Page 347 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 粟芷馨，等：大倾角靠背汽车座椅振动传递特性及舒适性研究 2805

未加权加速度 加权加速度 (基于 ISO 2631-1)

150
正常靠背 正常靠背
2
2
拟合优度: R =0.63 拟合优度: R =0.97
130
Spearman: ρ=−0.75; p=0.1111 Spearman: ρ=−0.99; p=0.0056
舒适性评分 110
90
70

50
大倾角靠背 大倾角靠背
2
130 拟合优度: R =0.66 拟合优度: R =0.91
2
Spearman: ρ=−0.66; p=0.175 Spearman: ρ=−0.94; p=0.0167
舒适性评分 110
90
70

50
0 0.4 0.8 1.2 1.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
−2
−2
振动幅值 / (m·s r.m.s.) 振动幅值 / (m·s r.m.s.)

注：左图的客观加速度为坐垫和靠背处未加权加速度均方根总值，右图加速度为基于 ISO 2631-1 [11] 中计算的总加权加速度；○：正常靠背、
垂向振动；○：正常靠背、侧向振动；●：大倾角靠背、垂向振动；●：大倾角靠背、侧向振动；——：针对正常靠背的散点拟合趋势线；——：
针对大倾角靠背的散点拟合趋势线。
图 9 主观舒适性和客观振动加速度拟合曲线
Fig. 9 Fitting curves for subjective comfort and objective vibration acceleration
垂向振动传递率主共振峰出现在 4 Hz；当坐姿从靠

表 4 正常、大倾角靠背下主、客观响应的拟合结果
背倾角 115°转变为靠背倾角 148°时，峰值频率增大
Tab. 4 Fitting results of subjective / objective responses under
至 5 Hz，同时共振峰值也相应增加，且振动幅值不
normal backrest and large-backrest-angle
同，共振频率及共振峰值变化的程度也不同，与其他

靠背 n lgK R 2
研究一致 [10] 。靠背倾角的调整会改变人-座椅系统
正常靠背 0.2528 1.8440 0.97
的整体刚度分布，从而影响其固有频率和振动传递
大倾角靠背 0.4521 1.7013 0.91
特性。增加靠背倾角导致坐垫上所受的质量减小，
靠背上所受的质量增大，从而可能改变坐垫及靠背

150 的刚度及阻尼。例如，研究发现相比于正常靠背，靠
140 正常靠背
2
拟合优度: R =0.97 背倾角较大时的人体躯干表现出的身体等效刚度更
130
Spearman: ρ=−0.99; p=0.0056
120 (0.19, 106) 小，从而导致人椅系统动刚度的改变，共振频率也产
舒适性评分 100 生变化 。此外，人体对振动响应随坐姿变化而改
110
[18]
变，研究表明，当背部得到支撑时，肌电活动会降低，
90
80
70 且随靠背倾斜度的增加而降低 [19-20] 。侧向振动激励
大倾角靠背 下，靠背倾角的变化对于振动传递率的影响主要体
60 拟合优度: R =0.91
2
50 Spearman: ρ=−0.94; p=0.0167 现在靠背侧向振动传递率第 1 共振峰的幅值上，靠
40 背倾角的增加导致第 1 共振峰的幅值减小。
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
−2
振动幅值 / (m·s r.m.s.) 本研究试验结果表明，座椅振动传递率共振频

注：●：大倾角靠背、垂向振动；●：大倾角靠背、侧向振动；——：针 率和共振峰值表现出随着振动幅值的增大而减小的
对正常靠背的散点拟合趋势线；——：针对大倾角靠背的散点 非线性特征，与之前的生物动力学研究结论类似 [21-23] 。
拟合趋势线。 对于不同振动幅值下的表观质量的研究表明，坐姿
图 10 两种靠背倾角下主观舒适性和客观振动加速度（基于 人体的表观质量的共振频率随着振动幅值的增加而
ISO 2631-1 [11] 中计算的综合总加权加速度）拟合曲线 减小，即高幅振动激励下的人体刚度小于低幅振动
Fig. 10 Fitting curves for subjective comfort and objective 激励下的人体刚度。图 7 所表现的非线性可能是由
[11]
vibration acceleration (ISO 2631-1 overall weighted
人体动力学响应的非线性造成的。研究表明，4 Hz
acceleration) under two backrest inclination angles [24]
左右的竖脊肌肌电信号明显增加 ，肌肉激活的程