人机工程在汽车总布置设计中的应用研究

车辆工程技术

车辆技术

人机工程在汽车总布置设计中的应用研究

宋　健,姚金宇

（上海龙创汽车设计股份有限公司,上海 200000）

摘　要：随着人们生活水平的提高，对汽车的需求量也在逐年攀升。而汽车作为重要的交通工具，驾驶人的舒适与安全已经成为了汽车质量的重要衡定指标，所以在汽车总布置设计中人机工程占据着重要的地位。因此汽车生产商应对汽车总布置设计中的人机工程加强重视，加强对人机工程理念的理解和对人机工程的设计规划，以满足消费者对汽车更高的需求和令消费者在驾驶汽车时的舒适感和安全感得到满足。本文就人机工程在汽车总布置设计中的应用展开探讨。关键词：人机工程；汽车；总布置；应用

0　引言

　　作为一门综合性强的新型交叉学科，人机工程学是基于人体生理与心理特点，对人、机与环境彼此间的关系与作用规律进行的一种研究，旨在机械应用中，提高人的安全舒适、健康高效的体验。所以汽车设计中，是否与人机工程要求保持一致，直接影响到车内空间使用效率与乘客的舒适性，对车内外造型与尺寸参数也有很大的影响，与整车性能与市场竞争力密切相关。

1　对人机工程相关内容的简要分析

　　人机工程也叫人因工程，其是自上世纪中发展起来的边缘性学科，人因工程的主要出发点为人类的生理和心理具有的特点，主要研究对象是人、机器以及同周围环境的各种关系、作用以及规律，人机工程学科属于综合性的学科，该学科的主要目的是保证工作人员在工作的过程中对机器有着“更加安全、更加健康、更加舒适、更加高效”的感觉。人机工程已经在汽车的开发和设计工作中发挥了十分重要的作用，工作人员在设计的过程中会根据新产品（新车）具有的特点，做出更加科学、合理的布置设计。汽车布置设计工作会对汽车内的空间利用率有着影响，并且还能提升汽车使用的舒适程度，决定着车辆的外形、尺寸等参数，最终会对汽车的整体性能和市场上的竞争实力有着决定性的影响。因此，汽车生产商必须使用人机工程设计方法进行汽车总布置设计工作，才能生产出更加人性化、更加符合消费者需求的产品。

2　汽车人机工程设计的基本内容

　　（1）汽车人机工程设计的任务与要求。汽车的设计开发,必须围绕以人为中心的人性化前提展开。因此,汽车人机工程设计的任务就是开发出使驾驶者感到操纵方便、高效、不易疲劳,使乘坐者感到舒适、安全的汽车产品。由于驾驶者身材各异,而一种汽车的布置尺寸只有一种,要使一种操纵件的布置能最大限度地满足不同身材驾驶者的手脚伸及性与姿势舒适性的要求,必须对人机工程进行仔细研究。例如,同是操纵油门踏板,高个子驾驶者比矮个的座椅要靠后一些,但他们的手臂和腿的长度相差并不大,因此,高大的男人比娇小的女人更不易触到仪表板。对操作姿势来说,通过试验研究,由座椅、踏板和转向盘的位置以及驾驶者姿势参数的变化得到了驾驶者的舒适特性。　　（2）对人体模板及百分位相关内容的简要分析。人机工程在汽车总装置设计中对人体模板及百分位的调整主要分为三种：即百分之五、百分之五十、百分之九十五。但人体模板的百分位具体是什么呢？研究人员对人体数据进行测量之后，就能结合这些数据制造出具有标准人体尺寸的人体模板。什么是百分位呢？百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。就拿百分之五百分位而言，百分之五百分位代表着人类可以对汽车使用的群体中有百分之五满足该项的设计，其他人的体型会比设计的体型更加的高大。同样的百分之五十百分位就是群体中有百分之五十的人满足该设计，其他人的体型要比设计的体型要大。百分之九十五百分位就是群体中有百分之九十五以上的人满足设计的要求，其他人的身形要比设计的大。

3　人机工程在汽车总布置设计中的应用

　　（1）分析前期开发内容。汽车开发中，前期设计流程主要为：项目启动—市场调查—车型目标的确定—分析技术与经济等相关指标—设计方案的确定。完成这些流程后，获得汽车新产品技术与经济相关的指标，以此为汽车总布置设计制定行之有效的设计方案。　　（2）应用于整车尺寸设计。人机设计既要保证司乘人员的安全性，还要做到舒适性，同时还应该尽可能保证车体尺寸最小。选择的人体模型为第五百分位时，汽车整体尺寸的设计要根据眼椭圆的盲区情况确定，具体包括发动机舱前端高点和前风窗下沿以及和以及行李箱后端高点和后风窗下沿高点。在前后保险杠的设计中，还要注意符合撞法规的规定。缓冲部分还应该有合适的长度，过长造成浪费，过短又有安全风险。

　　（3）应用于踏板布置。踏板是汽车中的使用性相对频繁的部件，所以踏板的布置要满足舒适性，尤其是长时间操作时，在未踩下加速踏板时，踝关节的角度要确保能在87°以上，并且踩到底时，要保证踝关节的角度低于105°。踏板中心高度的确定要保证驾驶员在驾驶时，其脚部拇指点踩的位置在踏板中心。对于加速踏板来说，要根据踩踏行程确定前后位置，并且在满足所需空间的基础上，尽量选择靠前位置，可以达到节约空间的目的，而且加速踏板布置直接影响了驾驶员操纵的舒适性。另外，踏板表面所具有的倾斜角度是否合理也是一个关键因素，其决定了踩踏踏板时，驾驶员鞋底能否与踏板的表面良好贴合。踏板布置完成后，需要进行下肢舒适性研究，研究选用三种百分位驾驶员，还应该考虑特殊的驾驶情况，比如女士驾车时穿高跟鞋的情况。

4　对汽车布置设计工作中人机工程未来发展的简要分析

　　当前科技发展极为迅速，并且数字化设计已经得到了非常广泛的应用，人机工程已经在汽车布置设计中发挥了巨大的作用，同时也变得更加准确。未来的人机工程正在向着信息处理能力的方向发展，围绕着人—机—环境不断完善。

5　结语

　　当今科学技术发展迅速，其中包括计算机技术和数字技术，在人机工程已经在汽车布置设计中发挥了巨大的作用的时候，我们需要它变得更加准确。未来的人机工程正在向着信息处理能力的方向发展，围绕着人—机—环境不断完善。综上所述，汽车总布置设计中的人机化正是顺应现代社会发展、生产需求的产物。它推动了生产力的增加，节约了人力成本，规范了产品的标准，更是促进了整个社会的进步。所以汽车总布置设计中的人机化的快速发展正是推进汽车制造领域一次新的革命的关键所在。

参考文献：

[1]朱卫钢.基于人机工程学的汽车布置方法研究[D].浙江工业大学,2018(03).

[2]尹民鑫,高文杰.汽车总布置评审流程[J].机械工程与自动化,2018(06).

[3]宋宝玉,任秉银,徐斌,邹玉启,李维斗.人体工程学在计算机辅助汽车驾驶室布置中的应用[J].汽车工程,2019(06).