关于人机工程在汽车总布置设计中的应用分析

方超

绿驰汽车科技(上海)有限公司 上海市 201799

1 人机工程的具体含义和其涵盖的内容

人机工程又叫人文工程，它是基于人体需求而产生的一种新兴学科，人机工程主要为了人体的心理和生理的舒适性做出机械部件与人类使用工具的规范性调整。它不仅在汽车领域使用广泛，更在人文领域、装修领域、航天领域等方面均具有广泛的应用。但是人机工程诞生的时间并不长，所以我们对人机工程的理解和具体实践还具有一定的缺陷，这就需要我们对此加强思考。首先在汽车制造领域，驾驶员在汽车内部空间的舒适性和安全性就要注重考虑。它不仅要求人体的腿部和上肢部位都有充足的空间进行运动，并且要求人身体的活动空间在对车辆的操控上可以发的上力，不能让人体在车辆内部空间内产生使不上力的情况，从而降低了出现事故的风险，并且在驾驶员长时间驾驶或驾驶频率频繁的驾驶疲劳感和压抑感得到了充分的缓解。这是一项对人体的生理和心理都起到促进效果的工程。其次就是在人文方面上的涵盖，在人文方面上人机工程主要是汽车内部空间设计和座椅设计更加人性化，具体指的就是让消费者实用和舒心。很多汽车在座椅设计和空间设计上华而不实，功能强大但压缩了人活动的空间，有的功能看似高端但很鸡肋，这就需要人机工程的具体设计。最后就是人机工程在各个领域上应用的原则就是秉承人文关怀和人文思想，以主体为人进行细致的设计和制造。这些就是人机工程主要的涵盖内容。

2 在汽车总布置设计中人机工程主要涵盖的方面

2.1 对汽车人机工程设计工作中主要任务和相关要求的简要分析

在汽车设计中首先就是要以人为核心，让人感到舒适和放松，其次才是汽车的性能和质量分析，这就是人机工程在汽车设计工作中最主要的任务。首先在座椅的设计上，座椅的设计首先要满足人文精神的要求，不能奇形怪状，不能为了节省预算而以次充好，不能为了突出造型设计而违反人体工程学的理论。更不能为了突出功能的强大而影响了整个座椅的乘坐舒适性。其次就是在汽车内部空间设计上，汽车内部空间首先要满足人体活动的需求，不能为节省汽车体积而压缩驾驶员活动的空间，因为空间一旦狭小，驾驶员会产生一种束缚感，不能有效的放松和活动，在长时间驾驶后易造成事故的发生。并且汽车内部空间要满足人机工程学中的空间位置理论，该大的地方大，该小的地方小，充分利用好每一份空间。最后就是在汽车操作工具上的设计，一辆汽车最主要的操作工具包括方向盘、踏板、挡杆等。方向盘首先不能高出车辆前置平台，以免影响视线，其次不能低过胸部，这样会造成人体发力的匮乏。而踏板的设计应满足人体腿部发力的规律，在人体腿部发力过程中产生不同力大小的各个节点要在踏板设计中做出相应的体现，腿部发力小的距离，踏板的制动性和充能性要加强，在腿部发力大的距离，踏板的制动性和充能性要减弱。以让驾驶员更好的操控汽车。最后就是挡杆的设计，不论自动挡汽车还是手动挡汽车都会有挡位，所以挡位要在人体手臂的发力范围进行设计，最好就是安装在人体手臂最舒适的发力范围，当然这和座椅的位置和形状也有一定的关系，这就在下文探讨。

2.2 对人体模板及百分位相关内容的简要分析

人机工程在汽车总装置设计中对人体模板及百分位的调整主要分为三种：即百分之五、百分之五十、百分之九十五。但人体模板的百分位具体是什么呢？研究人员对人体数据进行测量之后，就能结合这些数据制造出具有标准人体尺寸的人体模板。什么是百分位呢？ 百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。就拿百分之五百分位而言，百分之五百分位代表着人类可以对汽车使用的群体中有百分之五满足该项的设计，其他人的体型会比设计的体型更加的高大。同样的百分之五十百分位就是群体中有百分之五十的人满足该设计，其他人的体型要比设计的体型要大。百分之九十五百分位就是群体中有百分之九十五以上的人满足设计的要求，其他人的身形要比设计的大。

