淺談人機工程在汽車工程中的應用

高巖

【摘要】隨著科學技術的進步和社會的發展，汽車作為當今社會常用的交通工具發揮著越來越重要的作用。在未來的汽車設計中，人機工程學將更注重人—機—環境的完整研究，加入更多的以人為本的人性化設計元素，從而設計出更經典的汽車，讓人們的駕乘過程變得更加輕松和愉悅。基于此，本文分析了人機工程在汽車工程中的應用。

【關鍵詞】人機工程；汽車工程；應用

一、人機工程學簡介

人機工程學是第二次世界大戰以后發展起來的一門交叉性、邊緣性學科，主要研究人與機器相互關系的合理方案，即對人的知覺顯示、操作控制、人機系統的設計及其布置、作業系統的組合等進行有效的研究，其目的在于獲得最高效率及作業時感到安全和舒適。國外在應用人機工程學原理進行轎車車身及其附件的設計方面已進行了長期卓有成效的工作，但主要研究成果多集中在提高駕駛舒適性方面。如應用人體H點模型確定車身內部座椅的位置、高度及相關尺寸；根據駕駛員眼橢圓范圍確定風窗玻璃刮掃面積和部位；根據駕駛員的手伸及界面確定操作按紐、儀表板的布置等。然而，轎車車身不僅要滿足乘客的乘座舒適性，更重要的是要保證乘員的安全。從20世紀50年代開始，美、歐、日先后制定了FMVSS、ECE和保安基準法等各種安全法規，美國還于1971年提出實驗安全車（ESV）計劃，通過大量撞車試驗改善車身構造、提高汽車安全性。他們通過在被撞試驗車上安裝“假人”來改進與提高車身保護乘員的能力，使車身結構的布置、強度和剛度分布與乘員或行人被撞部位的身體結構特點相適應，達到事半功倍之效。

二、人機工程在汽車工程中的要求

汽車的設計和開發工作的核心為人性化，即必須以人為中心進行。只有這樣設計出來的汽車才能提升駕駛人員駕車的舒適性、便捷性，并且還能讓駕駛人員在駕車過程中不容易產生疲勞，提升行車的安全性和穩定性。設計人員在進行汽車的設計和開發工作時必須將駕駛人員的各種身材考慮在內，由于汽車的布置方案只有一種，想要保證布置方案更好的適應各種身形的駕駛人員，提升駕駛的舒適性，設計人員必須對人機工程給予足夠的重視，對人機工程作出仔細的研究。

三、人機工程在汽車工程中的應用

（一）外型設計應用

汽車的車身室內設計和外型尺寸必須滿足駕駛員和乘客的人體尺寸要求，很多概念車造型新穎美觀，但是卻無法實現生產或滿足使用要求，所以經典實用的汽車，造型設計創意必須根據人體尺寸的要求，科學合理地優化人機界面，使功能與形式達到完美的結合，從而使汽車整個系統達到最優化。

（二）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儀表板及各種信號燈。從人機工程學角度上講，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。儀表板設計時，體現數量信息的裝置一般使用數字顯示儀表設計，其能迅速讀取且占用面積小；監控性能、調節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。信號燈設計時，要求位置清晰醒目，并根據目的不同使用不同顏色信號燈進行區別對待。

（三）在操縱裝置上的運用

汽車設計中，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。從人機工程學角度上講，開關控制一般采用按鈕、扳鈕和踏鈕，分級控制、粗細調節控制常采用旋轉開關，快速調節裝置常采用扳鈕開關進行操作。對于其他操縱裝置也應遵循人機工程學原理，如手輪適用于微調、旋塞適用于無級調節、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。

操縱裝置設計要盡量滿足人的心理特點和生理特點，并符合大多數駕駛員的駕駛習慣，如操作力度需按駕駛員的中下限能力進行設計，運動方向需同汽車的運行狀態相適應，并且盡量利用人體操縱范圍進行設計。操作裝置的形狀和功能應便于識別，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。

（四）方向盤的設計

在汽車內部設計中，方向盤一般為圓盤形，它符合人們的使用習慣，直徑一般在Φ19mm～Φ28mm之間。圓形方向盤的結構相對簡單，加工工藝性能較好，操控比較方便，更適合于轉向角幅度較大的轉向系，它使駕駛員有較好的路感和控制感，操縱方便。方向盤上還綜合了若干功能，包括音響控制鍵、車載電話、懸掛調節鍵等。多功能方向盤的設計，使駕駛員可以直接完成對應作業而手卻不用離開方向盤，有利于避免在駕駛過程中因分心而引發交通事故。確定方向盤布置的因素有：（1）方向盤盤傾角和最大直徑；（2）方向盤與坐墊表面的最小距離；（3）方向盤最后邊緣到人軀干中心線的最小距離；（4）方向盤最下邊緣與人體大腿中心線以及座椅靠背的最小距離。

總之，根據人機工程學的方法和理論，使設計的汽車更人性化，操縱更舒適、更便捷和更安全，進一步加強對其的研究非常有必要。

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