驾驶姿势舒适性是设计符合人体工程学的车辆的重要考虑因素,目前需要研究一种方法来评估驾驶姿势舒适性中的“体内效应”和“感知效应”。国内外许多学者都试图以生物力学参数来表征人体的“体内效应”,以主观评价来表征“感知效应”。同时,已有大量文献证明,驾驶姿势受到驾驶室环境、人体尺寸差异等因素的影响。因此,研究在不同的实验自变量的影响下,驾驶姿势、生物负荷和主观评价的差异与联系,从生物负荷的角度来解释驾驶姿势选择机理,并且建立不舒适度评价模型,对于改进驾驶姿势舒适性设计意义重大。本文通过人机试验台架驾驶姿势实验和AnyBody生物力学仿真获取了驾驶姿势舒适度主观评价数据、驾驶室布置参数、驾驶员尺寸和生物负荷参数。借助于显著性检验、相关性分析等统计学方法,从布置参数和驾驶姿势两个方面,研究了驾驶姿势选择机理。最终,总结了可能的下肢/上肢驾驶姿势选择机理,并建立了不舒适度评价模型。本文主要进行了下述具体的研究:(1)基于实验和仿真的数据获取。进行了人机试验台架驾驶姿势实验,通过设置不同的实验自变量,获得了不同舒适程度的驾驶姿势下的关节角度和舒适度主观评价数据。建立了与台架实验实况尽可能吻合的AnyBody驾驶姿势生物力学仿真实验平台,进行仿真获取了肌肉力、肌肉激活度、关节反力和关节扭矩四类生物负荷参数。(2)驾驶姿势选择机理的研究。使用显著性检验和相关性分析等统计学方法,辅以多种形式的图表,找出了关节角度、生物负荷、主观评分之间的联系以及在不同实验自变量取值下的差异。综合数据分析结果,从布置参数的角度出发,找出了下肢/上肢驾驶姿势的影响因素与变化规律,着重研究了生物负荷参数、主观评分随驾驶员实际乘坐位置的变化规律。从驾驶姿势的角度出发,选择了下肢激活度/上肢肌肉力分别代表下肢/上肢的生物负荷状态。对比分析了下肢激活度/上肢肌肉力、下肢总分/上肢总分随下肢/上肢关节屈伸角的变化规律,进而总结出可能的下肢/上肢驾驶姿势选择机理:在极限关节角度附近,难以进行驾驶操作,即使肌肉负荷低人体也无法认定它是舒适的驾驶姿势,更何况肌肉负荷高。在最舒适的关节角度附近,完成驾驶任务基本没有问题,下肢肌肉激活度趋向于最小下肢肌肉激活度,上肢肌肉力趋向于中等或者最小的上肢肌肉力。(3)不舒适度建模。基于数据的特征,提出了一种不舒适度总分的定义方法。对比了生物负荷参数的建模能力。建立了基于布置参数和基于肌肉负荷的下肢/上肢不舒适度模型,从模型特征和运动学含义对模型进行了分析检验。本文建立了尽可能切合实际的驾驶姿势生物力学仿真实验平台。分别从布置参数和关节角度两个方面,用生物负荷参数的特点来解释了驾驶姿势选择机理。未来进一步量化这一驾驶姿势选择机理,将有可能形成定量的驾驶姿势舒适性评价指标,有助于更加客观准确地判断主观的舒适感觉,有助于缩短主观评价的过程,提高驾驶姿势舒适性设计的效率。