駕駛座椅設計，可以減少駕駛人疲勞，減少因疲勞駕駛而引發(fā)的交通事故。第三節(jié)國內外研究現(xiàn)狀一、國外研究現(xiàn)狀國外的人因工程學的研究起步相對較早，其最初是由泰勒在鐵鏟實驗的研究中提出了類似的思想和想法，同時在吉爾布雷斯夫婦的研究中度這一方法也進行了分析。此后人因工程學在發(fā)達國家得到了大量分析和研究[8]。人因工程學在車輛駕駛室的設計中已經成為最為主要的技術和方法之一，其在座椅、儀表盤以及方向盤等各個部位的分析中均可以采用這一分析方法[9]。西方發(fā)達國對座椅的舒適度進行了一系列的分析和研究。MehtaC.R.和Tewari在相關問題的分析和研究中，結合汽車座椅舒適性的問題以及座椅的設計，采用了生物學的技術和方法對其進行了分析和研究。美國ROHO集團在汽車座椅的研究中采用而來一種充氣坐墊，其能夠在很大程度上防止乘客完全陷入坐墊中，進而提高舒適性[10]。隨著科學技術的不斷發(fā)展以及學術界的大量研究，汽車座椅的發(fā)展已經十分成熟，同時在汽車駕駛的舒適性方面取得了豐富的研究成果。大量的汽車制造企業(yè)在生產制造中開始關注的駕駛的舒適性問題。具體來講從當前的發(fā)展情況來看，國外先進駕駛室的主要特點可以歸納總結為以下幾個方面[11]：（1）在美學的要求下，駕駛室的功能也不斷得到完善。（2）駕駛室的整體結構也得到了不斷的優(yōu)化優(yōu)化，使得駕駛室的結構進一步得到了優(yōu)化，同時舒適性也得到了有效的提升。（3）在駕駛室的設計和制造方面，充分利用了人因工程學原理，通過這種方式能夠有效的降低駕駛者的疲勞程度，提高駕駛室的安全性。二、國內研究現(xiàn)狀隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，我國近年來在汽車產業(yè)方面取得了快速的發(fā)展，汽車已經成為人們日常生活中或缺的部分。在汽車產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展中，用戶體驗是其關鍵性的因素。在我國汽車產品不斷創(chuàng)新發(fā)展的背景下，我國大量的高校在研究中針對人因工程學進行了大量的分析和研究[12]。中國人類工效學標準化技術委員會和中國心理學會工業(yè)心理學專業(yè)委員會在1980年5月份成立，這也是我國人因工程學的起步階段，從上世紀80年代開始，我國逐漸加大了對人因工程的研究，大量的研究機構和科研院所投入到了人因工程的研究中來，在人因工程學的研究方面取得了快速的發(fā)展。但是從當前我國汽車工業(yè)發(fā)展情況來看，人因工程學的利用還存在一定的不足和問題，與發(fā)達國家之間還存在較大的差距[13]，在汽車廠家的不斷努力下，我國汽車產品的設計以及汽車座椅設計和制造能力不斷得到提升，汽車產品的舒適度也不斷得到提升，進一步推動和促進了我國汽車產業(yè)的快速發(fā)展[14]。中國農業(yè)大學車輛學院在分析和研究中推出了機械系統(tǒng)人機界面設計和評估系統(tǒng)，采用這一系統(tǒng)能夠較好的實現(xiàn)對車輛艙室機械人機界面的評估，這一系統(tǒng)的應用對于汽車駕駛室的舒適性起到了一定的作用和功能。哈爾濱工業(yè)大學在相關的研究中開發(fā)設計出了駕駛室設計人體工程學軟件，采用這一軟件能夠對駕駛室布置的合理性進行模擬和分析[15]。武漢理工大學在設計和開發(fā)中開發(fā)出了一種三維數字化人體建模系統(tǒng)，采用這一軟件能夠較好的實現(xiàn)對車身的設計，提高汽車產品車身的設計質量和設計效果[16]。除此之外我國其他的科研院所這一問題也進行了大量的分析和研究，設計開發(fā)除了相應的模擬軟件。舒適性成為目前汽車產品設計中的首要考慮因素。在汽車產品的設計過程中采用人因工程學的方法能夠進一步提高設計水平和設計能力。人因工程學已經成為汽車設計的主要理論基礎之一。三、研究現(xiàn)狀評述目前，學術界在分析和研究中從不同的角度對汽車座椅的舒適性問題進行了多個方面的分析和研究，但是從目前的研究情況來看，目前的研究缺乏對人體尺寸差異的考慮，導致研究結果不夠準確和精確性。