淺談人機工程在汽車工程中的應(yīng)用

劉廣昌 劉曉亮

長城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心

淺談人機工程在汽車工程中的應(yīng)用

劉廣昌 劉曉亮

長城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心

人機工程在現(xiàn)代汽車設(shè)計制造中有著非常廣泛的應(yīng)用，隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于出行代步的的工具要求越來越高，從而也促進(jìn)了汽車技術(shù)的發(fā)展。因此，人機工程在現(xiàn)代汽車設(shè)計制造中的作用會越來越明顯。本文主要總結(jié)探討了人機工程在汽車總布置設(shè)計中的應(yīng)用，以希望能夠?qū)ζ嚰夹g(shù)的改進(jìn)和研發(fā)提供參考和幫助。

人機工程；汽車總布置；設(shè)計應(yīng)用

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(jì)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(jìn)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(tuán)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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 、汽車人機工程設(shè)計的主要內(nèi)容

“以人為本”已成為汽車發(fā)展和設(shè)計的一個重要概念。 為了實現(xiàn)“以人為本”的汽車的人體工程學(xué)，首先和最重要的司機應(yīng)該是舒適和安全。司機感覺快捷方便 。 由于不同驅(qū)動程序的尺寸差異很大，但是汽車布局的尺寸是固定的，有必要仔細(xì)研究人體工程學(xué)，以確?？刂谱畲蠡瘧?yīng)用的不同駕駛員姿勢舒適度和靈活性要求的手和 腳。例如，在加速器踏板的操作中，駕駛員座位比較高的駕駛員座位高，但是他們在間隙的腿和手臂中的長度非常小，導(dǎo)致嬌小的女人比高的男人更容易接近儀表板。

目前，人體工程學(xué)最常用的物理仿真模型是人體模板，人體模板的大小是人體測量數(shù)據(jù)處理和選擇后的長度。百分位數(shù)目前是世界上更受認(rèn)可的表達(dá)，通常主要百分位數(shù)有三個等級：第五個百分位數(shù)，第50個百分位數(shù); 95個百分位。例如，第95百分位數(shù)表示該尺寸的驅(qū)動器的95%或更多等于或小于該尺寸，剩余的5%高于該尺寸。在汽車人體工程學(xué)中，人類模板的百分位數(shù)主要基于規(guī)劃工具的規(guī)劃參數(shù)和布局特性。例如，第五百分位人類模板通常用于確定手臂的運動范圍和腳踏板的位置，而第95百分位人類模板主要集中于確定內(nèi)部空間的尺寸。

3 、人機工程在汽車制造中的應(yīng)用

3.1 在汽車制造過程中的應(yīng)用

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?；谄嚨闹圃焯攸c，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。

3.2 整車尺寸

汽車設(shè)計的整體布局要充分考慮到人體工程學(xué)原理，需要從內(nèi)到外的布局，首先確定內(nèi)部空間，然后設(shè)計行李箱和發(fā)動機艙，這樣不僅確保了 舒適的汽車和安全性，還要保證整車性能前提下車身尺寸盡可能減小。 例如，如果汽車模型使用第五百分位人類模型，則應(yīng)通過使用橢圓形橢圓形作為前窗的前邊緣和發(fā)動機艙的鼻子下方的盲點來確定車輛的總長度。 后擋風(fēng)玻璃，沿著高點和后部的后備箱另外，前后保險杠還應(yīng)注意滿足規(guī)定。 控制緩沖部分的長度，延長，太短可能造成安全風(fēng)險，太長是浪費。

3.3 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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(zhǔn)，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(jìn)行準(zhǔn)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(jìn)而保證駕駛員在駕駛過程中的舒適性。

4 、我國人機工程在汽車總布置設(shè)計中的發(fā)展趨勢

汽車設(shè)計的目的和主題是汽車的舒適性和安全性。安全和舒適與人密切相關(guān)。因此，人體工程學(xué)在汽車的總體布局設(shè)計中的應(yīng)用已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。美國帶領(lǐng)西方發(fā)達(dá)國家在這方面經(jīng)過多年的探索，在現(xiàn)代中國主要車型的研發(fā)方面取得了很大的成就，基本上是引進(jìn)國外，自主研發(fā)能力相對較弱，國外汽車設(shè)計不能完全適合中國國情，盲目模仿和引進(jìn)國外設(shè)計，不能滿足中國汽車設(shè)計的實際需要，應(yīng)該在學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時，結(jié)合中國的具體情況，旨在滿足中國汽車的需求，中國人體工程學(xué)的發(fā)展要做好以下兩個方面：一是測量人體尺寸數(shù)據(jù)，要充分把握，包括人體尺寸數(shù)據(jù)不僅包括靜態(tài)尺寸，動態(tài)尺寸，還有身高，年齡。

5 、結(jié)束語

綜上所述，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(dá)到最佳水平。

[1]程琳，關(guān)太炎.淺談人機工程在汽車工程中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，01：70.

[2]田天.人機工程在汽車總布置設(shè)計中的應(yīng)用[J].金田，2014，09：441.