眼橢圓在工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉美虎

摘 要：文章主要分析了工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)中的現(xiàn)存問(wèn)題，對(duì)工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)涉及的主要內(nèi)容進(jìn)行闡述，并且探究眼橢圓在工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，并為其提供更符合人機(jī)工程原理的儀表板設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：眼橢圓；工程機(jī)械；儀表板；應(yīng)用設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH-3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0104-02

工程機(jī)械的按鈕以及信息顯示的集中地位在于儀表板，它除了具有較多基礎(chǔ)性功能之外，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)注重操作人員與機(jī)械之間的協(xié)調(diào)性。符合人機(jī)工程原理的儀表板設(shè)計(jì)，能夠使得操作人員更加舒適。如果在設(shè)計(jì)時(shí)沒有按照人機(jī)工程的相關(guān)原理，那么就會(huì)提升駕駛員操作的不適感，易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。因此在進(jìn)行工程機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重儀表板的重要性，本文通過(guò)分析目前工程機(jī)械儀表板的設(shè)計(jì)，結(jié)合人機(jī)工程的相關(guān)理論，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的策略研究。

1 儀表板設(shè)計(jì)的現(xiàn)存問(wèn)題

通過(guò)對(duì)我國(guó)生產(chǎn)的工程機(jī)械儀表板的調(diào)查研究，總結(jié)出現(xiàn)階段我國(guó)的儀表板設(shè)計(jì)存在以下問(wèn)題：

（1）大多數(shù)儀表板都是使用鋼板將各種儀表進(jìn)行組裝，具有生硬簡(jiǎn)陋的造型，極其不符合駕駛室的整體造型設(shè)計(jì)。

（2）在進(jìn)行方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，駕駛員觀察儀表的視線被方向盤的輪輻以及輪轂所阻擋，這樣就使得人機(jī)之間的信息傳遞受到影響。

（3）駕駛員具有較小的儀表觀察視角，這會(huì)使駕駛員的判斷受到影響。

（4）操作按鈕以及儀表的設(shè)計(jì)感不強(qiáng)，并具有混亂的分布位置。

基于以上現(xiàn)狀，為了駕駛員的疲勞感得到緩解，因此在設(shè)計(jì)儀表板時(shí)需要注重視野性能以及舒適的操作感，布局應(yīng)當(dāng)注重主次分明，儀表板要具有強(qiáng)大的功能，以上設(shè)計(jì)元素是現(xiàn)階段工程機(jī)械儀表板的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

2 工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（1）在確定駕駛室的尺寸大小以及整體布局之后，才能進(jìn)行儀表板的布置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意較多的參數(shù)：首先就是座椅的參考點(diǎn)，眼橢圓的定位，駕駛室寬度的設(shè)計(jì)，擋風(fēng)玻璃尺寸的設(shè)計(jì)，確定腳踏板的位置以及方向盤的位置，應(yīng)當(dāng)在儀表板上設(shè)計(jì)手動(dòng)開關(guān)以及儀表的位置，最后還要設(shè)計(jì)報(bào)警裝置的位置。

（2）確定儀表板的區(qū)域布置，在確定儀表板的高度時(shí)，可以通過(guò)駕駛室座椅以及駕駛室的寬度來(lái)確定；在確定儀表板的長(zhǎng)度時(shí)，可以通過(guò)防風(fēng)玻璃的尺寸在確定。

（3）顯示儀表的設(shè)計(jì)，在確定顯示儀表的位置時(shí)，可以通過(guò)儀表的使用頻率以及視野性確定。在設(shè)計(jì)按鈕的位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照駕駛員的最佳舒適度在設(shè)計(jì)。

（4）應(yīng)當(dāng)在儀表板的下方設(shè)計(jì)一定的空間，這樣不僅可以維護(hù)駕駛員的安全，也比較符合人體需要，在設(shè)計(jì)時(shí)可以按照人體模型來(lái)進(jìn)行儀表板的布置。

3 布置工程機(jī)械儀表板

3.1 進(jìn)行眼橢圓定位

步驟一：確定座椅的各項(xiàng)參數(shù)，座椅前后的移動(dòng)范圍設(shè)置為L(zhǎng)23，靠背傾角L40，坐標(biāo)為H，W9為方向盤直徑。

