從汽車座椅靜態舒適性和動態舒適性及其相互關系入手，分析影響靜態舒適性和動態舒適性的座椅設計參數，以及動靜態舒適程度與這些座椅設計參數之間的相關性關系或函數關系，為汽車座椅舒適性提升的研究提供了參考。

     隨著國內汽車消費的升級，汽車舒適性逐步成為各主機廠研究的重要內容。座椅作為駕乘人員與車輛直接接觸的部件，其舒適性成為整車舒適性的關鍵組成部分。汽車座椅舒適性包括兩個方面的內容，分別是靜態舒適性和動態舒適性。靜態舒適性指的是座椅的造型、骨架、發泡、面料以及縫合工藝等因素影響下的座椅舒適性，而動態舒適性一方面指的是在一定激勵條件下，特別是長時駕乘時，座椅本身對振動衰減的能力影響的座椅舒適性，另一方面指的是座椅對于駕乘人員姿勢的保持能力影響的座椅舒適性。

      Mansfield等人研究發現，靜態舒適性分析并不能全面地分析影響座椅舒適性的因素，所以僅僅使用靜態分析評價座椅舒適性是不夠的；Porter等人的研究表明，短時評價不能全面地表征座椅舒適性，因為駕乘疲勞和長時駕乘也會對座椅舒適性評價有相當大的影響作用；Gyi和Porter等人推薦動態評價的時間為2?h，以便更準確地評價座椅的動態舒適性。

      靜態與動態之間的關系

      汽車座椅舒適性受到四個方面因素的影響，分別是靜態因素、動態因素、動態疲勞因素以及時間因素，如圖1所示。其中，靜態因素造成的座椅不舒適性是固定的，不隨著振幅和時間的變化而變化；動態因素、動態疲勞因素以及時間因素造成的不舒適性與振幅和時間都呈正相關關系。

座椅舒適性截面決定了駕乘人員身體與座椅表面的貼合性以及身體部位是否能夠得到有效的支撐。座椅舒適性截面的設計應充分考慮人體舒適坐姿，即人體在座椅上保持舒適坐姿時的關節角度參數。舒適坐姿角度定義如圖4所示。表3為已有研究的舒適坐姿角度推薦范圍。

發泡是影響座椅舒適性最關鍵的因素之一，而影響座椅靜態舒適性的發泡性能參數見表4。

座椅發泡的硬度和靜剛度兩者共同對座椅的舒適性產生影響。在座椅發泡硬度不變的情況下，座椅舒適性與發泡靜剛度呈現負相關的線性回歸關系，即靜剛度越大，舒適性越差；在發泡硬度變化差異較大的情況下，座椅舒適性與發泡靜剛度呈現先上升后下降的回歸關系，且靜剛度越大的發泡造成的不舒適性大于靜剛度小的發泡，如圖5所示。

發泡的遲滯損失率代表了座椅泡沫吸收能量的能力，具體指的是在發泡加載和卸載的過程中，因為泡沫黏彈性特點，加載曲線和卸載曲線不*重合。衡量發泡回彈性的一個方法是小球回彈試驗，具體指鋼球落下在泡沫表面反彈的高度和原始高度的一個比例。

發泡的遲滯損失率和回彈性存在負相關的關系，并呈現線性回歸關系。發泡的遲滯損失率與座椅舒適性之間在一定范圍之內呈現負相關的關系，即遲滯損失率越低，座椅的舒適性越高。體壓分布是汽車座椅舒適性最直接的表征參數項。體壓分布的差異并不*來自于座椅的發泡，而是座椅眾多性能的綜合作用結果，本文這里只討論發泡特性造成的體壓差異對于舒適性的影響。發泡特性作用的體壓分布引用了坐骨區域的平均圧力來表征。坐骨區域平均圧力與座椅舒適性之間的關系呈現負相關的線性回歸關系，即平均圧力越大，舒適性越差。

動態舒適性影響因素

動態舒適性作為一種主觀感受，是激勵振幅的冪函數，如下所示：

ψ=κΦβ   （1）

式中，ψ是不舒適感，Φ是激勵振幅，κ是與測量單位相關的常數，β是與激勵相關的冪指數。關于全身振動的舒適性冪指數β的取值，眾多學者也進行研究，見表5。

從表5可以看出，冪指數的取值都接近于1，可以將座椅動態舒適性的不舒適感與激勵之間的函數關系近似看成線性函數。

從汽車座椅系統動力學的角度分析，整個座椅系統可以簡化成為一個單自由度模型，如圖6所示。

整個系統的受力可以表示為：

W=S+R+P（2）式中，W為座椅上人體的重力；S為座椅系統變形恢復力；R為阻尼力；P為路面激勵引起的額外的力；當變形很小，同時外力為正弦振蕩時，恢復力為座椅系統垂直方向位移x的線性函數：

S=-kx（3）

式中，k為座椅系統的剛度系數。同時，阻尼力是速度ν的線性函數：

R=-Cν（4）

式中，C為座椅系統的阻尼系數。剛度系數和阻尼系數分別決定了座椅的共振頻率和振動衰減特性。其中共振頻率可以基于公式（2）計算得出：

（5）

在座椅系統共振頻率附近，座椅振動傳遞率就上升并在共振頻率處達到最值，同時振幅也達到了最值，這造成了駕乘人員的不舒適性。人體各個器官的共振頻率范圍不同，主要集中在4～8 Hz，如圖7所示，因此座椅系統的剛度系數設計應保證其共振頻率避開人體總體共振頻率范圍，同時阻尼系數設計應盡可能地衰減傳遞到人體的振幅。

結論

1）汽車座椅舒適性包括了靜態和動態舒適性兩個方面，且靜態舒適性會對動態舒適性產生影響。靜態舒適性是穩定不變的，而動態舒適性會隨著時間、振幅等因素的變化而變化。

2）汽車座椅的靜態舒適性的影響因素包括了造型、發泡和骨架，其中發泡對于舒適性的影響大。

造型最主要的兩個組成部分：尺寸和截面的設計分別要考慮人體尺寸和舒適坐姿。發泡對于座椅舒適性影響的指標主要是硬度、靜剛度、回彈性、遲滯損失率以及體壓分布；

3）汽車座椅動態舒適程度與振幅呈近似的線性關系。座椅系統的剛度系數和阻尼系數分別影響了座椅的共振頻率和衰減特性。

剛度和阻尼系數的設計應分別滿足共振頻率避開人體總體共振頻率及盡可能地衰減振動的要求。