Page 348 - 《振动工程学报》2025年第11期

2806 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

度可能影响到人体响应，非线性可能是由于人体肌 对此作特别限定。然而，已有研究表明，身高、体
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肉主动发力导致的。另外，HUANG 等 [25] 认为人体 重、年龄和性别等因素可能影响人体的视在质量 ，
的非线性是由于人体的触变性造成的，即肌肉在运 进而推测其对座椅振动传递特性也存在潜在影响。
动后的刚度会降低 [26] 。 因此，本研究虽然参考了该领域常用的受试者选取

方法，但仍存在一定局限性。后续研究有必要进一
3.2 主观振动舒适性
步扩大样本覆盖范围，纳入不同性别、年龄等群体，
人体对于不同方向、不同频率的振动下的舒适 以验证大靠背角度对舒适性影响的普适性。
性敏感程度是不同的。研究使用的振动激励信号是 此外，本研究基于某个能够提供大角度靠背的
频率范围为 0.5~25 Hz 的宽频信号，使用未加权输入 汽车座椅开展，但不同座椅由于刚度、对身体的支
加速度关联不同方向的振动舒适性是不合适的（正 撑形面等不同，可能会影响座椅的振动传递。然而，
常靠背 R =0.63，大倾角靠背 R =0.66）。通过基于 ISO 过往研究已发现，不论是汽车座椅 [13] 还是由刚性表
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2631-1 [11] 计算的综合总加权加速度极大提升了拟合 面支撑发泡构成的简化座椅 [9-10] ，其振动传递特性都
效果，正常靠背的拟合优度提升到 0.97，大倾角靠背 表现出相似的规律；其次，坐姿与振动幅值存在交互
的拟合优度提升到 0.91，两种靠背对比，ISO 2631-1 [11] 效应这一规律是普遍存在的 [35] 。因此，图 10 所表现
更适合对正常靠背的座椅提供振动舒适性评估。 出的大倾角靠背在小幅值振动下舒适性较正常坐姿
由图 10 可 知 ， 总 加 权 振 动 加 速 度 总 值 高 于 更好、在大幅值下舒适性较正常坐姿差的这一规律
0.19 m/s r.m.s.时，大倾角靠背的舒适性低于正常靠 可能是一般性的，但具体临界点（本文中是加权振动
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背。有研究通过模型计算振动传递率及人体吸收功 加速度幅值为 0.19 m/s r.m.s.）可能会由于座椅特性
率来描述人体对振动的疲劳，结果表明，适度增加靠 的不同而发生变化。未来可在更多的座椅样本上验
背倾角可以降低人体吸收功率，减轻疲劳，过度增加 证研究结论的普适性。

靠背倾角反而会降低舒适性 [27] 。
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PADDAN 等 [12] 的研究表明在 2 m/s r.m.s.的垂向 4 结 论
振动激励下，相比于其他靠背倾角（90°、157.5°、180°），
112.5°和 135°被认为是最舒适的靠背倾角，而本文发 本研究对某款汽车座椅不同振动方向（垂向、侧
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现在加权振动加速度幅值高于 0.19 m/s r.m.s.时，115° 向）和振动幅值（0.2、0.4、0.8 m/s r.m.s.）的振动传递
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的靠背倾角比 148°舒适性高。结论不同可能是由于 特性及主观舒适性进行了研究，对比分析了大倾角
文中使用的座椅不同， PADDAN 等 [12] 使用的座椅为 靠背和正常靠背在振动传递特性及主观舒适性上的
表面覆有 1 mm 厚泡沫橡胶的刚性座椅，刚度远大于 区别，得到以下结论：
本研究中汽车座椅的刚度。此外， 在文献 [12] 中，当靠 （1）大倾角靠背影响座椅振动传递率的共振频
背倾角增加至 157.5°时舒适性表现不如 135°，意味着 率及共振峰值。垂向振动激励下，座椅坐垫垂向振
在 135°~157.5°之间可能存在舒适性降低的转折点， 动传递率和靠背的前后交叉轴振动传递率在 4~6.5 Hz
本文采用的大倾角靠背（148°）在此范围区间，而对 之间存在一个共振峰，坐垫和靠背垂向振动传递率
于舒适性降低的转折点还有待后续研究验证。 的共振频率及共振峰值随着靠背倾角的增加而提
过往研究表明，大倾角靠背座椅的体压分布更 高。侧向振动激励下，两种靠背的侧向振动传递率
加趋于均匀 [28-30] ，髋关节以及腰椎间受到的压力更 在 13 和 20 Hz 附近存在共振峰。随着靠背倾角的增
小 [31-34] ，因此，一定靠背倾斜角度的坐姿有助于提高 加，侧向传递率第 1 共振频率处峰值减小，第 2 共振
座椅静态舒适性。在低振动幅值下，主观感受可能 频率处峰值增加。
以静态感受为主导，因此低振动幅值时，大倾角靠背 （2）不同靠背倾角下，座椅的振动激励幅值对座
相比于正常靠背具有更好的舒适性感受（图 10）。在 椅振动传递率的影响不同。对于两种靠背（正常靠
高振动幅值下，相较静态舒适性，振动不舒适性对人 背、大倾角靠背），振动传递率的共振频率及共振峰
体的主观感受影响更大，而大倾角靠背姿态会放大 峰值随着振动激励幅值的增加而减小。
座椅及靠背的振动响应（图 6），因此相较于正常坐姿 （3）随着振动幅值的增大，舒适性评分降低。相
有更不舒适的主观感受（图 10）。 同的振动激励幅度下，垂向振动激励所产生的不适

感大于侧向振动激励。基于 ISO 2631-1 计算的综合
3.3 研究的局限性
总加权加速度可以拟合不同方向下两种靠背的振动
在确定受试者数量时，本研究参考了人因振动 舒适性。在总加权加速度低于 0.19 m/s r.m.s.时，大
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工程领域相关文献中常见的样本规模 [2,4-5,7,10] ，并且由 倾角靠背的舒适性高于正常靠背；高于 0.19 m/s r.m.s.
于年龄并非本研究的主要考察变量，招募过程中未 时，大倾角靠背的舒适性表现则不如正常靠背。