人因工程學在汽車中的應用

張君玉

摘 要：人因工程學是一門主要的工程技術學科，是研究人和機器、環境的相互作用及其合理性結合，設計的機器能適合人的身體、生理等特點，以提高生產率、安全性、舒適性、有效性。本文首要針對人因工程在汽車中的應用理論與原則進行闡述，對汽車車身內部的布局設計，安全性，座椅的舒適性進行人因工程學的剖析以及對方向盤的多個結構方面進行人因設計。

關鍵詞：人因工程；汽車車身內部的布置設計；座椅的舒適性；方向盤；人因設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.189

隨著人們生活品位的提高以及人們消費意識和生活方式的改變，汽車不在是有四個輪子的會運動常見的簡單交通工具，而是成為了人們享受生活的載體，設計者越來越注重用戶的感受。

人因工程在汽車產品中的研究和應用，對確保車內人員的安全性、改良駕駛員的勞動條件、提高汽車內部的舒適性和汽車的運行效率都具有顯著的作用。在駕駛員-汽車-環境系統中，駕駛員是人因工程研究的核心對象。隨著汽車的功率和速率不斷增加，發動機技術以及自動化水平的不斷提高，汽車工業在世界獲得長足的發展。駕駛員希望汽車的設計者能在每一處設計中都能夠表現出人文的關懷。這就使得應用人因工程學的原理設計汽車更為突出。應用人機系統進行設計可以滿足汽車的乘坐安逸性，駕駛安全性和操作敏捷性。在汽車的開發設計過程中，人因工程學的大量應用對于中國汽車企業的發展具有重要的意義。

1 汽車車身內部的布局設計

結合人因工程學進行車身總布置設計是現代汽車企業成功研發新車型的關鍵， 在確定座椅位置時，人體H點是一個重要的參考點。H點是二維或三維人體模型樣板中人體的軀干與大腿的交接點，H點決定了駕駛員的操縱舒適性，安全性和操縱視野等。汽車車身內部布置一般采用“以人為中心”的設計思想，駕駛員以正常姿勢入座后，測取人體的特征點（汽車駕駛員的眼睛，頭部，胯部，膝部等），供汽車內部布置使用。對于汽車的安全性車身結構，采取整體的觀點，既有主動安全又有被動安全，所以智能駕駛信息系統至關重要。可以估計在以后的汽車設計中人機工程原理將廣泛應用。

2 汽車座椅的設計

駕駛用汽車座椅的特點是作業空間狹小，座椅利用率時間較長，駕駛員操作頻繁等。因此要求座椅的最大特點是坐姿狀態下的舒適性和安裝在方便于駕駛員工作的位置上，使駕駛員能夠獲得最佳視野并易于控制踏板，方向盤，手剎等操縱件。所以，設計出被人們認可的舒適座椅是一項艱巨而又繁瑣的項目。為了達到此目的，設計者要想設計出理想的汽車座椅必須根據人因工程學的原理，并充分考慮人體尺寸、人體重量、人體的壓力分布以及乘坐的姿勢等因素。

設計出安全、舒適的汽車座椅必須滿足以下三點：

（1）座椅的大小最好根據人體側量學的數據進行確定，讓司機有一個合適的坐姿。調研各個國家駕駛員的身高情況如下：在法國、意大利和西班牙等高身材國家中，男性司機的身高指數為191-196cm，女性司機的平均身高155-160cm；中國男性司機平均身高為170cm，女性司機平均身高為156cm。根據這些數字可作為設計司機座位的重要依據，并且座椅靠背與垂線的角度150°-300°為宜。

（2）為了保證坐墊上合理的壓力分布，坐墊應該平坦。過硬的坐墊常常讓駕駛人員感覺渾身疼痛，全身肌肉受力不均，會致使腰背疾病發生。過于松軟的椅子，會增添身體的不穩定性，并且不容易轉變駕駛者的身形變化。適合駕駛員的坐墊與椅背在設計時應確保人體脊背部位的合理支撐。

（3）座椅的減震功能受原料的制約，采用適合的座椅減震原料可以降低座椅的振動傳遞率，提高其穩定性。座椅的構造在不同程度上也影響其舒適性。因為脊柱具備忍耐較強的縱向震動的能力，所以在設計座椅時必須使其具備抵擋橫向震動的能力，將靠背雙側與椅面外形雙側稍隆起，使人感覺乘坐舒適同時座椅的原料也要有散熱，吸潮的功能，防止滑動。

3 方向盤的分析設計

與汽車的其他部件相比，方向盤的轉變不是很大。所以本文應用人因工程學從方向盤的外形、尺寸、顏色等方面進行分析和設計。

（1）方向盤的外形應該和司機的手及身體相適應。最初，方向盤的靈感來自于輪船的方向舵，圓環的形狀有利于快速、流暢地改變方向并且人手握的外形呈圓弧形。因此，現在常見的家用汽車的方向盤基本都是圓弧形，但隨著設計者的創新，有些汽車方向盤下方的圓弧（普通方向盤）改成平底方形盤（運動方向盤），它能夠增加駕駛者的空間和駕駛時的手感并且在打方向盤時，其底部可以作為方向盤圈數的參考。圓形方向盤在操作的過程中，手腕與手臂受力均勻，不至于使駕駛員勞累而產生安全隱患。

（2）方向盤的尺寸設計是否合理直接決定司機操作的穩定性與靈活性。方向盤的圓盤截面尺寸應以手掌可全部握緊為基準，較大的方向盤直徑會占用較大的駕駛空間，不利于駕駛者進出汽車并且會降低手的持握力，降低作業的速度。長時間還會造成人的指端骨彎曲，極易疲勞從而降低效率；較小的方向盤直徑在轉向時需要付出較大的力，不容易操作。據調查方向盤的直徑尺寸在365mm-385mm最為適宜，手握方向盤的直徑宜取在30mm-50mm。當安全氣囊裝配在方向盤的中間時，方向盤的長短應將增大，應用人因工程學原理的設計，在方向盤與發泡之間添加一個氣囊層，用壓縮機打入氣體擴大體積增大尺寸。

（3）使用熒光材料的方向盤保護套可以在晚上發出很好的光亮，熒光材料可以吸收一定波長的光，立刻向外發出不同波長的光使駕駛員在夜間駕駛行車時更加安全方便。方向盤外觀可以按客戶預定的圖形嵌入熒光材料，使方向盤能夠在夜間發亮。

隨著時代的發展和技術的進步，人因工程在汽車中的運用越來越廣泛。這也是人們消費觀念的轉變和生活質量不斷提高的必然要求。汽車設計者充分運用人因工程學的設計理念，服務于社會，這是他們不懈追求的目標。我相信符合人體條件和大眾要求的產品在未來的生活中有更廣闊的空間。

參考文獻：

[1]曹靈芝，殷復鵬.人因工程在汽車產品中的應用調查與分析[C].第十七屆國際工效學大會暨中國人類工效學學會成立20周年慶祝大會，北京，2009.

[2]汽車中的人因工程學[D].2012.

[3]陳峰，徐琴.座椅的人因工程分析[J].科技信息（學術研究），2007.

[4]許英，朱序璋，楊宏剛，郭琳.汽車駕駛座椅的人機工程學設計[J].機電產品開發與創新，2008.

[5]張希可.乘用車方向盤的人性化設計研究[D].陜西科技大學，2009

[6]張爽.汽車方向盤的演變分析[D].東北大學，2008.