摘要：座椅头枕在汽车碰撞时对乘员头部起到保护作用，其结构及性能直接影响汽车座椅的碰撞安全性。汽车座椅头枕在座椅设计和人体工程学中扮演着至关重要的角色。本文旨在探讨头枕的作用和重要性，以及与头颈部解剖结构相关的设计原则，通过分析人体工程学特征和乘客的个体差异，可以定制设计头枕的位置和形状，来确保头部和颈部得到适当的支持和保护。通过研究座椅头枕关键结构参数对碰撞时头枕吸能性的影响规律，为座椅头枕优化设计与改进提供指导。

关键词：人体工程学、汽车座椅头枕

引言

近年来，随着汽车保有量的不断增加，汽车追尾、碰撞事故时有发生。汽车安全性越来越受到人们的重视。座椅是保障乘员安全性、舒适性的重要部件，而头枕是座椅的重要组成部分，对汽车座椅的碰撞安全性起到了关键作用。

二、人体工程学

人体工学汽车座椅是以“人体工程学”的概念为依据，通过对人类在运用椅子的活动中的各个信息进行统计分析与整理后，再通过这些统计数据结合生活美学理论与工艺技术，在人机交互理论的基础上进行设计的座椅。人体工程学椅子不但可以解决人体乘坐的需要，还可以体验到人在“坐”的过程中的舒适与健康，这是工业设计的“以人为本”的理念。人体工程学椅子大多使用了环保材质，而且具有高度可调节性，以符合各种身材的人的需要。人体工程学是由6门分支学科组成，即人体测量学、生物力学、劳动生理学、环境生理学、工程心理学、时间与工作研究学。人体测量学研究人体尺寸、形状和功能，并开发测量方法和工具来获取相关数据。生物力学研究人体在运动和工作过程中的力学原理。探讨人体的运动和姿势对肌肉、骨骼和关节的负荷产生的影响，并研究如何通过优化工作姿势和运动来减轻肌肉和骨骼的负荷。劳动生理学研究人体在不同工作条件下的生理反应和适应性。考虑人体在不同工作环境中的心血管系统、呼吸系统、代谢系统等的功能和效能。环境生理学研究人体与环境之间的相互作用，温度、湿度、空气质量、噪音、照明等环境因素对人体生理和心理状态的影响，通过研究这些影响，环境生理学提供相关的指导和设计原则，创造适宜的工作环境，提高人体适应能力。工程心理学研究人类行为和认知过程与工作效能和安全性之间的关系。关注工作流程、界面设计、信息传达等方面。时间与工作研究学研究工作安排、时间管理和工作负荷对个人和团队绩效的影响。考虑工作强度、时长、间隔和休息对工作效率、健康和满意度的影响。

三、汽车座椅头枕的作用和重要性

汽车座椅头枕是安装在汽车座椅上的一个装置，一般位于车座的背部顶部，靠近乘坐者的头部位置。汽车座椅头枕通常由外壳、靠背垫、调节装置、头枕套等几个部分组成。头枕的外壳一般由硬质材料制成，主要功能是固定和支撑头枕的其他组件，并在发生碰撞时提供额外的保护。靠背垫是头枕的一部分，通常由泡沫、织物或皮革等柔软的材料制成。大多数汽车座椅头枕都配有调节装置，使乘客可以根据需要调整头枕的高度和角度。头枕配有头枕套，可以保护头枕免受污垢、磨损和日常使用的损坏。头枕套由可拆卸的织物制成，方便清洗和更换。汽车座椅头枕的主要作用是提供颈部的支撑，可以帮助减轻长时间车程中颈部和脊椎的疲劳和不适。减少颈部的弯曲和扭转，保持颈部的正常曲度，防止颈椎受伤。在发生追尾事故时，头枕可以起到缓冲和保护头部的作用，可以有效地吸收和分散碰撞能量，减轻颈部和头部受到的冲击力，有助于预防或减少颈椎扭伤和脑震荡等伤害。

