關于人機工程在汽車總布置設計中的應用分析

方超

綠馳汽車科技(上海)有限公司 上海市 201799

1 人機工程的具體含義和其涵蓋的內容

人機工程又叫人文工程，它是基于人體需求而產生的一種新興學科，人機工程主要為了人體的心理和生理的舒適性做出機械部件與人類使用工具的規(guī)范性調整。它不僅在汽車領域使用廣泛，更在人文領域、裝修領域、航天領域等方面均具有廣泛的應用。但是人機工程誕生的時間并不長，所以我們對人機工程的理解和具體實踐還具有一定的缺陷，這就需要我們對此加強思考。首先在汽車制造領域，駕駛員在汽車內部空間的舒適性和安全性就要注重考慮。它不僅要求人體的腿部和上肢部位都有充足的空間進行運動，并且要求人身體的活動空間在對車輛的操控上可以發(fā)的上力，不能讓人體在車輛內部空間內產生使不上力的情況，從而降低了出現事故的風險，并且在駕駛員長時間駕駛或駕駛頻率頻繁的駕駛疲勞感和壓抑感得到了充分的緩解。這是一項對人體的生理和心理都起到促進效果的工程。其次就是在人文方面上的涵蓋，在人文方面上人機工程主要是汽車內部空間設計和座椅設計更加人性化，具體指的就是讓消費者實用和舒心。很多汽車在座椅設計和空間設計上華而不實，功能強大但壓縮了人活動的空間，有的功能看似高端但很雞肋，這就需要人機工程的具體設計。最后就是人機工程在各個領域上應用的原則就是秉承人文關懷和人文思想，以主體為人進行細致的設計和制造。這些就是人機工程主要的涵蓋內容。

2 在汽車總布置設計中人機工程主要涵蓋的方面

2.1 對汽車人機工程設計工作中主要任務和相關要求的簡要分析

在汽車設計中首先就是要以人為核心，讓人感到舒適和放松，其次才是汽車的性能和質量分析，這就是人機工程在汽車設計工作中最主要的任務。首先在座椅的設計上，座椅的設計首先要滿足人文精神的要求，不能奇形怪狀，不能為了節(jié)省預算而以次充好，不能為了突出造型設計而違反人體工程學的理論。更不能為了突出功能的強大而影響了整個座椅的乘坐舒適性。其次就是在汽車內部空間設計上，汽車內部空間首先要滿足人體活動的需求，不能為節(jié)省汽車體積而壓縮駕駛員活動的空間，因為空間一旦狹小，駕駛員會產生一種束縛感，不能有效的放松和活動，在長時間駕駛后易造成事故的發(fā)生。并且汽車內部空間要滿足人機工程學中的空間位置理論，該大的地方大，該小的地方小，充分利用好每一份空間。最后就是在汽車操作工具上的設計，一輛汽車最主要的操作工具包括方向盤、踏板、擋桿等。方向盤首先不能高出車輛前置平臺，以免影響視線，其次不能低過胸部，這樣會造成人體發(fā)力的匱乏。而踏板的設計應滿足人體腿部發(fā)力的規(guī)律，在人體腿部發(fā)力過程中產生不同力大小的各個節(jié)點要在踏板設計中做出相應的體現，腿部發(fā)力小的距離，踏板的制動性和充能性要加強，在腿部發(fā)力大的距離，踏板的制動性和充能性要減弱。以讓駕駛員更好的操控汽車。最后就是擋桿的設計，不論自動擋汽車還是手動擋汽車都會有擋位，所以擋位要在人體手臂的發(fā)力范圍進行設計，最好就是安裝在人體手臂最舒適的發(fā)力范圍，當然這和座椅的位置和形狀也有一定的關系，這就在下文探討。

2.2 對人體模板及百分位相關內容的簡要分析

人機工程在汽車總裝置設計中對人體模板及百分位的調整主要分為三種：即百分之五、百分之五十、百分之九十五。但人體模板的百分位具體是什么呢？研究人員對人體數據進行測量之后，就能結合這些數據制造出具有標準人體尺寸的人體模板。什么是百分位呢？ 百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統計對象總人數的百分比。就拿百分之五百分位而言，百分之五百分位代表著人類可以對汽車使用的群體中有百分之五滿足該項的設計，其他人的體型會比設計的體型更加的高大。同樣的百分之五十百分位就是群體中有百分之五十的人滿足該設計，其他人的體型要比設計的體型要大。百分之九十五百分位就是群體中有百分之九十五以上的人滿足設計的要求，其他人的身形要比設計的大。

