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汽车座椅体压分布测试
2019-05-18 23:35:09· 来源：座椅检测知多少
随着汽车技术的进步和普及，汽车座椅乘坐舒适性越来越受到主机厂和用户的重视。汽车座椅主要承担支撑司乘人员体重，衰减缓冲来自车身振动的作用。设计良好的座椅
随着汽车技术的进步和普及，汽车座椅乘坐舒适性越来越受到主机厂和用户的重视。汽车座椅主要承担支撑司乘人员体重，衰减缓冲来自车身振动的作用。设计良好的座椅可以为司乘人员提供一个良好的乘坐环境和便捷的操作条件。
汽车座椅静态舒适性是指座椅在静态状态下乘员的舒适性感受，是一个复杂的概念，影响因素很多。汽车座椅静态舒适性会随着环境改变（温度、光照、乘坐时长），乘客的心情起伏而变，因此目前没有很好的客观评价方法。目前常用的评价指标有VOC散发、操作力、轮廓面、泡棉特性、体压分布等，本文主要通过体压分布数据对座椅乘坐舒适性进行探讨。
1.试验样椅及设备
试验样椅通常由座椅厂提供，座椅通常应包覆完整并具有代表性。试验前样椅应在试验室恒温恒湿环境下存放24h及以上。
试验样椅在进行体压分布测试时一般需要安装在车身或者专用工装上进行固定，安装应牢固可靠。
压力传感器应在校准周期内，并且状态完好。
2.试验配重(真人)
不同公司对体压分布测试配重的要求不同，通常有以下几种：真人、HPM假人、HybridⅢ假人。
- 真人
通常采用接近5%、50%、95%三种百分位人体尺寸，平均体重为55kg、75kg、95kg,试验过程中每个受试者应独立进行测试，以减少样品之间的互相干扰。
- HPM假人
用来确定汽车座椅H点的装置，为标准的H点测试假人。
（图片来源于互联网）
- HybridⅢ假人
目前常用的Hybrid III系列成年假人，考虑身材规格的差异可分为：
（a）5% Hybrid女性假人 — 代表身高148cm和体重56kg的矮小身材；
（b）50% Hybrid男性假人 — 代表身高177cm和体重86kg的中等身材；
（c）95% Hybrid男性假人 — 代表身高188cm和体重108kg的高大身材。
（图片来源于Humanetics）
3.试验方法
将测试座椅依照在车辆中的实际安装情况，安装固定。
在座椅坐垫和靠背上铺放压力测量传感器，座椅坐垫无褶皱，压力测量传感器铺设平整。
连接传感器和计算机，确认设备处于正常工作状态。
根据配重情况适当调整座椅姿态。
配重放置在压力传感器上方，调整座椅姿态到较舒适的位置。配重（真人）处于自然放松状态，其臀部应与坐垫充分接触，测试过程中保持姿态不变。
在配重（真人）放置在传感器上方稳定30s后开始记录压力分布数据，数据采集时间为5min。
4.判定指标及数据处理
根据人机工程学原理，最舒适的体压分布应保证人体大部分质量以较大的支承面积、较小的单位压力合理地分布到坐垫和靠背上，压力分布从小到大平滑过渡，无突变。体压分布情况以体压分布指标和调查被测者的主观感受为依据，常用的评判指标有最大压力、平均压力、最大压力梯度、平均压力梯度、接触面积、总压力、不对称系数等。
座椅舒适性的主观评价通常有舒适性主观评价表进行评分，评分范围为0~10分，0分为极端不舒服，10分为非常舒服。
4.1最大压力Pm
最大压力即全部测点中的最大值为
Pm=max(P1，P2，P3，…，PN) （N为测点数）
Pm体现坐垫的软硬程度，Pm越大坐垫越硬。合理的体压分布，Pm应位于人体坐骨结节部位。
4.2平均压力Pv
平均压力为全部受压点压力的算术平均值，即
（Np为受压点数）平均压力直接受座垫刚度影响，同一材质的座椅受表面形状的差异，导致受压点数不同平均压力也将不同。
4.3压力梯度Gm
压力梯度是压力沿某一方向的变化率，最大压力梯度为：
Gm=max(gradG1，gradG2，gradG3，…，gradGN) （N为测点数）
最大压力梯度体现了座垫的刚度和材质分布。刚度较大的座垫最大压力梯度也较大,材质分布较为合理的坐垫最大压力梯度较小,人体感受也较为舒适。这可以为座椅提供一个改进设计的参考标准。结合人体的生理结构.最大压力梯度也应在人体臀部坐骨结节附近。
4.4平均压力梯度Gv
平均压力梯度为各受压点压力梯度的算术平均值。
（Np为受压点数）平均压力梯度体现坐垫材质的分布是否合理以及坐垫的刚度大小，坐垫的形状也会产生重要的影响。同一材质的坐垫，合理的材质分布或符合人体生理特点的形状，平均压力梯度较小，这也提供了一个改进座椅设计的参考标准。
4.5不对称系数Cu
试验表明，人的坐姿是决定体压分布的关键因素之一。坐姿的不同会造成体压分布较大的差异。为了表征之一因素的影响，引入不对称系数指标，用以判断体压分布的不对称程度，它是左右对称测点压力差的绝对值之和与总压力的比值，即
式中：
N——测点数
PiL，PiR——第i对左右对称测点压力值
S——单点压力传感作用的面积
不对称系数的实际意义在于：一方面统计结果可以作为某一座椅好坏的判定条件之一，对称性好的座椅更为合理；同时在单一的实验中可以用于判定试验结果的有效性。由于不符合试验要求的坐姿，势必造成试验结果的较大离散，我们可以依据不对称系数予以剔除。此外，,坐垫本身的形状以及坐垫材质分布是否均匀也会对不对称系数产生很大的影响。
4.6总接触面积ST
总接触面积ST为配重（真人）与压力传感器的总接触面积
ST=S*Np
式中：
S——单个传感器的面积，cm2;
Np——配重（真人）与压力传感器接触的传感器个数，即受压点数。
总接触面积受座椅表面形状和材质影响，座椅泡棉和骨架受力后会发生形变从而影响人体的受力面积。通常设计不好的座椅与人体总接触面积较小，不能很好的和人体贴合。
4.7总压力Fs
总压力Fs为ST为配重（真人）作用在压力传感器的总压力
Fs=ST*Pv
式中：
ST——配重（真人）与压力传感器的总接触面积，cm2;
Pv——平均压力，kg/ cm2。
5.总结
体压分布结果会受到许多随机因素的影响，如真人坐姿、假人的摆放等，因此其结果通常具有一些差异性。为了消除这些差异造成的影响应进行多次重复试验并运用统计学工具进行整理分析归纳。
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