汽車設計中的人機工程學

1汽車設計中的人機工程學內容概述人機工程概論一汽車設計中的相關應用各國相關標準汽車總布置設計中的相關校核三二四3人機工程概論應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結構特征和機能特征進行研究。提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關系和可及范圍等人體結構特征參數(shù)；提供人體各部分的出力范圍、以及動作時的習慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。汽車設計中的相關應用汽車屬于人來操縱和使用的一種運動機械，它也是和人的工作及日常生活最為密切的一種機械，要求汽車，尤其是轎車設計項符合人的生理特征和滿足人的心理需要。人機工程概念最早在1961年美國政府對軍用汽車要求中提出（AD261132）它包括：座椅舒適性，操縱機構方便性，儀表板警告指示可視性，上下車安全和方便性，保養(yǎng)容易可接近性等。5注：其中前6項與轎車總布置關系最大，直接需要總布置進行設計和校核。汽車設計中的相關應用NO.1確定汽車造型的硬點尺寸NO.2確定汽車內部空間尺寸NO.3校核駕駛員的最佳坐姿NO.4校核操縱方便性NO.5校核視野NO.6校核上下車方便性NO.7汽車乘坐安全性（主動、被動安全性）NO.8汽車舒適性（噪音、振動、乘坐空間和溫度）NO.9汽車使用方便性NO.10汽車裝配保養(yǎng)方便性NO.11轎車娛樂性（收音機、CD、DVD機等）NO.12轎車外形觀賞性（車型樣式、色彩等）6各國相關標準中國國家標準（GB）：GB7258-2004機動車運行安全技術條件GB11556-1994汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗方法GB11565-1989轎車風窗玻璃刮水器刮刷面積GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測量方法GB15084-2006汽車后視鏡的性能和安裝要求GB/T19234-2003

乘用車尺寸代碼GB/T12673-1990

汽車主要尺寸測量方法GB/T11559-1989

汽車室內尺寸測量用三維H點裝置（05年取消，暫無新標準代替）GB/T17346-1998

轎車腳踏板的側向間距GB/T13053-2008

客車車內尺寸7各國相關標準美國汽車工程師學會標準（SAE）：SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ826-2002H點機械和設計工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ4002-2005H點機械和設計工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998駕駛員選擇的座椅位置SAEJ1052-2002汽車駕駛員及乘員頭部位置SAEJ941-2002汽車駕駛員眼點位置SAEJ1050-2003駕駛員視野的描述和測量SAEJ287-2007駕駛員手控制區(qū)域SAEJ1138-1999乘用車多用途車和總重量不超過100001b的貨車的駕駛員手操作位置設計標準8各國相關標準歐洲經濟共同體汽車法規(guī)（EEC標準）：EEC-127機動車輛的后視鏡EEC-317機動車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318機動車輛刮刷和清洗系統(tǒng)EEC-649機動車輛駕駛員視野方面歐洲經濟委員會機動車法規(guī)（ECE標準）：ECER46關于批準后視鏡和就后視鏡的安裝方面批準機動車輛的統(tǒng)一規(guī)定ECER35關于就腳控制件的布置方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定9人體坐姿校核校核目的在整車布置設計的過程中,為了能盡量降低駕駛員的疲勞程度,通過對人體的生理結構進行研究而得到人體的舒適駕駛姿勢，這是在總布置設計中必須遵守的依據，同時本著提高車內空間利用率、滿足外造型和整車尺寸原則，進行人性化的最優(yōu)化設計。校核內容駕駛員SAE95%人體坐姿舒適性校核后排乘員SAE95%人體坐姿舒適性校核駕駛員SAE5%人體坐姿舒適性校核引用標準SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ826-2002H點機械和設計工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ4002-2005H點機械和設計工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998駕駛員選擇的座椅位置SAEJ1052-2002汽車駕駛員及乘員頭部位置10人體坐姿校核駕駛員SAE95%人體坐姿舒適性校核根據踵點，踏板參考點，駕駛員設計H點、方向盤中心位置及座椅靠背角確定駕駛員坐姿，對以下尺寸進行測量：H30-1R點到踵點的垂直距離L53R點到踵點的水平距離A40-1靠背角A42-1軀干與大腿夾角A57-1大腿與水平面夾角A44-1膝蓋角A46-1踝角H61-1頭部有效空間H47-1頭部包絡線與頂蓬的最小間隙11人體坐姿校核轎車駕駛員人體坐姿舒適推薦值對于駕駛員人體坐姿除應滿足上表中的推薦值外，還應與參考車型進行對比分析。代碼尺寸名稱舒適參考范圍H30-1R點到踵點的垂直距離（mm）250-405L53R點到踵點的水平距離（mm）——A40-1靠背角

（°）20-30A42-1軀干與大腿夾角

（°）95-115A57-1大腿與水平面夾角

（°）——A44-1膝蓋角

（°）100-145A46-1腳角

（°）87-110

12人體坐姿校核后排乘客SAE95%人體坐姿舒適性校核根據踵點，地板平面，后排乘客設計H點位置及座椅靠背角確定后排乘客坐姿，對以下尺寸進行測量：H30-2R點到踵點的垂直距離——R點到踵點的水平距離A40-2靠背角A42-2軀干與大腿夾角A57-2大腿與水平面夾角A44-2膝蓋角A46-2踝角H61-2頭部有效空間H47-2頭部包絡線與頂蓬的最小間隙