鑒于此，論文主要研究通過建立數字人模型和駕駛座椅模型，因為JACK軟件、能夠將數字人模型、三維模型集成在一起。JACK軟件的主要優(yōu)點表現(xiàn)為使用靈活、仿真環(huán)境逼真，能夠較為準確的實現(xiàn)對各參數的模擬和仿真。因此本文在分析中采用JACK軟件進行了仿真分析，針對中國人體特征尺寸的座椅舒適性研究還比較欠缺的問題，利用JACK軟件進行人機系統(tǒng)仿真，改變座椅參數，進一步分析駕駛座椅舒適性，得出具體的結果。第四節(jié)主要研究內容本文主要通過查閱相關資料，選取合適的轎車駕駛座椅三維仿真模型，在JACK軟件構建符合我國成年人人體尺寸的三維數字人模型，將三維建模軟件建立轎車駕駛座椅的三維仿真模型數據改為JACK軟件文件形式導入JACK軟件中，利用JACK軟件為主要的技術，通過改變JACK軟件中空間坐標值進行虛擬測試，模擬不同駕駛座椅參數下的駕駛人受力情況，研究轎車駕駛座椅舒適度的問題[17]。根據虛擬仿真所得數據結果，采用數學方法，將所得結果進行歸納總結，進一步分析轎車駕駛座椅參數與駕駛員舒適度的量化關系。第二章人機工效學基礎理論第一節(jié)人機工效學概述人機工效學也被稱為是人機工程學，人機工效學是一門綜合性的邊緣學科，這一學科屬于系統(tǒng)工程學的分支，同時也是系統(tǒng)工程學的重要組成內容和組成部分。人機工效學是以不同學科為基礎的，其基本的思想是系統(tǒng)論、控制論和信息論，人機工效學從中吸收了大量的理論和方法。人際工程學與各種工程理論之間存在關系，具體來講人機工程學與不同學科之間的關系可以表示如圖2-1所示。圖2-1人機工程學與相關學科的關系圖人因工效學是一種以人體的不同特點為基礎，針對人和相關工具、作業(yè)以及環(huán)境等進行設計和改機的一種學科。人機工效學的研究范圍十分廣泛，其在各個領域得到了有效的應用。具體來講人—機—環(huán)境系統(tǒng)研究內容示意圖如圖2-2所示。圖2-2人—機—環(huán)境系統(tǒng)研究內容示意圖第二節(jié)人機工效學的研究領域人機工效學的研究領域十分廣泛，具體來講其研究領域如表2-1所示。表2-1人機工效學的研究領域設計與改進的范圍對象機具機械器具設備被服作業(yè)姿態(tài)作業(yè)方法作業(yè)量工具選擇環(huán)境溫濕度照明聲響振動塵埃氣體等人機工效學能夠有效的揭示出人、機具和環(huán)境之間的相互關系以及相互的作用機制，通過對相關參數的選擇來實現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)。人機工效學在人體特征、人機系統(tǒng)、信息傳遞、環(huán)境控制等相關的設計方面具有重要的作用和重要的意義。第三節(jié)人機工效學的研究方法作為一門交叉學科，人機工效學的研究方法在綜合了多種不同學科和不同技術和方法的基礎上構建專門的研究和分析方法。例如目前所采用的方法主要包括以下幾個方面：（1）觀察法。這種方法主要是指人們在分析和研究中，研究人員將觀察到的數據和信息進行記錄的一種研究和分析方法。（2）實測法。這種方法主要是指在分析和研究中采用相應的設備和儀器進行測量分析的一種研究方法。（3）實驗法及模擬實驗法。一般來講在分析和研究中如果實測法無法很好的取得相應的研究成果和結果，則可以對某些條件進行控制，然后采用相應的實驗設備和實驗儀器對問題進行分析和研究的方法。（4）分析法。分析方法主要是指在問題的分析和研究中以現(xiàn)有的資料和信息為基礎，通過資料和信息的分析來得出分析結果的一種分析方法。（5）計算機數值仿真法。這種分析方法采用計算機軟件和相關的技術建立相應的數字模型，采用這種方法進行仿真分析方法，得出相應的分析結果。（6）調查研究法。調查研究方法主要是采用調查的方法來獲得相應的資源和信息，然后對其進行分析得出相應的結果。第四節(jié)本章小結本章主要針對人機工效學的相關原理進行了分析和研究，在分析和介紹中從其研究領域、研究方法等方面進行了分析，對人機工效學做了詳細的介紹。