拖拉机安全舒适座椅创新设计

拖拉机安全舒适座椅创新设计

韦海旗

江苏悦达智能农业装备有限公司江苏省盐城市224000

拖拉机座椅活动靠背弹簧装置，包括固设在座位底座的骨架固定板，在座位骨架固定板的内侧通过铰接轴安装有靠背转盘（转轴），在铰接轴的后方安装有铰接在座位骨架固定板上的杠架，杠架连接在杠架套上，杠架套和靠背装置通过正六边行，这样进行紧密装配，当拖拉机在不平稳的路面上行驶时，产生的震动作用于座椅底座，由减震弹簧将很大一部分作用力减弱。和传统拖拉机座椅相比：其结构牢固、可靠，安全系数高，无安全隐患，并且结构简单，便于大批量生产，生产成本低。

关键字：靠背；弹簧装置；杠架；杠架套

前言

2008年国家加大了农机补贴额度，鼓励农民成立专业合作社。省里对我市成立农机化生产专业合作社购买机具给予50%的补贴。

2009年我国政府继续加加大支农惠农政策力度，较大幅度地提高粮食最低收购价水平，增加农业补贴，提高农资价格上涨与农资综合直补联动机制，提出大幅增加农业投资的方案。这为2009年拖拉机市场营造了良好的宏观发展环境。

一是国家进一步推出惠农政策。2009年中央进一步加大农业补贴力度，继续加大基础设施建设投入。大力推进粮食综合生产能力建设，继续加大优质粮食产业工程、植保工程、种子工程实施力度。还要加快农业科技进步，大力推进基层农技推广体系改革与建设。

二是百亿农机补贴将推动拖拉机行业上量。2009年中央安排100亿元农机补贴资金，较之上年增加1.5倍，加上地方政府的配套资金，其对农机市场的拉动作用将十分显著。尤其是对大中型拖拉机市场的拉动将出现前所未有的局面。

三是粮价攀升，拉动农民收入增长，农民购买力不断提高。2008年我国粮食总产达到10570亿斤，比上年增产538亿斤，增长5.4%。农民收入也比上年有较大幅度增加，农民人均纯收入增长8%左右，实现连续5年较快增长。国家发改委等部门已通知提高2009年粮食收购价格。同时，国家为了支持粮食加工企业发展，国家近期出台了多项支持政策。这些最终体现在2009年农民收入的增长。

所以，国内拖拉机市场将迎来巨大的机遇，这是改革开放以来是我国自主生产拖拉机最为关键时期，我们不仅在产量上要做好，在质量上同样要更加重视，尤其在技术创新方面，这个其实将是我国十二五计划奠基之年，能不能是国内市场向外国出口并占据较多份额起着至关重要的作用。

1.研究的目的和意义

驾驶座椅设计的良好与否直接影响着驾乘者的健康。长时间坐在拖拉机座椅中，若是脊椎得不到应有的支持，则腰部就会因弓弯而造成椎骨、椎盘、肌腿的负荷，进而导致慢性肌肉疲劳并产生酸痛;再加上长时间维持相同坐姿，还会造成脊椎压力过大而导致椎间盘突出，若是压迫到神经，容易发生麻痹的想象。然而，在驾乘拖拉机的过程中，脊椎除了不一定保持停滞状态为，也会跟着路况的变化而改变，这些情况下，脊椎的变化也就更加复杂，其所导致坐姿不良的状况，会引起腰酸背疼或慢性的肌肉发炎。由于拖拉机工作环境比较恶劣，对人体健康影响很大。

拖拉机座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施。舒适而操作方便的驾驶座椅,可以减少驾驶员疲劳程度,降低故障的发生率，拖拉机驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量。

2.拖拉机座椅进行创新设计方案

2.1座椅尺寸结构设计

2.1.1座椅尺寸设计

座椅尺寸设计主要参数包括：椅面高度、宽度、深度、椅面倾角；靠背的高度、宽度和倾角。

椅面高度Ａ：椅面高度定义为椅面前缘至驾驶员踵点的垂直距离。在设计时主要考虑到两点：椅面过高会使大腿肌肉受压，椅面过低就会增加背部肌肉负荷。驾驶座椅的椅面高度应低些。通过slidworks三维制图软件将椅面高度定义为180mm。