13人體坐姿校核轎車后排乘客人體坐姿舒適推薦值對于后排乘客人體坐姿除應滿足上表中的推薦值外，還應與參考車型進行對比分析。

14視野校核校核目的在汽車設計中，駕駛員視野直接影響汽車的使用和安全等，在進行布置設計時必須考慮視野是否符合法規(guī)要求及使用要求。校核內容前風窗基準點校核駕駛員前方180°視野校核A柱雙目障礙角校核A、B、C柱直接視野障礙校核后視鏡視野校核引用標準GB15084-2006汽車后視鏡的性能和安裝要求GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測量方法SAEJ941-2002

汽車駕駛員眼點位置SAEJ1050-2003

駕駛員視野的描述和測量EEC-649機動車輛駕駛員視野方面EEC-127機動車輛的后視鏡ECER46關于批準后視鏡和就后視鏡的安裝方面批準機動車輛的統(tǒng)一規(guī)定15視野校核前風窗基準點校核按照GB11562-1994（與EEC-649相同）規(guī)定前風窗玻璃透明區(qū)至少應包括風窗玻璃基準點聯(lián)線所包圍的面積。這些基準點是：基準點a，V1點水平向前偏左17°；基準點b，V1點向前沿鉛垂面偏上7°；基準點c，V2點向前沿鉛垂面偏下5°；輔助基準點a`、b`、c`與a、b、c點關于汽車縱向對稱平面對稱;V點的確定當靠背角等于25°時，V點相對R點的坐標見下表：16視野校核駕駛員前方180°視野校核A柱雙目障礙角校核A、B、C柱直接視野障礙校核后視鏡視野校核20m4m17前風窗玻璃刮刷面積校核校核目的為了使風窗玻璃刮水器有效地清除附著在擋風玻璃上的霧、霜、雨、雪、泥、塵埃及其他污物，保證駕駛員的視線清晰，保證雨雪天氣行車安全，整車設計時需對風窗雨刮器進行刮刷面積校核分析。校核內容風窗玻璃A、B區(qū)確定刮刷面積校核引用標準GB11556-1994汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗方法GB11565-1989

轎車風窗玻璃刮水器刮刷面積GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測量方法EEC-317機動車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318機動車輛刮刷和清洗系統(tǒng)18前風窗玻璃刮刷面積校核前風窗玻璃A、B區(qū)確定視野區(qū)域A是下述從V點向前延伸的4個平面與擋風玻璃外表面相交的交線所封閉的面積：通過V1和V2點且在X軸的左側與X軸成13°角的鉛垂平面；通過V1點，與X軸成3°仰角且與Y軸平行的平面；通過V2點，與X軸成1°俯角且與Y軸平行的平面；通過V1和V2點且在X軸的右側與X軸成20°角的鉛垂平面。視野區(qū)域B是指由下述4個平面所圍成的擋風玻璃外表面的面積，且距擋風玻璃透明區(qū)的邊緣向內至少25mm：通過V1點，與X軸成7°仰角且與Y軸平行的平面；通過V2點，與X軸成5°俯角且與Y軸平行的平面；通過V1與V2點且在X軸的左側與X軸成17°角的鉛垂平面；以車輛縱向中間平面為基準面且與上一條中的平面對稱的平面。19前風窗玻璃刮刷面積校核前風窗玻璃A、B區(qū)確定前風窗玻璃雨刮器法規(guī)要求雨刮器的刮刷面積覆蓋B區(qū)域應不少于80%；雨刮器的刮刷面積覆蓋A區(qū)域應不少于98%。20手伸及界面校核校核目的駕駛室內的一切手操作鈕件、桿件、開關等位置均應在駕駛員手伸及的范圍之內，充分考慮人機工程學原理，使駕駛員在駕駛過程中最低限度的減少操作錯誤頻率，進而達到安全駕駛的目的校核內容手伸及操縱件布置范圍校核A、B區(qū)的按鈕、開關位置的校核引用標準SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ287-2007駕駛員手控制區(qū)域SAEJ1138-1999乘用車多用途車和總重量不超過100001b的貨車的駕駛員手操作位置設計標準21手伸及界面校核A、B區(qū)定義基準平面即經過方向盤中心，與Y軸垂直的縱向鉛垂面。A區(qū)為基準平面的左邊，B區(qū)為基準平面的右邊。對于按鈕、開關位置的布置應滿足法規(guī)SAEJ1138-1999的要求。具體見下表：22踏板間距布置校核校核目的在汽車的行駛過程中，造成駕駛員操縱疲勞的主要因素是頻繁踩踏，這就要求汽車駕駛室特別是駕駛員經常接觸的三個踏板（離合踏板、制動踏板和加速踏板）的布置一定要合理。校核內容踏板排列位置校核踏板間距校核踏板落差校核引用標準GB/T17346-1998轎車腳踏板的側向間距GB7258-2004機動車運行安全技術條件SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）ECER35關于就腳控制件的布置方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定

23踏板間距布置校核踏板排列位置校核腳制動控制裝置應以駕駛員的乘座觀察角度，按照下列順序由左至右進行布置：離合器踏板（如果有）、行車制動踏板、加速踏板?！籼ぐ彘g距的定義24上下車方便性校核校核目的上下車方便性是汽車總布置設計中必須考慮的重要因素之一。整車的布置設計必須滿足乘員上下車方便性的要求。通過對人體生理和汽車結構相互關系的研究，可以得到人體的上下車方便性的角度和相關尺寸范圍，這也是本報告校核參考的依據。校核內容車門立柱傾斜度對上下車方便性的影響上下車通道寬度對上下車方便性的影響車身側壁傾斜度對上下車方便性的影響引用標準GB/T19234-2003乘用車尺寸代碼SAEJ1100-2005