人机工学的带可调节式u型枕的动车座椅设计研究(附件)【字数：14135】
摘 要 外出旅行时乘坐飞机或动车日渐成为人们的首要选择，一把舒适的座椅可以很大程度上的缓解旅客的路途疲劳，本文基于人机工程学针对高铁座椅的设计展开研究。如今很多座椅设计利用西方人体模型测量来的数据进行设计和研发座椅，对于中国市场来说，选择符合国人的人体模型测量数据来进行设计和研发座椅的样式和尺寸有重大的意义。为了给中国车辆座椅市场提供座椅设计参数，必须要得到准确的中国人体尺寸数据，然后设计相应的高铁座椅。本论文查阅并研究了了中国人体模型，研究了座椅健康度、舒适性设计需要的关键参数确定方法，遵守舒适度设计要求作为第一目标。根据国人的人体尺寸来调整和实现座椅最佳的舒适性尺寸参数并进一步优化座椅曲线，设计出更舒适健康的高铁座椅。针对现如今的高铁座椅设计进行改进，在结构上增加U型枕的创新设计，意在设计出更健康更合理的高铁座椅，为出行的旅客提供更好地出行体验。关键词:人机工程学;U型枕;高铁座椅;座椅设计
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内研究现状 6
1.3 论文的研究内容....................................................7
第2章 人机工学理论在座椅设计上的应用 8
2.1 人机工程学的定义 8
2.2 人机工程学在高铁座椅设计上的应用 8
2.2.1高铁座椅的人机工程设计要求 8
2.2.2座椅的结构参数 9
2.2.3人体模版的应用 9
2.2.4座椅上的人体压力分布 10
2.2.5对座椅的要求 10
2.3 人体尺寸的获取及应用 10
2.3.1人体尺寸数据获取 11
2.3.2 人体尺寸数据应用 13
2.4 结论 15
第3章 第三章 高铁座椅设计 16
3.1 座椅尺寸技术要求 16
3.1.1头枕尺寸 16
3.1.2座垫及靠背的尺寸 17
3.1.3座椅和头 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
枕的吸能性 18
3.2 高铁座椅的舒适性设计 19
3.2.1 高铁座椅的静态舒适度设计 19
3.2.2 高铁座椅的动态舒适性设计 21
3.3高铁座椅分部设计 22
3.3.1座椅轮廓及尺寸 24
3.3.2座椅座垫 25
3.3.3座椅靠背 25
3.3.4头枕的位置 27
3.3.5头枕和U型枕的结合设计........................................30
3.3.6 座椅材质选择与舒适性 31
3.4本章小结 32
第四章 设计过程及成果展示 33
4.1 头脑风暴及初步草图绘制 33
4.2 设计深入——确定最终方案 34
4.3 创建模型 35
4.4 产品模型实物模型展示 36
结论 38
致谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
研究背景及意义
现如今，颈椎病的多发人群开始转向2030岁的青年人。学生和不少上班族长期保持坐姿。同时随着经济的快速发展，人们更愿意用假期的时间远离办公室来一场说走就走的旅行，去看看远方那些美丽的风景和不曾见过的那些大自然的奇观，又或是品尝各地的美食，但是无论你去哪里你总要面对那漫长而疲劳的旅途，在路途的大部分时间你都是坐着的，然而不良的坐姿和不合理的座椅设计会增加你的疲劳也会对你的身体造成伤害。这个时候一张设计合理带有U型枕的座椅就成了你旅途中必不可少的东西了。
目前，长途交通工具的座椅设计仍存在很大的缺陷，座椅的曲线不符合人体健康坐姿的曲线。为了增加旅客乘坐的舒适度和缓解旅客因为久坐而带来的颈椎问题，对现如今的座椅增加功能性和结构方面的创新设计。
1.2 国内外研究现状
设计舒适的座椅需要考虑三个方面：1：动态舒适性；2：静态舒适性；3：操作舒适性及其他若干部分组成。是座椅的静态尺寸尽量与人体工程学测量出的人体尺寸相吻合，设计出与人体背部曲线契合的座椅曲线。静态舒适性主要涵盖了座椅尺寸、座椅形状、座椅表面材质粗糙度和调节功能等几大层面。动态特性就更为关键也更有讲究——它需要减小振动带来的不适感，保证旅客愉悦的精神状态和舒适的身体感觉，且从最大程度上预防“共振”情况的出现。