四、头颈部解剖结构与头枕设计

4.1人----机尺寸匹配的座椅舒适度

座位的设计主要是为了供人使用，所以需要严格按照身体尺寸进行。而驾驶座的设计则从人的视角考虑，符合人机工程学特点。为了确保良好的行车座位舒适度，首先，坐垫结构规格必须符合人体测量值，以满足各种身材的驾驶者。其次，坐垫高度应可调整，并供给乘车者自由改变姿态的空间。最后，坐垫可承载很大压力，并为腰部活动提供支持，以便乘车者处于最舒适姿势。头枕的高度应与乘客的身高相匹配。如果头枕过高或过低，都会对颈部和头部的支撑产生不适，导致长时间乘坐时的疲劳和不舒适感。一个合适的头枕高度能够支撑头部的后部，并与颈椎的自然曲度相匹配，提供稳定的支撑。同时头枕的角度和倾斜应与乘客的头部和颈部需要相适应。如果头枕角度过陡或过平，都会影响乘客头部的支撑和舒适感。

4.2个人坐态体压分布

体压的分布是当乘车人坐在椅子上时，因保持姿势，对人体各部分压强的分配及其程度。高舒适度座位一般要求背垫对腰部有很好的支持，同时，坐垫的压强也要以坐骨根瘤部为重点，由内向外逐步递减。座椅舒适性可利用身体和坐垫之间的接触式压力分布来衡量，而产生影响舒适感的重要参量则包含接触式压力、气压分配值和负荷持续时间。不同乘客的体压分布会有所不同，取决于个体的身体特征和习惯。有些人会在头部或颈部周围集中更多的体重，而有些人则可能更多地集中在腰部或臀部。因此，在调整头枕时，需要考虑乘客的个人体压分布，从而提供最佳的舒适度。再根据乘客的个人体压分布，可以调整头枕的位置。对于那些头部或颈部压力较大的乘客，头枕可以放置相对较高，对于那些腰部或臀部压力较大的乘客，则可以适当调整头枕的位置较低，来减轻颈部的压力，并帮助维持正常的坐姿。

4.3座椅接触面温、湿的安全性

气温、湿度、光照等自然因素都会对座椅的舒适度产生直接的影响，其在座椅舒适度评估中占有重要地位。座椅温、湿度等特征及其与人体生理特征之间的配合程度，直接影响人的热舒适度。也因此，刘卓夫等通过建立人和座位间接触面的概念温度模型，并拟合特性曲线，形成了座椅的热舒适度综合评估框架。座椅接触面的温度要符合人体的舒适范围，避免过热或过冷而导致不适或烫伤。特别是在高温环境中，在夏季停车长时间暴露在阳光下，座椅的表面温度会升高。过高的湿度可能导致皮肤潮湿、发痒、不舒适，甚至引发细菌滋生。此外，过低的湿度则可能导致皮肤干燥、不适和脱水等问题。选择适宜的材料，透气性好、吸湿性佳的材料，有助于调节温度和湿度，并提供舒适的座椅感受。此外，座椅的设计应考虑到通风、湿度控制和热量分散等情况。

结语

通过对人体工程学、汽车座椅头枕的作用和重要性以及头颈部解剖结构与头枕设计的研究，深入了解了座椅头枕设计的原则和要求。希望能为座椅制造商和设计提供有价值的指导和建议，创造更安全、舒适和人性化的座椅产品。进一步提升乘客的驾乘体验，并对人体工程学和座椅设计领域的发展做出积极贡献。

参考文献

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[2]杨刚. 基于人机工程的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价研究[D].山东农业大学，2020.

［3］范平清，宋新萍，赵波.汽车座椅的冲击性能研究［J］.机械设计与制造，2011（3）：118-120.

姓名：朱理亮，出生年月：1994/04/12，籍贯：湖北襄阳，民族：汉，性别：男，学历：本科（网络教育），研究方向：汽车座椅功能性部件