第三章轎車駕駛座椅舒適性的人機工效學評價第一節(jié)轎車駕駛座椅的組成與分類汽車駕駛座椅的組成部分主要包括頭枕、靠背、坐墊、座椅骨架、座椅連接件和一些調節(jié)機構等。具體來講其示意圖如圖3-1所示。汽車座椅作為汽車產品的主要組成部分和主要部件，其在汽車產品的中具有重要的作用和功能。汽車座椅是影響駕駛舒適度的主要部位。在現(xiàn)代汽車產品的設計中，汽車座椅的設計是汽車產品設計的核心部分。在設計方面，可以采用不同的材料，目前主要采用化纖混紡物和人造革等材料為主，除了材料之外其他的部件也是影響體驗度的關鍵因素，因此這就要求在汽車座椅的設計方面需要綜合因素，通過合理的設計來提高舒適度[18]。圖3-1座椅結構圖在汽車產業(yè)快速發(fā)展的背景下，汽車座椅的類型也出現(xiàn)了多元化的發(fā)展趨勢，在材料的選擇以及各類型部件方面均表現(xiàn)出了多元化的特點。第二節(jié)轎車座椅的舒適性汽車座椅是汽車中的核心部位，顧客在產品的選擇方面，一方面會考慮到汽車座椅的材質、顏色、透氣性以及觸感等各個方面；另一方面則追求整體的舒適性。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車產品舒適性提出了更高的要求。汽車座椅的問題逐漸受到了人們的重視。近年來由于汽車座椅所導致的汽車事故越來越多[19]，因此如何通過有效的設計來提高座椅的舒適性是現(xiàn)代汽車產品設計中的主要部分。第三節(jié)座椅的舒適性評價在座椅的設計方面需要從不用的角度進行設計。例如轎車座椅各個設計物理參數的具體情況如圖3-2所示。圖3-2轎車座椅設計物理參數圖（1）椅面高度椅面高度主要是指椅面前緣到駕駛員踵點的垂直距離，按照我國的實際情況來看，人體尺寸做面的高度一般介于380~450mm之間。一般來講在座椅的設計中，座椅需要可以結合具體的情況和實際的情況對其進行一定的調整，通過合適的調整和操作來適應不同人的需求。一般的調節(jié)范圍為工作臺下240~300mm之間。（2）座椅面寬度B座椅面的寬度的設計需要結合實際情況設計滿足人體的臀部需求，這樣能夠使得人們對坐姿進行相應的調整，一般來講我國在設計中將其設計在450mm～500mm之間。（3）座椅深度C座椅的深度是椅面前緣至靠背前面之間的距離，一般來講在設計中不應該超過駕駛員的大腿長，在設計方面需要確保一定的空間，方便駕駛員小腿的自由活動。（4）座椅座面的傾角β座椅座面的傾角是指坐墊表面與水平面之間所夾的角度。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動而是椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。（5）靠背的高度D和寬度座椅靠背的高、寬是汽車座椅的主要參數之一，在設計中不得對駕駛員的操作產生相應的影響。（6）靠背傾角α靠背傾角主要是指座椅靠背直線與座椅椅面平面之間所存在的夾角。一般將其設計為117°為宜。第四節(jié)轎車駕駛座椅在模型中的定位在轎車座椅的設計中，需要確定各方面的參數，通過合理確定設計參數來提高汽車座椅的舒適度。具體的參數包括：H點的定義：其是車身室內布置設計的基準。具體來講其主要是指人體的軀干線和大腿中心線的交點，即跨點（HipPoint）[20]。（1）實際H點：實際H點主要是指人體模型按規(guī)定的步驟安放在汽車座椅中時，人體模型上左右左右跨點標記連接線的中點。實際H點直接決定了座椅的舒適性以及座椅的安全性等各個方面[21]。（2）設計H點：其主要是指在設計中實際的設計點。（3）座椅參考點（SgRP）：其主要是指由汽車制造廠商設計汽車座椅時的設計基準點。第五節(jié)本章小結本章在分析中主要對座椅的構成部分以及座椅的設計進行了簡單的分析，通過本章的分析能夠為后續(xù)的分析和研究奠定一定的基礎。第四章基于JACK軟件模型構建與人機工效分析第一節(jié)軟件的基本介紹JACK軟件是由美國賓夕法尼亞的學所設計和開發(fā)的一種仿真軟件，這種仿真軟件主要以人體建模為核心。該軟件在技術不斷進步的背景下，其功能和性能不斷得到增加和發(fā)展，在該軟件中能夠為用戶提供數字人模塊和仿真分析模塊。