1.2.1国外研究现状
对于车辆座椅舒适性研究的发展史，国外的研究轨迹是伴随着车辆的诞生而逐步建立起来的，如今在单就舒适性设计方面的设计技术水平已经相当精湛和成熟。国外车辆座椅方面的加工工厂发现驾驶作业与车辆作业效率之间存在着相当严密的函数关系，研究人员希望从人机工程学理论方面入手来处理乘客单位和单位之间的座椅设计问题。在研究的初始阶段，由于技术和硬件条件方面的落后，导致车辆座椅舒适性设计仅仅停留在对于座椅静态尺寸和外观轮廓等方面的研究。
(1)静态舒适性研究现状
静态舒适性研究的基本思路是建立在几个可靠的模拟实验上的如车辆人体工程学实验，模拟人体背部曲线，腰部及腿部曲线和座椅的关系，达到对舒适性定性和定量（函数关系）的研究。研究座椅的结构大小、用户的体验分布和座椅的材料力学性质和特性等。
Mehta C。R和Tamari就提出了一种全新的座椅设计基本模式——这种以生物力学为基础的模式可以轻松地改变并调整座椅的舒适度和相关数据[1]。美国ROHO集团研发出了一款新型的车用充气坐垫，这种气垫的主要功能就是防止旅客在车辆运行过程中完全陷入座椅，而这款坐垫的原料竟然是廉价的抓丁橡胶[2]。与此同时，国外面向静态舒适性研究领域的人体工学仿真软件呈现出百花齐放、百家争鸣的格局，出现了很多诸如德国kANISIs、美国JACK、加拿大SAFEWORK、法国MAN3 D、英国SAMMIE等商业化软件[3]。
(2)人体模型的研究现状
在人机工学的领域里，人体模型从提出到发展至今都是做研究做实验做设计时必不可少的一点，随着科学的发展，人们在做设计和研发的时候更希望设计出来的产品越来越贴合人，符合人的使用习惯。为了获得更准确的数据，人体模型也在不断被完善，数据功能都在不断更新。YWan建立了具有4个自由度的人体模型阁[4]。除此之外，M。Robert通过正弦位移激励的方法对人体模型的非线性进行了研究，在Y Wan的基础上建立了具有6个自由度非线性人体振动模型[5]。2005年，韩国TaeHyeong Kim等研究人员提出了apparentmass的人体垂直振动模型[6]。国际标准化组织也发布了最原始的1981年的仅具有2个自由度的人体模型，如图11所示，和2001年的稍有进步的3自由度模型如图12所示。大量的研究显示，三自由度模型与二自由度模型相比，其精确程度得到了大幅提高，而意外的是，进一步增加自由度数对模型拟合精度的提高作用却非常有限[7]。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内研究现状 6
1.3 论文的研究内容....................................................7
第2章 人机工学理论在座椅设计上的应用 8
2.1 人机工程学的定义 8
2.2 人机工程学在高铁座椅设计上的应用 8
2.2.1高铁座椅的人机工程设计要求 8
2.2.2座椅的结构参数 9
2.2.3人体模版的应用 9
2.2.4座椅上的人体压力分布 10
2.2.5对座椅的要求 10
2.3 人体尺寸的获取及应用 10
2.3.1人体尺寸数据获取 11
2.3.2 人体尺寸数据应用 13
2.4 结论 15
第3章 第三章 高铁座椅设计 16
3.1 座椅尺寸技术要求 16
3.1.1头枕尺寸 16
3.1.2座垫及靠背的尺寸 17
3.1.3座椅和头 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
枕的吸能性 18
3.2 高铁座椅的舒适性设计 19
3.2.1 高铁座椅的静态舒适度设计 19
3.2.2 高铁座椅的动态舒适性设计 21
3.3高铁座椅分部设计 22
3.3.1座椅轮廓及尺寸 24
3.3.2座椅座垫 25
3.3.3座椅靠背 25
3.3.4头枕的位置 27
3.3.5头枕和U型枕的结合设计........................................30
3.3.6 座椅材质选择与舒适性 31
3.4本章小结 32
