启飞汽车

　　摘 要 “以人为本、以人为中心”是当前汽车设计的重心，汽车设计追求的目标和主题是汽车的舒适性、安全性。而安全性与舒适性与人息息相关，所以，人机工程学在汽车总布置设计中的应用得到了越来越多的关注。人机工程学的基本目标是设计的零件能实现用户(司机)和零件(车辆)之间的最佳配合，以这样的方式改善用户的安全性(免受危害、伤害和损失)、舒适性、方便性、高性能和高效率(生产力或日益增加的输入/输出)。

　　关键词 人机工程;汽车总布置设计;应用

　　前言

　　在汽车设计开发过程中，人机工程设计发挥着重要的作用。在进行汽车设计时，设计人员必须根据汽车的市场定位，进行合理的空间布置设计。这不但关系到车内空间的有效利用及提高乘员乘坐的舒适性，并且会影响整车、内外饰的尺寸参数，进而影响整车性能降低了产品的市场竞争力。因此，要获得人性化的汽车产品就必须使用人机工程学进行设计。同样，在汽车制造过程中的作业方式、作业环境也与人机工程息息相关。

　　1 人机的含义

　　“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素，研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中，家庭生活中和闲暇时间内怎样统一考虑工作效率，人的健康，安全和舒适等问题的学科。”

　　人是指操作者或使用者，机泛指人操作或使用的物，可以说一个产品也可以是一个工作空间、一份用户手册甚至是一个软件界面，所有的人造物都可以看作是——机的概念;环境是指人、机所处的周围环境，作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等。人——机——环境系统是指由共处于统一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人-机系统[1]。

　　2 车辆工程领域的人机工程学研究

　　2.1 机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化匹配

　　机动车辆驾驶操纵系统是一种有驾驶员参与的反馈控制系统，其人机界面是典型的第一类人机界面。这类人机界面的优化匹配问题，在人机工程学领域最具有代表性，是人机工程学应当研究和解决的基本技术之一。

　　2.2 机动车辆的行车安全性及车内乘员的人体保护技术

　　机动车辆的撞车、翻车事故是行车安全事故的主要形态，频繁的撞车、翻车事故严重地威胁着人们生命和财产的安全。行车事故是在人―车―环境系统中产生不稳定或不平衡时发生的。

　　2.3 机动车辆乘员的乘坐舒适性

　　机动车辆驾驶员和乘员的乘坐舒适性，主要取决于座椅和人体的人机界面能否为人提供舒适而稳定的坐姿、驾驶员(或乘员)―座椅―车辆系统能否有效地隔离或衰减来自路面不平度的激励而产生的振动，以使驾驶员(或乘员)所承受的全身振动负荷低于规定的限制;驾驶员―座椅―驾驶室系统的几何位置关系能否为驾驶员提供良好的视野和相对于各种操纵机构与显示装置的舒适位置。

　　2.4 机动车辆的噪声控制

　　机动车辆噪声控制的目的是保证车内驾驶员和乘员的耳旁噪声满足人的听力保护允许标准，车外噪声满足动态环境噪声允许标准。

　　2.5 机动车辆内小环境气候的宜人化控制

　　对车内小环境气候宜人化控制的具体要求因机动车辆的类型、使用条件和运行环境的不同而异，依据人的热舒适性评价标准[2]。

　　3 汽车总布置设计中人机工程的应用

　　3.1 整车尺寸

　　汽车总布置设计中要充分考虑人机工程是要求，在布置时要本着由内向外的原则，既首先确定车内空间，而后设计行李箱与发动机舱，做到不但确保乘车人员的舒适性和安全性，而且要确保汽车整体性能的前提下，尽可能减少车体尺寸。如汽车采用第五百分位的人体模型样板时，车辆的整体长度要利用眼椭圆做前风窗下沿和发动机舱前端高点以下的盲区结合后风窗下沿高点和行李箱后端高点以下的盲区情况确定，此外，前后保险杠也要注意达到撞法规的规定。控制缓冲部分的伸出长度，太短容易造成安全隐患，太长则产生浪费。