步驟二：確定H點(diǎn)與座椅參考點(diǎn)的相對(duì)位置。

步驟三：先確定參考點(diǎn)，之后確定眼橢圓的中心位置。

步驟四：在進(jìn)行眼橢圓中心位置的確定時(shí)可以參考以下公式：

步驟五：確定眼橢圓的尺寸，在確定眼橢圓的尺寸時(shí)可以利用L23進(jìn)行選取，座椅前后的移動(dòng)范圍設(shè)置為L(zhǎng)23，按照相應(yīng)的尺寸數(shù)據(jù)就可以確定眼橢圓的軸，這樣就確定了側(cè)視圖上眼橢圓的中心位置。

3.2 儀表板的位置設(shè)計(jì)

在操作和運(yùn)行工程機(jī)械時(shí)，駕駛員需要時(shí)刻注意儀表板的變化情況，并且還想注意報(bào)警裝置的警示情況，這樣才能獲得實(shí)際工作的情況。所以，在進(jìn)行操作時(shí)，駕駛員對(duì)儀表板顯示的數(shù)據(jù)信息具有嚴(yán)格的要求。根據(jù)人機(jī)工程的相關(guān)理論顯示：人在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，要想將誤差降到最低，應(yīng)當(dāng)從儀表正對(duì)面進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，如果在讀取數(shù)據(jù)時(shí)采用斜看方式，將會(huì)提升數(shù)據(jù)讀取的誤差率。在設(shè)計(jì)儀表時(shí)，需要將其設(shè)計(jì)在最顯眼的位置，盡量將儀表盤以及警示燈設(shè)計(jì)在駕駛員的正前方，這樣能夠使駕駛員時(shí)刻掌握工作情況。有關(guān)調(diào)查研究報(bào)告結(jié)果顯示：如果被觀察物體與人體視線保持垂直時(shí)，這樣就會(huì)降低誤差，因此在設(shè)計(jì)儀表板時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其位置設(shè)計(jì)在與駕駛員視線的角度在90°，最小角度也應(yīng)當(dāng)超過(guò)60°。在對(duì)駕駛室儀表板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)相關(guān)尺寸之間的關(guān)系，這樣才能準(zhǔn)確設(shè)定目視距離。駕駛員最易注意的地方應(yīng)當(dāng)是儀表板，這就需要將其設(shè)計(jì)在顯眼的位置，但是在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意，儀表板的設(shè)計(jì)不能影響駕駛員的前方視野，這就需要控制儀表板的上端位置，應(yīng)當(dāng)?shù)陀谝曇捌矫妗?/p>

3.3 設(shè)計(jì)儀表區(qū)

（1）確定儀表板的中心，需要測(cè)量?jī)x表板的目視距離（眼橢球中心與儀表板中心的距離），根據(jù)有關(guān)資料的數(shù)據(jù)顯示，儀表板最大目視距離可以達(dá)到71厘米，55厘米為最佳視距。

（2）確定儀表的可視程度。在觀察儀表時(shí)，駕駛員的時(shí)間可能會(huì)受到方向盤的影響。儀表盤上會(huì)影印出方向盤的輪廓陰影，就會(huì)造成駕駛員視線盲區(qū)，這樣就阻礙了人機(jī)之間的信息傳遞。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，需要?jiǎng)澏ǚ较虮P的盲區(qū)范圍，盡量避免在其范圍之內(nèi)設(shè)計(jì)儀表，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

首先就是確定單眼盲區(qū)：分別使用左眼和右眼進(jìn)行物體觀察，這是因?yàn)樽笱塾已鄣拿^(qū)范圍具有一定的誤差。以左眼觀察舉例，在方向盤的班輪元做一系列內(nèi)外切線，儀表板的平面范圍與內(nèi)外切線所形成的區(qū)域，就是左眼的盲區(qū)，根據(jù)以上測(cè)定方式可以確定右眼的盲區(qū)范圍。

其次就是特征盲區(qū)：使用雙眼進(jìn)行觀察，視線遭受障礙物的阻擋會(huì)出現(xiàn)雙眼的盲區(qū)范圍，這種盲區(qū)范圍也成為特征障礙盲區(qū)。

