屈文涛, 孔维聪, 徐剑波

(西安石油大学 机械工程学院, 陕西 西安 710065)

0 引 言

据《中国卡车司机生存现状蓝皮书》调查发现，重卡驾驶员一年中有超过80%的时间都是处于工作状态，41.4%的驾驶员连续驾驶超过9 h，由于连续长时间的坐姿作业，50% 以上的重卡驾驶员都饱受腰部疼痛的困扰。

而医学调查表明，腰部疼痛患者中15%是由腰椎间盘突出引起的。人体腰椎共有5段，从上到下依次为L1～L5，有研究表明，人体腰椎L4～L5节段受力最为集中，活动范围最大，也是最容易发生病变的部位。统计表明，腰椎间盘突出中L4～L5节段发病率最高，约占90%～96%[1-2]。

目前，医学上普遍认为椎间盘突出的发病原因是椎间盘的生理退变，以及在退变基础上椎间盘局部应力集中[3]。而汽车的驾驶座椅作为与驾驶员接触最密切的部件，直接影响着驾驶员的工作效率与舒适性，尤其是座椅靠背角的设计对驾驶员腰椎受力影响深远[4-5]。因此主要研究驾驶座椅的靠背角与椎间盘突出的关系，为重卡驾驶座椅靠背角的设计提供参考。

1 研究对象的建立与验证

1.1 腰椎L4、L5和椎间盘几何模型的建立

由于人体腰椎L4～L5节段受力最集中，发病率最高，因此文中只分析L4～L5节段在外部载荷下的应力。早期L4～L5节段几何模型的建立方法是根据解剖学文献记录，使用三维建模软件以机械方式建立大致、粗略的腰椎几何模型。目前常用的建立模型方法是对人体腰椎连续扫描，获得大量CT断层图像，将CT图像导入Mimics软件，结合人体解剖学数据建模形成几何模型。……