數字人模型的添加使得其仿真準確性大大得到提升。該軟件能夠將數字人模型、三維模型集成在一起。JACK軟件的主要優(yōu)點表現(xiàn)為使用靈活、仿真環(huán)境逼真、三維人體模型等特點；JACK軟件在模擬分析中采用了雙向的運動學公式，能夠進一步提高模擬計算的精確度，能夠準確的實現(xiàn)對人體姿勢的定位操作[22]。采用JACK軟件功能結合具體的情況和具體的需求構建仿真環(huán)境，能夠在所建立的仿真環(huán)境中引入三維人體模型，結合仿真的需求給數字人指派具體的任務，能夠實現(xiàn)差別化的評估，得出針對性的規(guī)律。在JACK軟件中，人因分析工具主要包含四個不同的部分和方面：環(huán)境測量、車輛分析、可視域分析和任務分析四個不同的工具[23]。在本次的仿真操作和分析中，主要以車輛分析和任務分析兩個工具為主[24]。（1）環(huán)境測量工具環(huán)境測量工具是一種輔助性的測量工具，其主要的功能和作用在于通過測量來建立相應的約束，通過建立約束能夠有效的提高仿真的真實性。（2）車輛分析工具（OPT）車輛分析工具的主要功能和主要作用在于實現(xiàn)對汽車內部環(huán)境人因狀況的分析，具體的內容包括以下幾個方面：SAE汽車設計指南（SAEPackagingGuidelines）：其主要的功能和作用在于數字人模型導入到仿真中。姿勢預測（PosturePrediction）：姿勢分析能夠結合駕駛人情況分析得出其姿勢是否合理。舒適度分析（ComfortAssessment）：其主要的作用和功能是實現(xiàn)對舒適度的分析。踏板操作（PedalBehavior）：在模擬操作中能夠對數字人進行控制，控制數字人對腳踏板的踩踏操作。零件庫（PartsLibrary）：能夠提供仿真操作中所需要的各種零件。（3）可視域分析工具這一工具中涉及到了不同的視覺工具，可以借助于這些視覺工具對任務的執(zhí)行和實施情況進行分析。（4）任務分析工具（TAT）任務分析工具是整個仿真軟件的核心部分，該部分是實現(xiàn)人因分析的關鍵，能夠從不同角度和不同層面進行分析。第二節(jié)仿真及工效分析的基本流程仿真及工效分析的具體流程圖如圖4-1所示。圖4-1基本流程圖第三節(jié)模型的構建一、人體模型的構建JACK軟件是目前人體模型構建中的主要軟件之一，該軟件包含了68個【Segment】（部分）、69個【Joint】（關節(jié)）和135°的自由活動范圍，采用這一軟件能夠較好的實現(xiàn)對人體的建模操作，能夠有效的確定相應的參數，并且取得相對較好的效果。在本研究中將構建5個不同百分位男性數字人模型以及百分位同為99%的男女數字人模型，如圖4-2所示。圖4-2JACK軟件位數字人模型圖二、轎車座椅模型的構建隨著汽車產業(yè)和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車作業(yè)的類型也出現(xiàn)了多元化的發(fā)展趨勢。在本文的分析中采用JACK仿真軟件構建如圖4-3所示的三維模型，采用這一三維模型進行模擬分析。圖4-3轎車座椅模型圖為轎車座椅模型的具體參數如表4-1所示。表4-1駕駛座椅參數上下調節(jié)行程（mm）30（向上15，向下15）前后調節(jié)行程（mm）200（向前170，向后30）靠背調節(jié)行程（°）60（向前25，向后36）坐墊深度（mm）500在構建好模型之后，結合實際的需要進行模擬操作，在模擬操作中設定數字人的姿勢，具體來講駕駛人的姿勢模擬圖如圖4-4所示。圖4-4數字人駕駛圖第四節(jié)人機工效的座椅參數選取在進行參數的選擇之前需要根據模型具體情況和是情況，借助于JACK軟件進行靜態(tài)仿真分析，通過仿真分析來得出相應的參數大小，具體來講具體的分析流程如圖4-5所示。圖4-5人因工效分析流程圖在汽車座椅的設計中需要結合靜態(tài)模擬分析的結果來確定各方面的參數，通過合理選擇相應的參數來提高座椅的舒適度。第五節(jié)不同參數下的人因工效分析一、H點水平距離對舒適度的影響通過姿勢調節(jié)成為駕駛姿勢，在本文的分析中以我國男性人體百分位為50%的人體模型進行模擬分析。