浅谈人机工程在汽车工程中的应用

程　琳,关太炎（长城汽车股份有限公司,河北　保定　071000）



浅谈人机工程在汽车工程中的应用

程琳,关太炎
（长城汽车股份有限公司,河北保定071000）

摘 要：人机工程作为汽车设计开发过程中的重要工具，在现代汽车设计制造业中得到了广泛的应用。随着技术的不断进步，人们已经不能满足于汽车的代步功能，对汽车的人性化设计提出了更高的要求。本文从人机工程学角度出发，对人机工程在汽车设计和汽车制造中的应用进行了论述。

关键词：人机工程；汽车设计；汽车制造；应用

0　前言

随着科学技术的进步和社会的发展，汽车作为当今社会常用的交通工具发挥着越来越重要的作用。近年来，消费者对汽车的操纵稳定性、乘坐舒适性提出了更高的要求。若解决此类问题就应用到了人机交互原理，这样由原来纯粹的汽车研究转向了人与汽车配合上来，一门新兴的学科即人机工程应运而生。

人机工程既是一种设计理论，也是一种系统评价技术，主要是运用科学理论方法来处理人、机、环境三大因素之间的关系。汽车工程主要涉及到汽车设计和汽车制造两个方面，其中汽车设计主要从乘坐舒适性、操纵方便性、目视装置便捷性进行人机工程设计，汽车制造则使用人机工程学解决整车装配中的高频重复性操作、工作环境差等问题。

1　人机工程概述

人机工程是一门新兴的边缘学科起源于20世纪50年代，以人的心理、生理特点为基本出发点，用于研究人、机、环境之间的相互关系和相互作用。人机工程学主要从人-机-环境之间的相互关系出发，创造最佳的作业环境与设备，保证人在工作环境中减少失误和疲劳，进而提高工作效率。人机工程学主要用于协调人、机器和环境三者之间的关系，涉及生理学、心理学、医学、人体测量学等多个工程领域，通过各学科知识的运用，来指导人对工作方式、工作环境的改造，创造安全、健康、舒适的作业方式。目前，人机工程学领域的研究主要包括以下几个方面：人与机、环境、生态之间的关系；人的特性模型、人机系统定量描述人际关系；团体行为、组织行为、心理状态等。

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。

2　人机工程学在汽车设计上的运用

（1）在显示装置上的运用。目前，汽车上显示装置主要为乘员舱内仪表板及各种信号灯。从人机工程学角度上讲，要求驾驶员能够迅速、准确识别显示装置位置，并且要求操作简单。仪表板设计时，体现数量信息的装置一般使用数字显示仪表设计，其能迅速读取且占用面积小；监控性能、调节性能等装置使用运动型模拟显示式仪表，能从指针位置直接判别。信号灯设计时，要求位置清晰醒目，并根据目的不同使用不同颜色信号灯进行区别对待。

（2）在操纵装置上的运用。汽车设计中，操纵装置种类较多分类方法也不尽相同，主要分为手控制和脚控制两种类型。从人机工程学角度上讲，开关控制一般采用按钮、扳钮和踏钮，分级控制、粗细调节控制常采用旋转开关，快速调节装置常采用扳钮开关进行操作。对于其他操纵装置也应遵循人机工程学原理，如手轮适用于微调、旋塞适用于无级调节、钥匙适用于带有安全装置的部件，移动幅度较大且精度较低的部件一般使用曲柄进行操作等。相对于手动控制操纵装置，脚控制装置运用较少，如脚踏板装置。

操纵装置设计要尽量满足人的心理特点和生理特点，并符合大多数驾驶员的驾驶习惯，如操作力度需按驾驶员的中下限能力进行设计，运动方向需同汽车的运行状态相适应，并且尽量利用人体操纵范围进行设计。操作装置的形状和功能应便于识别，且适合人的手或脚进行操作，同时也要适合驾驶员的逻辑和习惯。

（3）在驾驶空间上的运用。汽车驾驶空间设计主要体现在驾驶舱的设计上，需综合考虑人体测量学、布置空间等因素的影响，通过对驾驶舱的座椅、工作台、环境进行人机工程设计，为驾驶员和乘员提供一个良好的驾驶环境。根据显示装置和操纵装置的使用频次、使用顺序、功能、重要性进行分类，对于经常使用的装置尽量置于显而易见且易触碰的位置，并能保证迅速而准确地响应。

驾驶舱最重要的设计元素是驾驶座椅，其结构型式以人体测量数据为基准，尽量和驾驶员坐姿下各种操作活动范围相匹配，使驾驶员在驾驶过程保持舒适、稳定，并能进行准确控制及操作。优秀的驾驶座椅设计能使驾驶员在驾驶过程中身体得到良好的支持，进而保证驾驶员在驾驶过程中的舒适性。

3　人机工程在汽车制造中的应用

在汽车制造过程中，总装车间设计是否合理直接关系到整车的生产效率，人机工程学在制造过程中发挥着重大的作用。基于汽车的制造特点，将人机工程学问题分为四种类型：即工作姿势是否合理、用力是否合理、高频次重复性操作、工作环境是否合理。其中，前两种类型容易对人造成累积性损伤，在设计车间时需重点考虑人机工程在该方面的影响。

汽车整车装配中，人与设备是一个不可分割的整体，两者相互配合、相互协调、相互制约。在人机工程设计过程中，主要用于解决人机工程中的安全、经济、高效问题，特别是关乎人的工作效率、情绪、健康、安全等问题。因此人机工程的设计中必须充分考虑到人的因素，反映人的需要，从而在经济、安全的前提下提高生产效率。如总装车间受安装空间和安装高度的限制员工弯腰和仰头操作较多，车身车间操作焊枪吊具用力较大，涂装车间夏季喷房温度高湿度大，冲压车间的噪声问题等。

4　结论

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]江建，张文明.人机工程学在车辆安全性设计中的应用[J].拖拉机与农用运输车,2008(05).

[2]张立斌.人机工程学及其在汽车设计中的应用[J].汽车运用,2009(07).

[3]赵占西，王小妍，于洽.人机工程学应用研究综述[J].人类工效学,2009(06).

作者简介：程琳（1987-），女，河北保定人，研究方向：整车总布置。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.063