Page 346 - 《振动工程学报》2025年第11期

2804 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

2.2 振动舒适性主、客观关联分析 表 3 舒适性评分数据分布统计
Tab. 3 Statistics of distribution of comfort scores
图 8 绘制了不同振动幅值下受试者在两种靠背
幅值
倾角下的主观舒适性。具体舒适性评分数据分布统 坐姿 方向 （m/s r.m.s.） 均值 中位数 标准差 Q1 Q3
2
计如表 3 所示。由于受试者身高体重的不同，具体 0.2 109.9 107.7 7.9 100.0 115.5
传递在每个人身上的加速度不同，归一化后舒适性 垂向振动 0.4 91.3 96.2 8.6 83.3 100.0
正常 0.8 75.2 73.2 14.4 61.5 87.8
评分呈现一定个体差异化，但不论正常靠背还是大
靠背 0.2 122.7 123.1 9.9 115.5 131.0
倾角靠背，主观舒适性随着振动幅值的增大而降低， 侧向振动 0.4 108.6 107.7 12.1 100.0 116.7
呈 负 相 关（ p<0.01， Spearman） 。 对 于 不 同 方 向 的 振 0.8 86.6 61.5 16.7 74.1 100.0
动，相同的振动幅值下侧向振动激励的舒适性评分 0.2 119.0 119.9 13.1 110.1 131.0
垂向振动 0.4 75.5 77.4 19.0 64.6 83.3
高于垂向振动激励的舒适性评分。此外， 归一化后
大倾角 0.8 56.0 50.0 16.3 50.0 61.9
舒适性评分仍然呈现较大的个体差异化，由于受试 靠背 0.2 132.1 131.0 12.2 123.1 144.2
者身高、体重的不同，具体传递在每个人身上的加 侧向振动 0.4 111.4 103.8 10.9 100.0 125.8
0.8 84.8 83.3 10.3 74.2 89.9
速度不同，从而导致舒适性评分的差异。
注：Q1表示下四分位数；Q3表示上四分位数。
垂向振动 侧向振动

160 况下加权的座椅表面加速度的中值；K 为比例常数；
140 n 为由振动引起的主观舒适性的增长率。
将式 (8) 等式两边同时取对数转化为线性关系，即
120
舒适性评分 100 基于史蒂文斯幂定律对人体的振动激励和主观
（9）
lgΨ = lgK +nlgφ
80
舒适速度评分进行回归分析，主观舒适性与未加权
60 的激励加速度均方根总值、基于 ISO 2631-1 [11] 计算

40 的综合总加权加速度均方根之间的拟合结果如图 9
0.2 0.4 0.8
−2
振动幅值 / (m·s r.m.s.) 所示。可知，使用未加权的激励加速度总值对主观
2
(a) 正常靠背 感受进行拟合时获得的拟合优度 R 较低（正常靠背
(a) Normal backrest
2
R =0.63，大倾角靠背 R =0.66）。基于 ISO 2631-1 [11] 中
2
160
计算的综合总加权加速度考虑到人体对不同频率、
140
不同方向的振动敏感程度不同，应用了加权函数和
轴加权系数，正常靠背和大倾角靠背的拟合优度均
120
舒适性评分 100 得到提升（正常靠背 R =0.97，大倾角靠背 R =0.91）。
2
2
正常、大倾角靠背下主、客观响应的拟合结果如
80
表 4 所示。对比分析两种靠背下主、客观之间的关
60
系，大倾角靠背的斜率绝对值显著高于正常靠背，这
40 意味着随着振动幅值的增加，大倾角靠背下人体舒适
0.2 0.4 0.8
−2
振动幅值 / (m·s r.m.s.) 性感受迅速下降，即大倾角靠背下人体对振动激励更
(b) 大倾角靠背
(b) Large-backrest-angle 为敏感。两种靠背下人体主、客观响应间关系如图 10

所示。可知，两种靠背的拟合回归交点为（0.19，106），
注：“*”表示 12 名受试者归一化后舒适性评分均值；箱体内的线表
当总加权加速度低于 0.19 m/s r.m.s.时，大倾角靠背更
2
示 12 名受试者归一化后舒适性评分中位数；“○”表示异常值。
为舒适；而当总加权加速度高于 0.19 m/s r.m.s.时，大
2
图 8 12 名受试者归一化舒适性评分箱线图
倾角靠背的舒适性表现则不如正常靠背。
Fig. 8 Box plots of normalized comfort scores for 12 subjects

进一步，基于史蒂文斯幂定律来探究主观舒适
性与客观振动幅值之间的关联性。史蒂文斯幂定律 3 分 析
可以用来描述外界刺激下主、客观之间的关系：
3.1 座椅振动传递特性
Ψ = Kφ n （8）
式中， Ψ 表示受试者基于振动激励的主观舒适性评 本研究发现，垂向振动激励下，增加靠背倾角会
分，在本测试中为 12 名被试者舒适性评分的均值； 导致坐垫和靠背振动传递率的共振频率及共振峰值
φ表示振动激励的客观加速度值，对应本测试中各工 提高。垂向振动激励下，靠背倾角为 115°时座椅的