具體來講在模擬分析中對各個參數進行調整，確保各角度處于舒適狀態(tài)下。然后在JACK軟件工具欄，打開【Analysis】，選擇【OPT】中【ComfortAssessment】舒適度評估工具，人體單關節(jié)舒適度分析圖具體情況如圖4-6所示，分析圖中綠色條代表的含義是舒適度，綠色條的長短代表其舒適性程度，越短表示舒適性越高。圖4-6人體單關節(jié)舒適度分析圖然后在進行分析中采用多關節(jié)舒適度分析功能，具體來講在調節(jié)的過程中確保高度和傾斜度不變，然后對水平距離進行調節(jié)，通過調節(jié)水平距離來觀察汽車座椅的舒適程度。多關節(jié)舒適度分析圖的具體情況如圖4-7所示。圖4-7人體多關節(jié)舒適度分析圖H0代表的含義為腳后跟點，分析和探討座椅與該AHP點之間的水平距離對座椅舒適度的影響程度。在仿真模擬中通過對各個關節(jié)進行相應的調整，通過調整來觀察舒適度的變化情況，通過這種方式來確定最佳的距。其中H點水平距離的變化情況如表4-2所示。表4-2H點水平距離變化評價H點水平距離（mm）550600650700750800850900右腿38.332.736.539.343.248.753.261.4左腿31.627.322.616.911.37.200疲勞67.767.266.966.465.865.264.363.8舒適度70.269.769.368.868.167.265.964.3圖4-8H點水平距離與舒適度的變化關系從仿真分析的結果中得出，H點水平距離的變化對各個部位產生應的影響，但是通過詳細的分析可以得出H點的水平比變化對于舒適度產生一定的影響，但是產生的變化和影響幅度相對較小。二、座椅高度對舒適性的影響在對其他參數固定的情況下對座椅的高度進行調節(jié)，通過高度調節(jié)來觀察座椅舒適度的變化情況。在原座椅H點高度為30cm時對其進行調整，每次調整的幅度為2cm，具體來講轎車座椅的高度變化情況如表4-3所示。表4-3轎車座椅高度變化評價座椅高度（mm）-100-80-60-40-20020406080100臀部24.824.223.62321.921.316.815.2疲勞67.867.367.166.966.966.766.566.466.165.865.7舒適度71.170.870.470.169.669.268.868.367.967.567.1圖4-9不同高度的舒適度通過仿真分析可以得出，在其他參數固定不變的情況下，對座椅的高度進行調整，模擬分析結果顯示各個方面均出現(xiàn)了一定的降低情況，舒適度也會降低，但是降低的幅度相對來講不大。三、座椅靠背傾斜度對舒適性的影響在對其他參數固定的情況下對座椅的高度進行調節(jié)，通過座椅靠背傾斜度的調節(jié)來觀察座椅舒適度的變化情況。在進行調整的過程中，必然會影響到背后受力情況，因此在進行分析中采用不同的兩個個人因工效分析工具，即背部分析和舒適度分析兩個分析工具。圖4-10下背部分析圖表4-4座椅傾斜度的變化情況評價座椅傾斜角度(°)89929598101104107110下背部分析346340347368387405432471肩部61.561.561.861.962.162.362.462.6背部29.529.128.827.526.324.723.120.3臀部2221.320.920.720.620.620.620.6疲勞66.966.466.466.366.366.165.965.2舒適度69.368.968.868.868.468.567.866.9圖4-11不同傾斜角度的舒適度從模擬分析的結果來講，通過調整傾斜角參數得出，肩部、背部、臀部、疲勞度以及人體的舒適度等參數的變化相對較為平衡。但是人體背部受力在調整的過程中會發(fā)生相應的變化和變動。當傾斜度增至95°時，其變化的趨勢表現(xiàn)為遞增趨勢。第六節(jié)不同人體駕駛人因工效差異性一、不同百分位人體駕駛時人因工效差異性在分析中采用1%，5%，50%，90%，95%五種不同的男性百分位，分析百分位人體駕駛時的因工效差異情況。