3 对汽车开发过程中人机工程设计相关方法的简要分析

3.1 对前期开发内容的简要分析

汽车开发过程中人机工程的设计方法在前期开发的内容主要包括两点。第一点就是对汽车使用群体的调研，因为我们需要百分位去设计汽车的空间和座椅，所以首先要对汽车使用群体的体型、臂长、腿长进行细致的统计和概括，来满足百分位设计中的需求。另一点就是对汽车使用群体对汽车座椅及空间的期望进行调研，以市场经济的需求为设计汽车重要的标准，以满足汽车在生产后的销售情况。

3.2 对整车尺寸的简要分析

汽车有大有小，长短、宽窄、高低各部相同。像SUV等体积较大的车，由于空间充足，可以不用在考虑驾驶员空间的情况下进行舒适性和安全性的调解。但是也有一部分紧凑型轿车，甚至两厢车、跑车。它们汽车内部的空间很狭小，所以不得不在空间的充分利用上来满足人文精神对汽车内部空间和尺寸的需求，在空间体积允许的条件下增加驾驶员的舒适性和安全性。

3.3 对最小离地间隙确定的简要分析

车辆最小离地间隙包括底盘的高度、出气口的高度以及可通过右后方路边石的最小间隙。车辆最小间隙是车辆总体稳定性的保证，也是车辆允许通过何种路面的唯一指标。最小离地间隙高的车可通过的路面多，但是车辆的稳定性就会受到影响，所以就要增加汽车的抓地力和减震效果，并且增加车辆的马力。而最小离地间隙小的车辆，底盘较低，视线被遮挡的情况很易发生，所以就要相对的提高座椅的高度来弥补底盘高度的减少，以免驾驶员视线受到阻碍。

3.4 对乘员设计基准点R和座椅调整尺度的简要分析

设计人员在确定设计基准点 R 的过程中要结合第九十五百分位二维 H 点人体模板。设计人员要先寻找合理的地板平面线，通常要将其设计成为水平线。要将加速踏板上的H点人体模板上的脚跟点当成基准点，将地毯压缩之后厚度为15毫米，还要将座垫和靠背的实际压缩量考虑在内。

3.5 对汽车脚踏板布置设计的简要分析

汽车脚踏板的布置设计主要分为两种，一种是自动挡汽车、一种是手动挡汽车。首先要考虑两种汽车的共同之处，就是在汽车脚踏板布置设计中要符合人类腿部运动的规律，避免在一定时间内踩踏就会造成腿部肌肉酸软，造成事故的隐患。同样要在脚踩相对距离对汽车的控制要随腿部发力的规律进行改变。其次就是自动挡汽车，自动挡汽车由于使用单脚操作，两个踏板的距离应该以脚底为轴，脚长为半径画圆，在圆的弧面上设计两个踏板的受力点，方便驾驶员的操作。而手动挡汽车右脚踏板的使用与自动挡汽车相似，左脚的距离应保持人体最自然的左右腿距离，减缓疲劳的发生。

4 结语

当今科学技术发展迅速，其中包括计算机技术和数字技术，在人机工程已经在汽车布置设计中发挥了巨大的作用的时候，我们需要它变得更加准确。未来的人机工程正在向着信息处理能力的方向发展，围绕着人—机—环境不断完善。综上所述，汽车总布置设计中的人机化正是顺应现代社会发展、生产需求的产物。它推动了生产力的增加，节约了人力成本，规范了产品的标准，更是促进了整个社会的进步。所以汽车总布置设计中的人机化的快速发展正是推进汽车制造领域一次新的革命的关键所在。