確定輪轂形成的盲區(qū)：在方向盤的輪轂中心向駕駛員兩眼的下端作切線，取兩眼的切點(diǎn)作為眼點(diǎn)，這樣就能確定輪轂形成的盲區(qū)。

在方向盤的上輪緣找取中心點(diǎn)，作兩眼之間的切線，儀表板的平面區(qū)域與該切線具有較多的交點(diǎn)，這些交點(diǎn)所形成的橢圓線閉合曲線。endprint

4 操縱以及操縱顯示的設(shè)計(jì)

4.1 確定駕駛員的手伸以及界面

決定駕駛員操作的簡(jiǎn)便性以及安全性的一個(gè)重要因素就是操縱性關(guān)系。駕駛員在進(jìn)行操作時(shí)，會(huì)受到方向盤的限制，也相應(yīng)限制了駕駛員的伸及能力，其次就是駕駛室的內(nèi)部空間也會(huì)影響駕駛員的伸及能力。按照相關(guān)資料的研究結(jié)果顯示，限制駕駛員伸及能力的影響因素主要表現(xiàn)在九個(gè)方面，在完成駕駛室的總社設(shè)計(jì)之后，才能進(jìn)行儀表板的設(shè)計(jì)布置，因此影響駕駛員伸及能力的九個(gè)方面的設(shè)計(jì)布置在儀表板布置之前就已經(jīng)完成。按照國(guó)際上對(duì)于駕駛室設(shè)定的相關(guān)規(guī)定，制定出標(biāo)準(zhǔn)的駕駛員伸及能力以及界面范圍。

4.2 設(shè)計(jì)顯示以及操縱裝置

在完成駕駛員伸及能力和界面范圍以及儀表板的中心位置確定后，在設(shè)計(jì)顯示以及操縱裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下方面：

（1）盡量將儀表板上的操作按鈕設(shè)計(jì)成模塊樣式，并按照功能進(jìn)行詳細(xì)劃分，以方向盤為中心，區(qū)分不同功能的開關(guān)，將其設(shè)計(jì)成左右分開樣式，這樣能夠較低操作的誤差。

（2）在設(shè)計(jì)常用開關(guān)時(shí)，比如前后燈的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計(jì)在駕駛員伸及能力和界面范圍內(nèi)；在設(shè)計(jì)備用開關(guān)時(shí)，例如雨刮器的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計(jì)在觸手可及的位置。

（3）在設(shè)計(jì)儀表板上的各種開關(guān)按鈕時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其與方向盤的距離控制在50厘米左右的位置。

（4）在設(shè)計(jì)儀表板上的各項(xiàng)操作按鈕時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其尺寸，按壓力度以及操作方式應(yīng)當(dāng)達(dá)到最佳操作舒適度，務(wù)必要符合人機(jī)工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（5）在進(jìn)行儀表的設(shè)計(jì)師，應(yīng)當(dāng)按照信息的重要程度進(jìn)行排列分布，這樣能夠使駕駛員在時(shí)間規(guī)定范圍內(nèi)，完成工作任務(wù)。

4.3 設(shè)計(jì)顯示以及操作

根據(jù)4.2的分析結(jié)果。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)要注重報(bào)警裝置，操作按鈕以及儀表的布置。設(shè)計(jì)儀表板時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行區(qū)域的劃分，主要包括傳動(dòng)系儀表、監(jiān)控報(bào)警區(qū)以及發(fā)動(dòng)機(jī)儀表等。

5 結(jié)束語(yǔ)

在設(shè)計(jì)工程機(jī)械駕駛室時(shí)，最重要的部分之一就是進(jìn)行儀表板的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)儀表板時(shí)，如果遵循人機(jī)工程的相關(guān)原理，將會(huì)大幅度緩解駕駛員的操作疲勞，能夠使得操作人員更加舒適，提升安全操作。本文主要分析了工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)中的現(xiàn)存問(wèn)題，并且探究眼橢圓在工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，并為其提供更符合人機(jī)工程原理的儀表板設(shè)計(jì)方法，此方式可以普遍運(yùn)用于其他工程機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)。

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