3 對汽車開發(fā)過程中人機工程設計相關方法的簡要分析

3.1 對前期開發(fā)內容的簡要分析

汽車開發(fā)過程中人機工程的設計方法在前期開發(fā)的內容主要包括兩點。第一點就是對汽車使用群體的調研，因為我們需要百分位去設計汽車的空間和座椅，所以首先要對汽車使用群體的體型、臂長、腿長進行細致的統計和概括，來滿足百分位設計中的需求。另一點就是對汽車使用群體對汽車座椅及空間的期望進行調研，以市場經濟的需求為設計汽車重要的標準，以滿足汽車在生產后的銷售情況。

3.2 對整車尺寸的簡要分析

汽車有大有小，長短、寬窄、高低各部相同。像SUV等體積較大的車，由于空間充足，可以不用在考慮駕駛員空間的情況下進行舒適性和安全性的調解。但是也有一部分緊湊型轎車，甚至兩廂車、跑車。它們汽車內部的空間很狹小，所以不得不在空間的充分利用上來滿足人文精神對汽車內部空間和尺寸的需求，在空間體積允許的條件下增加駕駛員的舒適性和安全性。

3.3 對最小離地間隙確定的簡要分析

車輛最小離地間隙包括底盤的高度、出氣口的高度以及可通過右后方路邊石的最小間隙。車輛最小間隙是車輛總體穩(wěn)定性的保證，也是車輛允許通過何種路面的唯一指標。最小離地間隙高的車可通過的路面多，但是車輛的穩(wěn)定性就會受到影響，所以就要增加汽車的抓地力和減震效果，并且增加車輛的馬力。而最小離地間隙小的車輛，底盤較低，視線被遮擋的情況很易發(fā)生，所以就要相對的提高座椅的高度來彌補底盤高度的減少，以免駕駛員視線受到阻礙。

3.4 對乘員設計基準點R和座椅調整尺度的簡要分析

設計人員在確定設計基準點 R 的過程中要結合第九十五百分位二維 H 點人體模板。設計人員要先尋找合理的地板平面線，通常要將其設計成為水平線。要將加速踏板上的H點人體模板上的腳跟點當成基準點，將地毯壓縮之后厚度為15毫米，還要將座墊和靠背的實際壓縮量考慮在內。

3.5 對汽車腳踏板布置設計的簡要分析

汽車腳踏板的布置設計主要分為兩種，一種是自動擋汽車、一種是手動擋汽車。首先要考慮兩種汽車的共同之處，就是在汽車腳踏板布置設計中要符合人類腿部運動的規(guī)律，避免在一定時間內踩踏就會造成腿部肌肉酸軟，造成事故的隱患。同樣要在腳踩相對距離對汽車的控制要隨腿部發(fā)力的規(guī)律進行改變。其次就是自動擋汽車，自動擋汽車由于使用單腳操作，兩個踏板的距離應該以腳底為軸，腳長為半徑畫圓，在圓的弧面上設計兩個踏板的受力點，方便駕駛員的操作。而手動擋汽車右腳踏板的使用與自動擋汽車相似，左腳的距離應保持人體最自然的左右腿距離，減緩疲勞的發(fā)生。

4 結語

當今科學技術發(fā)展迅速，其中包括計算機技術和數字技術，在人機工程已經在汽車布置設計中發(fā)揮了巨大的作用的時候，我們需要它變得更加準確。未來的人機工程正在向著信息處理能力的方向發(fā)展，圍繞著人—機—環(huán)境不斷完善。綜上所述，汽車總布置設計中的人機化正是順應現代社會發(fā)展、生產需求的產物。它推動了生產力的增加，節(jié)約了人力成本，規(guī)范了產品的標準，更是促進了整個社會的進步。所以汽車總布置設計中的人機化的快速發(fā)展正是推進汽車制造領域一次新的革命的關鍵所在。