淺談人機工程在汽車工程中的應(yīng)用

程　琳,關(guān)太炎（長城汽車股份有限公司,河北　保定　071000）

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淺談人機工程在汽車工程中的應(yīng)用

程琳,關(guān)太炎
（長城汽車股份有限公司,河北保定071000）

摘 要：人機工程作為汽車設(shè)計開發(fā)過程中的重要工具，在現(xiàn)代汽車設(shè)計制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進步，人們已經(jīng)不能滿足于汽車的代步功能，對汽車的人性化設(shè)計提出了更高的要求。本文從人機工程學(xué)角度出發(fā)，對人機工程在汽車設(shè)計和汽車制造中的應(yīng)用進行了論述。

關(guān)鍵詞：人機工程；汽車設(shè)計；汽車制造；應(yīng)用

0　前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會的發(fā)展，汽車作為當今社會常用的交通工具發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來，消費者對汽車的操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性提出了更高的要求。若解決此類問題就應(yīng)用到了人機交互原理，這樣由原來純粹的汽車研究轉(zhuǎn)向了人與汽車配合上來，一門新興的學(xué)科即人機工程應(yīng)運而生。

人機工程既是一種設(shè)計理論，也是一種系統(tǒng)評價技術(shù)，主要是運用科學(xué)理論方法來處理人、機、環(huán)境三大因素之間的關(guān)系。汽車工程主要涉及到汽車設(shè)計和汽車制造兩個方面，其中汽車設(shè)計主要從乘坐舒適性、操縱方便性、目視裝置便捷性進行人機工程設(shè)計，汽車制造則使用人機工程學(xué)解決整車裝配中的高頻重復(fù)性操作、工作環(huán)境差等問題。

1　人機工程概述

人機工程是一門新興的邊緣學(xué)科起源于20世紀50年代，以人的心理、生理特點為基本出發(fā)點，用于研究人、機、環(huán)境之間的相互關(guān)系和相互作用。人機工程學(xué)主要從人-機-環(huán)境之間的相互關(guān)系出發(fā)，創(chuàng)造最佳的作業(yè)環(huán)境與設(shè)備，保證人在工作環(huán)境中減少失誤和疲勞，進而提高工作效率。人機工程學(xué)主要用于協(xié)調(diào)人、機器和環(huán)境三者之間的關(guān)系，涉及生理學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測量學(xué)等多個工程領(lǐng)域，通過各學(xué)科知識的運用，來指導(dǎo)人對工作方式、工作環(huán)境的改造，創(chuàng)造安全、健康、舒適的作業(yè)方式。目前，人機工程學(xué)領(lǐng)域的研究主要包括以下幾個方面：人與機、環(huán)境、生態(tài)之間的關(guān)系；人的特性模型、人機系統(tǒng)定量描述人際關(guān)系；團體行為、組織行為、心理狀態(tài)等。

在汽車設(shè)計開發(fā)過程中，人機工程設(shè)計發(fā)揮著重要的作用。在進行汽車設(shè)計時，設(shè)計人員必須根據(jù)汽車的市場定位，進行合理的空間布置設(shè)計。這不但關(guān)系到車內(nèi)空間的有效利用及提高乘員乘坐的舒適性，并且會影響整車、內(nèi)外飾的尺寸參數(shù)，進而影響整車性能降低了產(chǎn)品的市場競爭力。因此，要獲得人性化的汽車產(chǎn)品就必須使用人機工程學(xué)進行設(shè)計。同樣，在汽車制造過程中的作業(yè)方式、作業(yè)環(huán)境也與人機工程息息相關(guān)。

2　人機工程學(xué)在汽車設(shè)計上的運用

（1）在顯示裝置上的運用。目前，汽車上顯示裝置主要為乘員艙內(nèi)儀表板及各種信號燈。從人機工程學(xué)角度上講，要求駕駛員能夠迅速、準確識別顯示裝置位置，并且要求操作簡單。儀表板設(shè)計時，體現(xiàn)數(shù)量信息的裝置一般使用數(shù)字顯示儀表設(shè)計，其能迅速讀取且占用面積小；監(jiān)控性能、調(diào)節(jié)性能等裝置使用運動型模擬顯示式儀表，能從指針位置直接判別。信號燈設(shè)計時，要求位置清晰醒目，并根據(jù)目的不同使用不同顏色信號燈進行區(qū)別對待。

