浅谈人机工程在汽车工程中的应用

高岩

【摘要】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。在未来的汽车设计中，人机工程学将更注重人—机—环境的完整研究，加入更多的以人为本的人性化设计元素，从而设计出更经典的汽车，让人们的驾乘过程变得更加轻松和愉悦。基于此，本文分析了人机工程在汽车工程中的应用。

【关键词】人机工程；汽车工程；应用

一、人机工程学简介

人机工程学是第二次世界大战以后发展起来的一门交叉性、边缘性学科，主要研究人与机器相互关系的合理方案，即对人的知觉显示、操作控制、人机系统的设计及其布置、作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高效率及作业时感到安全和舒适。国外在应用人机工程学原理进行轿车车身及其附件的设计方面已进行了长期卓有成效的工作，但主要研究成果多集中在提高驾驶舒适性方面。如应用人体H点模型确定车身内部座椅的位置、高度及相关尺寸；根据驾驶员眼椭圆范围确定风窗玻璃刮扫面积和部位；根据驾驶员的手伸及界面确定操作按纽、仪表板的布置等。然而，轿车车身不仅要满足乘客的乘座舒适性，更重要的是要保证乘员的安全。从20世纪50年代开始，美、欧、日先后制定了FMVSS、ECE和保安基准法等各种安全法规，美国还于1971年提出实验安全车（ESV）计划，通过大量撞车试验改善车身构造、提高汽車安全性。他们通过在被撞试验车上安装“假人”来改进与提高车身保护乘员的能力，使车身结构的布置、强度和刚度分布与乘员或行人被撞部位的身体结构特点相适应，达到事半功倍之效。

二、人机工程在汽车工程中的要求

汽车的设计和开发工作的核心为人性化，即必须以人为中心进行。只有这样设计出来的汽车才能提升驾驶人员驾车的舒适性、便捷性，并且还能让驾驶人员在驾车过程中不容易产生疲劳，提升行车的安全性和稳定性。设计人员在进行汽车的设计和开发工作时必须将驾驶人员的各种身材考虑在内，由于汽车的布置方案只有一种，想要保证布置方案更好的适应各种身形的驾驶人员，提升驾驶的舒适性，设计人员必须对人机工程给予足够的重视，对人机工程作出仔细的研究。

三、人机工程在汽车工程中的应用

（一）外型设计应用

汽车的车身室内设计和外型尺寸必须满足驾驶员和乘客的人体尺寸要求，很多概念车造型新颖美观，但是却无法实现生产或满足使用要求，所以经典实用的汽车，造型设计创意必须根据人体尺寸的要求，科学合理地优化人机界面，使功能与形式达到完美的结合，从而使汽车整个系统达到最优化。

（二）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。

（三）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。

（四）方向盘的设计

在汽车内部设计中，方向盘一般为圆盘形，它符合人们的使用习惯，直径一般在Φ19mm～Φ28mm之间。圆形方向盘的结构相对简单，加工工艺性能较好，操控比较方便，更适合于转向角幅度较大的转向系，它使驾驶员有较好的路感和控制感，操纵方便。方向盘上还综合了若干功能，包括音响控制键、车载电话、悬挂调节键等。多功能方向盘的设计，使驾驶员可以直接完成对应作业而手却不用离开方向盘，有利于避免在驾驶过程中因分心而引发交通事故。确定方向盘布置的因素有：（1）方向盘盘倾角和最大直径；（2）方向盘与坐垫表面的最小距离；（3）方向盘最后边缘到人躯干中心线的最小距离；（4）方向盘最下边缘与人体大腿中心线以及座椅靠背的最小距离。

总之，根据人机工程学的方法和理论，使设计的汽车更人性化，操纵更舒适、更便捷和更安全，进一步加强对其的研究非常有必要。

参考文献

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