椅面宽度Ｂ：在空间允许的条件下，以宽为好。但对于拖拉机驾驶座椅来讲，驾驶员坐姿单一，不涉及变换姿势，通常设计应以满足最宽人体需要为准。

通过slidworks三维制图软件将椅面高度定义为460mm。

椅面深度Ｃ：指椅面前缘至靠背前面水平距离。其尺寸应满足：腰部得到靠背的支承；椅面前缘与小腿之间留有适当距离，以保证大腿肌肉不受挤压，腿弯部分不受阻碍。通过slidworks三维制图软件将椅面高度定义为460mm。

靠背高度Ｄ及宽度B1：靠背的高度和宽度与坐姿肩高和肩宽有关，对于拖拉机驾驶座椅靠背的高度应采取高靠背，最好加靠枕。通过slidworks三维制图软件将椅面高度定义为400mm。

靠背倾角α：靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。通过slidworks三维制图软件将椅面高度定义为1050

椅面倾角β：指椅面与水平之间的夹角。主要考虑到为了防止人体臀部向前滑动而是椅面前缘向后倾。通过slidworks三维制图软件将椅面高度定义为50。此角不易过大，否则会增加大腿下平面与座垫前缘的压力，从而减少双脚着地的负荷，阻碍血液循环，引起身心疲劳。

通过以上座椅尺寸参数的确定，以保证驾驶员人体脊柱曲线更接近于正常生理脊柱曲线。

3座椅材料选择

座椅材料的选择主要考虑到以下两个方面：振动舒适性以及座椅对人体热环境的主要影响。座椅材料是座椅的主要减振元件，要想使座椅获得较低的振动传递率，使座椅有较高的振动舒适性，必须采用合适的座垫和靠背减振材料。座椅的底座采用45号钢，使其比较较抗冲击，而周围材料采用柔性塑料。根据驾驶室的微气候环境，调整座椅表面的温湿度特性，可以适当调节人体代谢，达到减轻疲劳的目的。

4座椅振动舒适性设计

座椅材料是座椅的主要减振元件，那么在座椅振动舒适性设计时一是要考虑的就是从座椅材料（选择柔性塑料）上下功夫来保证座椅振动舒适性；二是要考虑由减震弹簧减少对驾驶员的冲击力。

座椅的结构形状也不同程度的影响其振动舒适性。由于椎间盘有较大的压潜力和很好的弹性，所以脊柱具有忍受较强的纵向振动的能力。在横向上，脊柱只有前纵韧带分别附在腰间盘的前缘和后缘并起一定的作用。因此，人体脊柱忍受横向力的能力很低。在设计座椅时必须使其具有抵抗横向振动的能力。座椅靠背后倾斜使腰部背部得到依靠，加之靠背衬垫的适度柔软性，致使摩擦力增大，可缓冲横向振动对人体的冲击，同时靠背两侧稍隆起、椅面的形状两边向上隆起，也能减轻人体的横向移动趋势，使人感觉乘坐舒适。

5座椅空间位置设计

座椅空间位置设计就是为了达到操作舒适性的目标，而进行驾驶座椅空间位置设计以确保驾驶员有良好的视野，同时对拖拉机转向盘、脚踏板等操作部件有恰当的操作要求距离，以达到操作舒适性的最终目的。

座椅空间设置和人体体格有着密切的关系，取人体的身高为180mm，体重为90kg，其体积位L=1.015*90-4.937=86.413mm3，体积小于座椅的容纳大小460*460*900=194.4mm3；其表面积B=0.0061H+0.0128W-0.1592==12.4588,臀部表面积为26%B=0.26*12.4588=3.2383，表面积小于座椅底座面积S=460*460=21.16；而座椅靠背的高度也选择为900mm，这样可以满足中国普遍的用户。对于身体体格过大的可适当增加座椅的各种尺寸，以满足其安全性、舒适性。

5.主要参考文献

[1].张祖立主编.机械设计.第一版.北京：中国农业出版社,2004

[2].王金武主编.互换性与测量技术.北京：中国农业出版社,2002

[3].周静卿,张淑娟,赵凤芹主编.机械制图与计算机绘图.第一版.北京：中国农业大学出版社,2007

[4].周一鸣.拖拉机人机工程学.北京：机械工业出版社，1988，第一版