第四章 设计过程及成果展示 33
4.1 头脑风暴及初步草图绘制 33
4.2 设计深入——确定最终方案 34
4.3 创建模型 35
4.4 产品模型实物模型展示 36
结论 38
致谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
研究背景及意义
现如今，颈椎病的多发人群开始转向2030岁的青年人。学生和不少上班族长期保持坐姿。同时随着经济的快速发展，人们更愿意用假期的时间远离办公室来一场说走就走的旅行，去看看远方那些美丽的风景和不曾见过的那些大自然的奇观，又或是品尝各地的美食，但是无论你去哪里你总要面对那漫长而疲劳的旅途，在路途的大部分时间你都是坐着的，然而不良的坐姿和不合理的座椅设计会增加你的疲劳也会对你的身体造成伤害。这个时候一张设计合理带有U型枕的座椅就成了你旅途中必不可少的东西了。
目前，长途交通工具的座椅设计仍存在很大的缺陷，座椅的曲线不符合人体健康坐姿的曲线。为了增加旅客乘坐的舒适度和缓解旅客因为久坐而带来的颈椎问题，对现如今的座椅增加功能性和结构方面的创新设计。
1.2 国内外研究现状
设计舒适的座椅需要考虑三个方面：1：动态舒适性；2：静态舒适性；3：操作舒适性及其他若干部分组成。是座椅的静态尺寸尽量与人体工程学测量出的人体尺寸相吻合，设计出与人体背部曲线契合的座椅曲线。静态舒适性主要涵盖了座椅尺寸、座椅形状、座椅表面材质粗糙度和调节功能等几大层面。动态特性就更为关键也更有讲究——它需要减小振动带来的不适感，保证旅客愉悦的精神状态和舒适的身体感觉，且从最大程度上预防“共振”情况的出现。
1.2.1国外研究现状
对于车辆座椅舒适性研究的发展史，国外的研究轨迹是伴随着车辆的诞生而逐步建立起来的，如今在单就舒适性设计方面的设计技术水平已经相当精湛和成熟。国外车辆座椅方面的加工工厂发现驾驶作业与车辆作业效率之间存在着相当严密的函数关系，研究人员希望从人机工程学理论方面入手来处理乘客单位和单位之间的座椅设计问题。在研究的初始阶段，由于技术和硬件条件方面的落后，导致车辆座椅舒适性设计仅仅停留在对于座椅静态尺寸和外观轮廓等方面的研究。
(1)静态舒适性研究现状
静态舒适性研究的基本思路是建立在几个可靠的模拟实验上的如车辆人体工程学实验，模拟人体背部曲线，腰部及腿部曲线和座椅的关系，达到对舒适性定性和定量（函数关系）的研究。研究座椅的结构大小、用户的体验分布和座椅的材料力学性质和特性等。
Mehta C。R和Tamari就提出了一种全新的座椅设计基本模式——这种以生物力学为基础的模式可以轻松地改变并调整座椅的舒适度和相关数据[1]。美国ROHO集团研发出了一款新型的车用充气坐垫，这种气垫的主要功能就是防止旅客在车辆运行过程中完全陷入座椅，而这款坐垫的原料竟然是廉价的抓丁橡胶[2]。与此同时，国外面向静态舒适性研究领域的人体工学仿真软件呈现出百花齐放、百家争鸣的格局，出现了很多诸如德国kANISIs、美国JACK、加拿大SAFEWORK、法国MAN3 D、英国SAMMIE等商业化软件[3]。
(2)人体模型的研究现状
在人机工学的领域里，人体模型从提出到发展至今都是做研究做实验做设计时必不可少的一点，随着科学的发展，人们在做设计和研发的时候更希望设计出来的产品越来越贴合人，符合人的使用习惯。为了获得更准确的数据，人体模型也在不断被完善，数据功能都在不断更新。YWan建立了具有4个自由度的人体模型阁[4]。除此之外，M。Robert通过正弦位移激励的方法对人体模型的非线性进行了研究，在Y Wan的基础上建立了具有6个自由度非线性人体振动模型[5]。2005年，韩国TaeHyeong Kim等研究人员提出了apparentmass的人体垂直振动模型[6]。国际标准化组织也发布了最原始的1981年的仅具有2个自由度的人体模型，如图11所示，和2001年的稍有进步的3自由度模型如图12所示。大量的研究显示，三自由度模型与二自由度模型相比，其精确程度得到了大幅提高，而意外的是，进一步增加自由度数对模型拟合精度的提高作用却非常有限[7]。
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