不同人體各部位的舒適度的具體情況如表4-5所示。表4-5不同人體各部位的舒適度不同人體1%5%50%95%99%頸部40.240.2肩部63.862.761.961.561.5背部30.530.229.829.529.5臀部19.920.521.12222.3右臂16.116.1左臂7.98.3右腿40.138.537.336.535.3左腿22.623.9疲勞65.766.266.766.967.3舒適度66.366.868.769.369.7下背部分析246253286346383圖4-12不同人體各部位的舒適度二、不同性別人體駕駛時人因工效差異以99%百分位的中國人女性為例進行分析得出如表4-6所示的結果。表4-6不同性別的舒適度性別男女頸部40.240.2肩部61.961.5背部29.830.2臀部21.121.4右臂16.118.3左臂7.36.8右腿37.340.2左腿21.526.3疲勞66.766.3舒適度68.767.9下背部分析286233圖4-13不同性別人體的舒適度通過對比分析得出不同性別人體的舒適程度會存在一定的差異和不同。因此在座椅的設計中必須要充分的考慮到不同性別人體的具體情況。第七節(jié)本章小結本章節(jié)在分析中對JACK軟件的各個方面進行了分析和探討，在本文的分析中主要采用了該軟件中的OPT工具和任務分析工具，對汽車座椅各參數的變動對汽車座椅舒適性的程度進行了仿真分析，得出了相應的分析結果。第五章基于SPSS的線性回歸分析SPSS軟件能夠對數據進行綜合性的統(tǒng)計分析。SPSS軟件中自帶136個不同的統(tǒng)計分析函數，其能夠實現(xiàn)從最簡單的統(tǒng)計分析到復雜的回歸分析，例如描述性統(tǒng)計分析、相關性分析、方差分析、Logistic回歸[25]等多種功能。第一節(jié)H點距AHP點水平距離與舒適度的回歸分析本文在分析中采用SPPP軟件對JACK軟件的仿真模型中大數據和信息進行回歸分析。首先，將座椅高度、靠背傾斜角固定，將H點距AHP點之間的水平距離確定在550~900mm的范圍之內，在回歸分析中以50mm為梯度為變化量進行回歸分析，得出如下的回歸分析結果：表5-1回歸模型摘要模型RR2調整的R2標準差10.968a0.9370.9260.55056表5-2ANOVAa模型平方和自由度均方FP1回歸26.960126.96088.9430.000b殘差1.81960.303——總計28.7797———表5-3回歸系數a非標準化系數標準系數P模型B標準誤差Betat顯著性H點水平距離（mm）-.0170.002-0.778-8.2320.000從以上的回歸分析結果中可以得出，復相關系數和判定系數分別為0.968和0.937，通過調整之后得出判定系數為0.926，從回歸結果中可以得出模型的擬合度相對較高。從方差分析的結果中得出，P值為0.000，表明自變量和因變量之間存在顯著的關系。回歸結果表明，H點的水平距離對于駕駛員的舒適度所產生的影響不顯著[26]，具體回歸方程如下所示：（5-1）注：C代表人體的舒適度，HX代表的是H點距AHP點之間的水平距離第二節(jié)座椅高度與舒適性的回歸分析將座椅高度的梯度確定為20mm，座椅高度的變化范圍介于-100~100mm之間，然后進行回回分析，得出如表5.4到表5.6的回歸分析結果。表5-4回歸模型摘要模型RR2調整后的R2標準差10.999a0.9980.9980.06187表5-5ANOVAa分析結果模型平方和自由度均方FP1回歸17.491117.4914830.1030.000b殘差0.04490.003——總計17.42510———表5-6回歸系數a分析結果非標準化系數標準系數模型B標準誤差BetatP1（常量）69.1640.019-3707.4230.000座椅高度-0.0200.000-0.999-69.4990.000回歸結果表明，回歸模型的模擬擬合度相對較高。通過回歸分析得出因變量和自變量之間的關系表現(xiàn)出了顯著性（P<0.05），因此從回歸結果中可以得出高度對舒適沒有產生顯著的影響。