浅谈人机工程在汽车工程中的应用

刘广昌 刘晓亮

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心

浅谈人机工程在汽车工程中的应用

刘广昌 刘晓亮

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心

人机工程在现代汽车设计制造中有着非常广泛的应用，随着社会的不断发展，人们对于出行代步的的工具要求越来越高，从而也促进了汽车技术的发展。因此，人机工程在现代汽车设计制造中的作用会越来越明显。本文主要总结探讨了人机工程在汽车总布置设计中的应用，以希望能够对汽车技术的改进和研发提供参考和帮助。

人机工程；汽车总布置；设计应用

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 、汽车人机工程设计的主要内容

“以人为本”已成为汽车发展和设计的一个重要概念。 为了实现“以人为本”的汽车的人体工程学，首先和最重要的司机应该是舒适和安全。司机感觉快捷方便 。 由于不同驱动程序的尺寸差异很大，但是汽车布局的尺寸是固定的，有必要仔细研究人体工程学，以确保控制最大化应用的不同驾驶员姿势舒适度和灵活性要求的手和 脚。例如，在加速器踏板的操作中，驾驶员座位比较高的驾驶员座位高，但是他们在间隙的腿和手臂中的长度非常小，导致娇小的女人比高的男人更容易接近仪表板。

目前，人体工程学最常用的物理仿真模型是人体模板，人体模板的大小是人体测量数据处理和选择后的长度。百分位数目前是世界上更受认可的表达，通常主要百分位数有三个等级：第五个百分位数，第50个百分位数; 95个百分位。例如，第95百分位数表示该尺寸的驱动器的95%或更多等于或小于该尺寸，剩余的5%高于该尺寸。在汽车人体工程学中，人类模板的百分位数主要基于规划工具的规划参数和布局特性。例如，第五百分位人类模板通常用于确定手臂的运动范围和脚踏板的位置，而第95百分位人类模板主要集中于确定内部空间的尺寸。

3 、人机工程在汽车制造中的应用

3.1 在汽车制造过程中的应用

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。

3.2 整车尺寸

汽车设计的整体布局要充分考虑到人体工程学原理，需要从内到外的布局，首先确定内部空间，然后设计行李箱和发动机舱，这样不仅确保了 舒适的汽车和安全性，还要保证整车性能前提下车身尺寸尽可能减小。 例如，如果汽车模型使用第五百分位人类模型，则应通过使用椭圆形椭圆形作为前窗的前边缘和发动机舱的鼻子下方的盲点来确定车辆的总长度。 后挡风玻璃，沿着高点和后部的后备箱另外，前后保险杠还应注意满足规定。 控制缓冲部分的长度，延长，太短可能造成安全风险，太长是浪费。

3.3 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。

4 、我国人机工程在汽车总布置设计中的发展趋势

汽车设计的目的和主题是汽车的舒适性和安全性。安全和舒适与人密切相关。因此，人体工程学在汽车的总体布局设计中的应用已经受到越来越多的关注。美国带领西方发达国家在这方面经过多年的探索，在现代中国主要车型的研发方面取得了很大的成就，基本上是引进国外，自主研发能力相对较弱，国外汽车设计不能完全适合中国国情，盲目模仿和引进国外设计，不能满足中国汽车设计的实际需要，应该在学习和引进国外先进技术的同时，结合中国的具体情况，旨在满足中国汽车的需求，中国人体工程学的发展要做好以下两个方面：一是测量人体尺寸数据，要充分把握，包括人体尺寸数据不仅包括静态尺寸，动态尺寸，还有身高，年龄。

5 、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。

[1]程琳，关太炎.浅谈人机工程在汽车工程中的应用[J].山东工业技术，2016，01：70.

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