（2）在操縱裝置上的運用。汽車設(shè)計中，操縱裝置種類較多分類方法也不盡相同，主要分為手控制和腳控制兩種類型。從人機工程學(xué)角度上講，開關(guān)控制一般采用按鈕、扳鈕和踏鈕，分級控制、粗細調(diào)節(jié)控制常采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)，快速調(diào)節(jié)裝置常采用扳鈕開關(guān)進行操作。對于其他操縱裝置也應(yīng)遵循人機工程學(xué)原理，如手輪適用于微調(diào)、旋塞適用于無級調(diào)節(jié)、鑰匙適用于帶有安全裝置的部件，移動幅度較大且精度較低的部件一般使用曲柄進行操作等。相對于手動控制操縱裝置，腳控制裝置運用較少，如腳踏板裝置。

操縱裝置設(shè)計要盡量滿足人的心理特點和生理特點，并符合大多數(shù)駕駛員的駕駛習慣，如操作力度需按駕駛員的中下限能力進行設(shè)計，運動方向需同汽車的運行狀態(tài)相適應(yīng)，并且盡量利用人體操縱范圍進行設(shè)計。操作裝置的形狀和功能應(yīng)便于識別，且適合人的手或腳進行操作，同時也要適合駕駛員的邏輯和習慣。

（3）在駕駛空間上的運用。汽車駕駛空間設(shè)計主要體現(xiàn)在駕駛艙的設(shè)計上，需綜合考慮人體測量學(xué)、布置空間等因素的影響，通過對駕駛艙的座椅、工作臺、環(huán)境進行人機工程設(shè)計，為駕駛員和乘員提供一個良好的駕駛環(huán)境。根據(jù)顯示裝置和操縱裝置的使用頻次、使用順序、功能、重要性進行分類，對于經(jīng)常使用的裝置盡量置于顯而易見且易觸碰的位置，并能保證迅速而準確地響應(yīng)。

駕駛艙最重要的設(shè)計元素是駕駛座椅，其結(jié)構(gòu)型式以人體測量數(shù)據(jù)為基準，盡量和駕駛員坐姿下各種操作活動范圍相匹配，使駕駛員在駕駛過程保持舒適、穩(wěn)定，并能進行準確控制及操作。優(yōu)秀的駕駛座椅設(shè)計能使駕駛員在駕駛過程中身體得到良好的支持，進而保證駕駛員在駕駛過程中的舒適性。

3　人機工程在汽車制造中的應(yīng)用

在汽車制造過程中，總裝車間設(shè)計是否合理直接關(guān)系到整車的生產(chǎn)效率，人機工程學(xué)在制造過程中發(fā)揮著重大的作用。基于汽車的制造特點，將人機工程學(xué)問題分為四種類型：即工作姿勢是否合理、用力是否合理、高頻次重復(fù)性操作、工作環(huán)境是否合理。其中，前兩種類型容易對人造成累積性損傷，在設(shè)計車間時需重點考慮人機工程在該方面的影響。

汽車整車裝配中，人與設(shè)備是一個不可分割的整體，兩者相互配合、相互協(xié)調(diào)、相互制約。在人機工程設(shè)計過程中，主要用于解決人機工程中的安全、經(jīng)濟、高效問題，特別是關(guān)乎人的工作效率、情緒、健康、安全等問題。因此人機工程的設(shè)計中必須充分考慮到人的因素，反映人的需要，從而在經(jīng)濟、安全的前提下提高生產(chǎn)效率。如總裝車間受安裝空間和安裝高度的限制員工彎腰和仰頭操作較多，車身車間操作焊槍吊具用力較大，涂裝車間夏季噴房溫度高濕度大，沖壓車間的噪聲問題等。

4　結(jié)論

隨著數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用的不斷深入，人機工程應(yīng)用在汽車設(shè)計和汽車制造中的方法也更加精確，人機工程學(xué)將更注重人的信息處理能力，更注重人-機-環(huán)境的完整研究，并運用系統(tǒng)論、信息論等新興學(xué)科來研究該系統(tǒng)，以創(chuàng)造出更適合于人類使用的汽車，使人機工程的綜合效能達到最佳水平。

參考文獻：

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作者簡介：程琳（1987-），女，河北保定人，研究方向：整車總布置。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.063