通過回歸分析得出具體回歸方程如下所示：（5-2）注：C代表人體的舒適度，HX代表的是H點距AHP點之間的水平距離第三節(jié)座椅靠背傾斜度與下背部受力、舒適性的回歸分析將座椅靠背傾斜角變化梯度確定為3°，將其確定在89~110°之間進行回歸分析，回回分析結果如下所示：（1）傾斜度與下背部受力回歸分析表5-7回歸模型摘要模型RR2調整后的R2標準差10.954a0.9110.89615.04702a.預測變量：（常量），傾斜角表5-8ANOVAa分析結果模型平方和自由度均方FP1回歸13897.524113897.52461.3810.000b殘差1358.4766226.413——總計15453.0007———a.因變量：下背部受力b.預測變量：（常量），傾斜角表5-9回歸系數a非標準化系數標準系數模型B標準誤差BetatP1（常量）-216.31777.190—-2.8020.031傾斜角6.0630.7740.9547.8350.000a.因變量：下背部受力回歸結果表明，回歸模型的模擬擬合度相對較高。通過回歸分析得出因變量和自變量之間的關系表現(xiàn)出了顯著性（P<0.05），因此從回歸結果中可以得出背傾斜度對下背部受力產生顯著的影響。通過回歸分析得出具體回歸方程如下所示：（5-3）注：F為下背部受力，α為傾斜角（2）傾斜度與舒適度的回歸分析表5-10回歸模型摘要模型RR2調整后的R2標準差10.911a0.7300.8010.33659表5-11ANOVAa分析結果模型平方和自由度均方FP1回歸3.31513.31527.2620.002b殘差0.45060.113——總計3.4657———表5-12回歸系數a非標準化誤差標準系數模型B標準誤差Betat顯著性1（常量）77.7431.727—45.0240.000傾斜角-0.0940.017-0.911-5.4090.002回歸結果表明，回歸模型的模擬擬合度相對較低。通過回歸分析得出因變量和自變量之間的關系表現(xiàn)出了顯著性（P<0.05），因此從回歸結果中可以得出背傾斜度對下舒適度沒有產生顯著的影響。通過回歸分析得出具體回歸方程如下所示：（5-4）第四節(jié)本章小結本節(jié)采用SPSS軟件進行了回歸分析，通過回歸分析得出對座椅舒適度的主要影響因素。第六章總結與展望本文在分析和研究中，采用JACK軟件構建了三維仿真模型，對汽車座椅的各個參數進行了模擬分析。在模擬分析中采用定量分析方法，對座椅H點水平距離、高度、靠背傾斜度等相關的參數進行了模擬分析，在模擬分析中針對不同性別駕駛員數字人模型進行了分析，得出舒適度的變化情況。具體來講本文的研究成果主要如下所示：（1）對相關的研究文獻進行了歸納總結，歸納總結得出了相關的影響因素。（2）利用JACK仿真軟件進行了仿真分析，發(fā)現(xiàn)隨著H點水平距離的增加會導致汽車座椅舒適度的下降，但是降低的趨勢不明顯；隨著座椅高度的不斷增加而導致舒適度下降；座椅靠背傾斜角的不斷增加對舒適度的影響不大，下背部受力也會隨著傾斜角的變化而出現(xiàn)變化；人體的背部受力情況會受到不同人的影響而存在一定的差異和不同。（3）采用SPSS軟件進行了回歸分析，通過回歸分析得出對座椅舒適度的主要影響因素。舒適性成為目前汽車產品設計中的首要考慮因素。在汽車產品的設計過程中采用人因工程學的方法能夠進一步提高設計水平和設計能力。人因工程學已經成為汽車設計的主要理論基礎之一。通過本文的分析和研究，希望以后的研究設計中，對駕駛座椅舒適性能加以重視，減少駕駛疲勞而帶來的交通事故，安全出行。參考文獻[1]Parker,D.Reason,J.T.Drivingerrors,drivingviolationsandaccidentprevention[J].Ergonomics,2000,(3):32-36.[2]馮曉鋒,方斌.融合面部特征的機動車駕駛人疲勞檢測[J/OL].機械科學與技術:1-7[2021-01-05]./10.13433/ki.1003-8728.20200282.[3]張利峰.汽車內飾人機功效評估增強現(xiàn)實系統(tǒng)關鍵技術研究[D].上海交通大學,2010[4]WaldemarKarwowsk