刍议轿车总布置设计中人机工程应用的方法

撰文/朱卫钢



刍议轿车总布置设计中人机工程应用的方法

撰文/朱卫钢

轿车的总布置设计是整个轿车设计工作的重要组成部分，其设计的质量对轿车的实用性、舒适性以及美观性都具有重要的影响。将人机工程设计运用到轿车总布置的设计中，能够提高轿车总布置设计的水平。基于此，本文就针对这一课题展开研究，希望可以提高轿车总布置的水平，使轿车向更加人性化的方向发展，从而更好的满足人们的需求。轿车；总布置设计；人机工程；方法

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随着科学技术的不断进步和经济的快速发展，我国的汽车产业发展迅速，取得了辉煌的成就。近年来，伴随着人们的生活水平和生活质量的提高，人们对轿车的使用质量提出了更高的要求，希望轿车可以向更加人性化的方向发展，同时这也是我国汽车产业发展的趋势和方向。在激烈的汽车市场竞争中，提高轿车的人性化和舒适度已经成为汽车企业提高竞争力的主要手段，因此在这种形式下越来越多的汽车企业将目光转向了人机工程的运用方面。将人机工程应用在轿车总布置设计中具有重要的积极影响，可以提高乘坐的舒适性、安全性以及操作和上下车的方便性。鉴于此，本文就针对人机工程应用方法的有关问题展开研究，希望可以为有关部门提供帮助。

1　在轿车总布置设计中人机工程应用的基本内容

1.1人机工程的概况

人机工程它主要是以人的生理和心理特点为了立足点，研究人、机、环境等相互之间的关系和相互作用的规律，从而使人-机-环境这整个系统得到优化的是一门从五十年代发展起来的新型学科，此学科的目标就是让使用机械的人在使用的过程中体会到安全、舒适和高效[1]。

将人机工程运用到汽车设计当中具有重要的意义，它可以使设计的车辆更加人性化，从而更好的满足用户的要求，提高市场竞争力。

1.2轿车人机工程设计的任务和要求

在轿车设计当中，要想提高轿车的人性化水平，必须要坚持以人为中心的原则，也就是说轿车人机工程设计的主要任务就是设计出更加高效、便捷、舒适的轿车产品。由于一款轿车的内部空间尺寸只有一种，但驾驶者却千姿百态，所以运用人机工程设计就是要求一种操作件的布置可以最大限度的满足所有驾驶者的手脚伸及性以及操作姿势的舒适性[2]。

1.3人体模板和百分位的应用

人体模板属于一种物理仿真模型，在人机工程设计中运用非常广泛，它是通过对人体测量数据的处理和选择而得出的标准的人体尺寸。而所谓的百分位就是指在人机工程学中表示人体的某项数据在所有的使用对象中所占的比例，这种表示方式在国际上已经通用。通常百分位分为第5百分位、第50百分位和第95百分位这三种。通常情况下，在轿车人机工程设计中，如果需要确定上肢活动的范围和脚踏板的位置，则需要选择小身材的人体模板。而在确定头部活动空间时，要选用大身材的人体模板[3]。

2　在轿车总布置设计中人机工程应用的一般方法

2.1前期开发阶段

在对轿车的前期开发阶段，需要确定产品开发的流程、技术、经济指标以及设计方案。在产品开发时，首先要对所启动的项目进行市场调查，然后选择目标车型，接着再对技术和经济指标进行分析，最后进行方案的设计。

2.2整车尺寸的确定

在轿车人机工程设计当中，要对人机工程的要求进行充分的分析，在轿车总布置设计中由内向外进行布置，在总布置设计时要注意协调轿车的安全舒适性和整车性能，即在保障轿车使用安全和舒适的基础上，尽量减少整车的尺寸，以保障整车的使用性能。

2.3最小离地间隙的确定

确定最小的离地间隙主要是为了提高轿车整车的通过性，轿车通过性设计的关键环节就是对轿车前车头通过性的设计，如图1（a）所示，在设计车轮前部的零件高度时，要让零件的高度高出半截地面150mm，而对于一些比较重要的功能性零件，如发动机和变速器的底壳要高于160mm。如果当轿车的避震器处在完全压缩的状态时，如图1（b）所示，所有的零件都应该高于地面50mm以上，而发动机和变速器的底壳都应该高于地面78mm。

图1　发动机离地高度要求

2.4确定乘员的基准点和座椅的调整范围

在设计乘员的基准点时，通常是利用第95百分位二位H点人体模板，具体做法如图2所示，首先确定地板平面线，此线一般被设计成水平线。然后将放在加速板上H点人体模板的踵点作为基准点画出基准点的运动轨迹，最后根据相关的参考数据和经验值，初步设计出基准点的位置。设计出基准点之后，就可以给出初步的座椅调整量和各个座椅的位置，然后再根据百分位设计出最合适的座椅调整范围[4]。

图2　确定基准点和言椭圆

2.5针对脚踏板的设计

在布置轿车内部的离合器踏板、制动踏板和加速踏板时，需要按照从左到右的顺序进行，其高度是从左到右以次降低。同时要注意在进行相关设计设计时要根据座椅的基准点为基准。

2.6头部空间的确定以及视野的校准

对于头部空间的确定，需要根据已经设计出的基准点，用眼椭圆模板在侧视图和俯视图上画出眼椭圆，确定出头部轮廓的包络线，从而确定出轿车内部的头部空间的尺寸。在对视野进行校准时，需要应用眼椭圆，注意对前视野的校准要按照司机前方视野的设计规则进行，而对于后视镜的校准要按照后视镜以及后视镜安装的设计规则进行[5]。

3　在轿车总布置设计中人机工程应用的前景

在当代，轿车设计越来越强调以人为中心的原则，轿车安全性和舒适性的地位将会更加突出，而这两者都和人直接相关，所以研究人机工程学在轿车设计领域的有关问题将会得到更广泛的关注和重视。和西方发达国家相比，我国汽车产业的整体发展水平和对汽车的设计水平都偏低。目前，我国的轿车车型仍然主要是以引进外国的车型为主，而对于这些引进的车型并不全都适合我们人们的需求。因此，如何在学习和引进外国先进技术的基础上进行有益的改造使之适合中国的国情，已经成为所有的轿车设计人员需要面临的一个重要问题。本文在多方研究的基础上，给出如下两点建议：

3.1切实掌握人体尺寸的测量数据。这些数据不仅包括人体的静态尺寸，而且还包括人体动态的尺寸，不仅要对年龄的高矮进行分类，而且还要对人体的胖瘦等特征进行分类，在这些工作的基础上，进行人体测量数据的统计，进而建立准确的中国人体数据模型库。

3.2认真研究中国人的活动能力的大小。对于这方面的研究要着重研究中国人手操纵力和脚操纵力等。

4　结语

总而言之，轿车总布置设计是轿车前期开发阶段的基础，轿车总布置设计的质量直接关系到整个开发工作的质量。因此，一定要重视轿车总布置设计的有关工作，采取正确的方法，将人机工程运用在轿车总布置设计当中，认真做好相关的设计工作，尽量提高乘车的舒适性、安全性以及驾车的方便性，只有这样才能为满足人们提高生活质量的要求，进而提高国产轿车的竞争力，促进我国的汽车产业更快更好的发展。

参考：

[1]张海亮,牛胜福,吴海波等.朗逸轿车总布置设计[J].上海汽车,2011,(3):11-15.

[2]路世伟.满足行人头部碰撞要求的轿车总布置设计方法[J].汽车工业研究,2015,(3):33-35.