基于人机工程学的汽车布置方法

尹钰淇+李冠群+孙斌

摘要：文章以人机工程学的内容为出发点，首先简明扼要的概括了汽车布置和人机工程学的定义，并说明了汽车布置具有的要求，然后又通过理论与实际相结合的方式，以“在汽车布置过程中人机工程学的具体应用”为核心展开了系统、深入的探讨，供工作人员参考。

关键词：人机工程学；汽车；布置方法

引言：基于汽车的人机工程学所研究的对象主要是人—车—环境系统，目的在于对驾驶舱内部的环境和舒适性加以改善，保证驾驶者在驾驶过程中的舒适、安全与高效，因此，工作人员需要从视野校核、坐姿校核、应用校核等方面出发，结合人机工程学的具体内容，对汽车内部空间加以布置，保证人—车—环境系统所具有的性能能够得到最优化的展示。

1汽车布置的概述

1.1定义

作为需要反复调整、协调并且整合的过程，汽车布置工作往往贯穿于汽车设计与开发的始终。在汽车布置的过程中，工作人员需要关注的内容包括使用是否方便、汽车的布置与生产是否合理，只有保证对上述要求的高度满足，才能获得与实际要求相符合的汽车尺寸、质量和性能参数，也才能制定科学、高效的设计方案，为下一步工作的开展提供便利。

1.2要求

汽车概念设计工作和汽车布置工作开展的时间段大体重合，在对汽车进行布置的过程中，工作人员需要明确对严格遵循以下要求：其一，从驾驶者的角度出发，保证汽车在操纵便利程度、驾驶舒适程度和安全性能等方面与驾驶者具有的需求相符合，这是人机工程学最核心的设计原则；其二，保证对汽车零部件进行保养和维修时的方便性；其三，在保证汽车行驶过程中稳定性的基础上，提高汽车的经济性；其四，以满足市场和驾驶者所具有需求为前提，对汽车内部空间和整体重量进行降低；其五，根据汽车的规格和用途对附件进行选择，保证汽车的通用化、平台化与标准化[1]。

2人机工程学的概述

人机工程学作为一门新兴的边缘型学科，主要研究的内容是在某种特定环境中人和机器相互作用时具有的规律，并通过对规律的科学利用，提高机器的通用程度，保证在大多数环境中该机器能够为大部分人提供舒适、安全、高效的服务。对于汽车设计与研发工作而言，人机工程学具有的指导性作用是不容忽视的，工作人员可以将汽车的市场输入作为基础，展开相应的人机布置与设计工作，通过提高汽车内部空间和舒适性的方式，实现对汽车所具有综合竞争力的增强。

3在汽车布置过程中人机工程学的具体应用

在汽车布置过程中对人机工程学加以应用的前提，是对人机工程布置具有的核心要求进行明确，即舒适驾驶和方便操纵，工作人员需要在最大程度上满足驾驶者对娱乐、操纵或驾驶等方面具有的要求。现阶段，人机工程学通常被应用在以下几个方面：其一，安全性。安全性包括所有的主动以及被动安全，还包括对车内人员的保护；其二，方便性。方便性包括两个方面的内容，首先是驾驶员的操纵，指的是运动包络、三踏板位置、手操纵零部件等，其次是上下车的过程，指的是车门高度、宽度、厚度以及通道的、尺寸等；其三，视野设计。交通灯视野、仪表视野、前方地面视野以及后视镜视野等；其四，空间尺寸。包括头部、臀部、腿部、膝部、膝部空间，以及后排乘坐和储物的空间。

3.1视野校核

对视野进行校核的目的是保证在汽车布置过程中，杜绝由于驾驶员视野存在问题导致汽车安全性或是使用过程舒适度下降等问题的出现，也就是说，工作人员在对汽车进行布置时，需要保证驾驶员视野和使用要求相符。

3.1.1交通灯

我国针对驾驶者交通灯视野提出的要求时，汽车需要能够准确看到距离自身12m外、高5m的信号灯，并且保证交通灯视野不被车顶等零件遮盖。

3.1.2前方地面

在对驾驶员前方地面的视野进行校核时，工作人事首先需要做一条和发动机舱盖以及眼椭圆下边沿相切的视野线，并保证该视野线和设计地面线存在交点，前方视野盲区对应的部分就是该交点和汽车前保险杠前端之间存在的纵向距离，视野盲区的范围应在保证设计质量和要求的前提下尽量缩小，后方视野盲区同理可证。

3.2坐姿校核

对坐姿进行校核的目的是保证在汽车布置过程中，工作人员可以根据不同情况对人体姿态加以选择，保证驾驶者能够用最舒适且放松的状态完成驾驶工作。

坐姿校核工作需要从两个方面分别展开，首先是对驾驶员的坐姿进行校核，测量内容包括：方向盘直径、头部有效空间、膝盖角、靠背角、踝角等；其次是对后排乘客的坐姿进行校核，针对后排乘客所开展的相关工作，不包括方向盘直径等驾驶员专属测量内容，但头部有效空间、膝盖角、踝角等仍旧是测量内容。

3.3应用校核

对手及界面应用进行校核的第一步是确定三指所及范围，工作人员需要通过对手及界面进行绘制的方式，在CATIA中对各个点进行直接生成，然后再利用所生成的点绘制出相应的圆弧面，该圆弧面对应的区域就是三指所及范围[2]。

对驾驶者而言，在三指所及范围内应当包括的部件有：大灯开关、空调旋钮、音响旋钮、点烟器以及后视镜的开关旋钮；通过三指所及范围向外偏移50mm所得到的单指所及范围，应当包括：电控单元、空调系统、触屏娱乐系统以及中控开关等；通过三指所及范围向内偏移50mm所得到的五指所及范围，应当包括换挡手柄和内后视镜。

3.4方向盘校核

对方向盘盲区进行校核的过程主要是应用眼椭圆对驾驶者的可见曲面进行检查，缩小盲区范围，降低方向盘与需要驾驶者看到的曲面范围之间存在障碍的可能性。

工作人员首先需要对方向盘对应的障碍区域进行定义，对方向盘而言、轮盘视野障碍指的是，经过轮圈截面正中的左、右眼椭圆对应中心点在障碍区呈现出的投影，双眼障碍区域指的是，经过轮圈截面正中且相切于中央眼椭圆的切线在可视区呈现出的投影；然后对轮辐障碍区域进行定义，轮辐障碍区域指的是，将中间眼椭圆所对应极限点生成的障碍区进行合并最终形成的区域；最后对方向盘盲区进行定义，将方向盘障碍区和轮輻障碍区进行合并即可。

结论：综上所述，上文以视野、坐姿、应用和方向盘几项重要内容的校核工作作为切入点，针对汽车布置过程中人机工程学的具体应用展开了探讨，并结合实际情况提出了具体的校核方案与步骤，希望可以在某些方面为相关工作的开展提供帮助，实现我国汽车行业的快速发展。

参考文献：

[1]吴光淮，朱甲旺，徐俊波，姜宇. 基于人机工程学的汽车点云处理方法[J]. 汽车实用技术，2017，04：54-61.

[2]孙成秀. 基于人机工程学的轿车总布置研究[D].吉林大学，2013.endprint