　　3.2 确定最小离地间隙

　　汽车最小离地间隙的确认，能够为汽车室内空间布置设计提供更加有力的支撑，确认汽车最小离地间隙应结合汽车本身的实际用途参考边石高度的道路建筑规范以及现行关系最小离地间隙标准的规定，综合确定车辆最小离地间隙。

　　3.3 踏板布置

　　由于踏板的使用性比较频繁，因此在布置踏板时要做好长时间操作的舒适性布置，加速踏板未踩下时，要确保踝关节角度大于等于87°，踩到底后踝关节角度要不大于105°。踏板中心高度应该使驾驶员脚部的拇趾点踩在踏板中心位置。加速踏板前后位置在考虑踩踏行程所需的空间后应尽量靠前，以节省空间，加速踏板布置对于操纵舒适性具有重要影响。为了保障驾驶员在踩踏踏板的过程中，踏板的表面能够与驾驶员鞋底有良好的贴合，要结合踏平面角具体确定踏板表面的倾斜角度。当布置完成踏板之后，要对三种百分位驾驶员的下肢舒适性进行研究分析，在研究的过程中对于女性驾驶员要考虑到穿高跟鞋驾驶的情况。

　　3.4 驾驶员设计H点布置

　　由于驾驶员乘坐位置必须与整车尺寸相适应，以保证驾驶员良好的前方视野，在概念设计初期就需要将驾驶员乘坐方案确定下来。保障驾驶员前方视野是驾驶员座位设计的首要条件，确定具有极限人体尺寸驾驶员的乘坐极限位置，据此来确定驾驶员群体的乘坐位置分布范围。驾驶员乘坐位置设计不能脱离整车的外形、尺寸约束和性能要求。驾驶员H点布置方案应该包括驾驶员群体的乘坐位置分布范围。对于具有两向H点调节行程的座椅，正常驾驶时有两个重要的设计H点位置：最前位置和最后位置。对于轿车，身材高大的驾驶员乘坐位置通常偏后、偏下，以便于获得良好的前方上视野、降低顶盖高度和避免进出时腿部与转向盘干涉;身材矮小的驾驶员乘坐位置则偏前、偏上，以满足其前方下视野和操作转向盘要求。H点调节范围(包括水平调节量TL23和TLl8，以及垂直调节量TH17)根据5百分位女子和95百分位男子设计确定。如果调节轨迹为曲线，还要根据其他百分位驾驶员来设计H点位置确定调节轨迹形状。座椅调节机构设计需参照设计H点调节轨迹，其调节范围应大于正常驾驶时设计H点调节范围，例如：座椅调節机构前调极限位置可参照5百分位女子设计H点确定，后调极限位置参照95百分位男子设计H点确定[3]。

　　对于具有四向H点调节行程的座椅，正常驾驶的设计H点调节行程需要根据最前最高位置、最前最低位置、最后最高位置和最后最低位置4个设计H点位置确定。六向调节行程座椅主要用于一些高级轿车上，其调节行程需要根据6个设计H点位置确定。

　　4 结束语

　　综上所述，随着数字化设计应用的不断深入，人机工程应用在汽车设计和汽车制造中的方法也更加精确，人机工程学将更注重人的信息处理能力，更注重人-机-环境的完整研究，并运用系统论、信息论等新兴学科来研究该系统，以创造出更适合于人类使用的汽车，使人机工程的综合效能达到最佳水平。

　　参考文献

　　[1] 马国忠，张学尽.汽车驾驶用座椅的抗疲劳人机工程设计[J].人类工效学，2004，10(3)：34-36.

　　[2] 李鹏.论人机工程学优化在汽车工程中的应用[J].价值工程，2010，29(21)：250-251.

　　[3] 田天.人机工程在汽车总布置设计中的应用[J].金田，2014， (09)：441.