轎車駕駛室操縱裝置的分析設計

吳則旭

摘 要 本文運用人機工程學基本理論對操縱裝置進行設計分析，減少駕駛員操作的疲勞性，提高轎車的主動安全性，使得駕駛員操作方便、舒適、安全。

關鍵詞 駕駛室設計 人機分析 安全

中圖分類號：U463.8 文獻標識碼：A

駕駛室設計是轎車設計中非常重要的部分，設計是否合理直接影響到駕駛員的安全、效率、舒適和健康。本文運用人機工程學基本理論對操縱裝置進行設計分析，減少駕駛員操作的疲勞性，提高轎車的主動安全性，使得駕駛員操作方便、舒適、安全。

1變速桿

對于變速桿的人機分析，主要針對它的高低、前后的位置、手握部分的形狀以及操縱的角度、位移等幾個方面來進行。

1.1位置

變速桿是駕駛員通過前后推拉和左右推拉進行控制，用以改變汽車速度的一種控制桿，它需要較大的力來進行操縱。當人在進行前后推拉或者左右推拉的時候，其施力大小會有所不同。在操縱桿的設計中，為使操作者能有一個較為舒適的控制過程，應盡可能的將操縱桿設置在人能夠有較大施力的位置，并且對于需要使用較大力量操縱的控制桿?？紤]到在不同方式和位置下施力的大小，對控制桿的阻撓力大小進行相應的改變，這樣能減小駕駛員操縱的疲勞度。

1.2形狀

駕駛員在對變速桿進行控制時，是通過手握住來進行操縱。因此，要求變速桿的手握部分的形狀應符合手的生理特點，以使駕駛員手握舒適、施力方便、不產(chǎn)生滑動。從手掌的解剖特征來看，指球肌、大、小魚際是手掌上肌肉最豐富的部位，是手部的天然減震器，而掌心是肌肉最少的部位，指骨間肌和手指部分則是布滿神經(jīng)末梢的部位。因此，操縱器的手柄形狀應使手柄被握住的部位與掌心和指骨間肌之間留有間隙，以改善掌心和指骨間肌集中受力狀態(tài)，保證手掌血液循環(huán)良好，神經(jīng)不受過強壓迫。

用手對操縱器抓握進行控制，有著各種不同的方式，在設計時應根據(jù)各自特點并結合手掌的解剖特征來進行考慮。對于轎車的變速桿，駕駛員一般較多的手的抓握方式。針對這種抓握方式的操縱器的手握部分，可以考慮將它的頂面設計或平面或接近平面的弧面，這樣能夠使它與掌心間留有一定的間隙，從而可以避免對肌肉較少的掌心部位的壓迫。

此外，為了防止操作過程中手的滑動，手握部分不能設計的太光滑，最好能有一定的紋理，這樣可產(chǎn)生一定的摩擦阻力，有利于操作和防止手滑動，但須注意紋理不能過分粗糙，以免影響駕駛員操作時的手感和舒適度。

1.3 操縱角度

在對操縱器的設計中，除了要對它的位置、形狀進行考慮外，還要對控制桿的操縱角度和位移量進行考慮。操縱器的操縱角度和位移量不能太大，因為這樣不僅會占用較大的操作空間，而且會使操作者在進行操縱時由于運動消耗量增大而加快產(chǎn)生疲勞的速度。所以，控制稈的操縱角度和位移量應在一個適宜的范圍內(nèi)。對于控制桿的操縱角度，以300～600為宜，一般不超過900。

2腳踏板的設計與分析

汽車的腳控裝置的作用是在汽車啟動、變速、制動時進行不同功能操作。對汽車腳控操縱裝置進行分析和研究，最主要的是對它們的位置述行考慮。

踏板設計應以人體下肢尺寸和力學參數(shù)為基礎。汽車制動踏板一般為腳懸空式，形狀多采用矩形或橢圓形平面板，其表面應與腳掌充分接觸并具有齒紋，以免蹬踩時滑腳。對轎車來說，踏板與地面的最優(yōu)傾角為300～600，操作時腳掌與小腿的舒適角應為900～950，大、小腿間夾角以950～1350為宜，以1200為最佳。腳踏板適宜的操縱力為80～400N，它的起動阻力一般為35～45N，蹬踏力消除后腳踏板應能自動復位。制動踏板應布置在右腳操縱區(qū)域，以滿足操縱力大、速度快和準確性高的操作要求。

加速踏板的位置是由總體布置確定的，在進行駕駛室設計時，主要是確定加速踏板的傾斜角度，即踏板裝置角 。它直接影響到駕駛員腳的踏平面與水平面的夾角，即踏平面角 （如圖1）。后者決定了駕駛員對加速踏板的控制能力，以及對駕駛員腳部的生理結構是否產(chǎn)生損害。

理想的踏平面角 是由人體踝關節(jié)處的生理結構和座椅的位置決定的，應當使駕駛員既能操作舒適，又便于用力。通過對在設計良好的汽車上獲得的大量的實際數(shù)據(jù)進行分析并用回歸算法進行計算，得出了踏平面角的經(jīng)驗公式：

=78.96-0.015Z-0.0000173Z2，座椅高度在200～500mm范圍內(nèi)時， 的值在65～75度之間，因此可以把加速踏板的設計角度定位70度。

綜上所述，此次設計研究是從人—機關系和人—環(huán)境關系兩個方面對轎車駕駛室操縱裝置進行設計分析，充分考慮人的因素，減少駕駛疲勞，，從而使轎車駕駛室的人一機一環(huán)境系統(tǒng)總體性能達到最優(yōu)。

參考文獻

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