在汽车工程中应用人机工程学

近年来，随着我国国民经济的不断发展以及人民生活水平的持续提高，消费者对产品的要求不再停留在满足使用功能这一层面上，对产品的造型、性能以及品牌等有着更高的期望，汽车产品也不例外。

为了在激烈的市场竞争中生存和发展，为了给消费者提供更好的产品，让消费者获得更好的消费体验，在汽车的设计、制造中应用人机工程学显得尤为重要。

一个人性化的产品，就是从使用者的角度出发，将人机工程的理念应用在产品中，从另一个角度来讲，任何一个被消费者使用的优秀产品，都应该考虑人机工程的因素。

因此，人机工程学可以形象地描述为：以使用者的心理感受为圆心、生理条件为半径，通过在人与产品之间建立和谐的使用关系，尽可能地挖掘产品的’｝生能，综合平衡地使用人的生理技能，保护使用者的身体健康，让使用者获得更好的功能，最终提高生产效率。

一、人机工程学
1．人机工程学的特点
人机工程学不再孤立地看待人、机以及环境等要素。

在对人、机以及环境等要素的研究达到一定阶段时，不再拘泥于单个要素的优良与否，而是对“人”、“物”以及他们之间构成的“环境”进行通盘考虑，作为一个完整的系统进行研究，在人机工程学学科内，可以称这个系统为“人-机-环境”系统。

在这个系统中，三个因素之间相互作用，相互依赖，并决定着整个系统的最终功能。

2．人机工程学主要研究内容
人机工程学已不再是一个新学科，已经经历了相当长的一段发展时间，当前人机工程学的研究对象范围广泛。

如果将一个产品视为一个系统工程，那么首先这一产品系统中直接由人操作或者使用的部件，应通过设计尽可能地方便人有效使用，最大限度地实现这一系统工程的功效；其次，为确保人能够安全、舒适和有效地使用产品，在产品中设计安全保护装置或环境控制装置；最后，通过整体设计及不断调整，确保这个“人-机-环境”系统设计是最优化的。

二、人机工程学在汽车上的应用
现代机电产品均处处宣称自身设计人性化，用户体验极佳，并作为一大卖点宣传，汽车作为已走入千家万户的消费品也不例外，几乎每一款新车在宣传时都会使用到“人性化设计”、“人机工程学”等字眼。

本文主要对人机工程学在汽车工程上的应用进行较为详细的探讨。

1．基于人体感官的设计和制造
人体感官包括视觉、听觉、触觉等，其中在汽车工程中应用人体工程学中最多的是视觉方面，人在高速行驶的汽车空间里面时，他的视角、视野受汽车产品影响，在高速运行过程中人的颜色分辨力、视觉灵敏度等也会受到影响，因此汽车的挡风玻璃、仪表板以及仪表的设计就需要充分考虑到这些情况，通过具体的设计，保证驾驶者能够拥有足够的视野，帮助驾驶者迅速辨别信号，有效减小视觉疲劳等，确保驾驶者的安全、舒适、有效地驾驶汽车。

为了确保汽车这一“人一机”系统能够平稳而有效地工作，人和汽车二者之间的信息传递必须要及时有效。

那么，在选用汽车显示仪表时，需要着重考虑人的视觉特点、生理特点以及
心理特点，以达到驾驶者能够及时观察，迅速判断而又不容易产生疲劳，避免误视误读，避
免出现错误判断导致事故的发生。

第一，仪表的大小、位置、距离应该适当，这需要根据人的正常视角、视距确定，通常来讲，普通人的正常视距为45-70cm，视觉效率最高的视角为40°左右，其中又以视野中心30°的范围内影像最为清晰。

根据这一特点，需要将最重要的、使用频率最高的仪表设计在视野
中心30°的范围内，次要及使用频率较低的放在视野中心30°-60°之间。

第二，仪表的排列顺序应符合人的视觉惯性。

从空间角度来讲，一般人的观察顺序为从上
往下，从左往右以及顺时针转动，因此仪表设计时应遵从这一规律。

现代汽车随着功能的丰富，仪表较多，为了方便驾驶者观察数据，应对仪表按功能进行分区排列，并且仪表的刻度
线应粗细分明，间距合理。

此外，仪表盘上应设计相应的照明装置，改善驾驶者的用眼环境，减轻驾驶者的视觉疲劳。

第三，为了提高行车安全性，必须提高汽车的视野性能。

汽车的后视野与后视镜的布置、尺寸、可调角度及镜面光学特性有关，还与人眼的视觉规律、人体测量的统计尺寸及驾驶员的
眼椭圆等有关，设计时必须考虑这些因素。

除了视觉之外，针对听觉、触觉等感官因素，汽车设计和制造中也大量应用了人机工程学
的理论。

2．基于人体形态的设计和制造
人体形态方面，不同的性别、不同的人种、不同地区及年龄等都是影响人体形态的因素，
人体的身体尺寸、特点各有不同，因此汽车设计时就需要考虑到目标客户的地区、群体的人
体形态特点，这也决定了当今社会中，以一种特定的产品规格同时满足不同地区的市场需求
是非常困难的。

在汽车设计过程中，需要对目标市场的特点和需求确定人体尺寸标准和尺寸范围标准，通
常做法是选用5%50%95％这三个百分位的人体尺寸（百分位是表示人体尺寸标准小，于此值的人数的比例），这三个百分位的人体尺寸分别代表了矮小、中等以及高大这三类人体尺寸
特点。

而一款产品应该满足5％到95％百分位这部分群体的需求，相应的设计参数也应该跟
这一群体相对应。

如在具体设计中，车身高度的最大值可以按95％百分位的人体尺寸进行设计，这一设计方法已经应用得非常成熟。

但是随着汽车业的不断发展，汽车市场也在不断细分，根据不同的细分市场，汽车所需要
针对的客户群体也种类繁多，如SUV在规格上属于大型轿车，其面向的客户往往是对空间有着较大的需求，客户的身材总体来讲也较为高大，为了使自己的目标客户群体获得更好的产
品体验，减少资源和空间的浪费，从设计角度可以舍弃5％百分位以下的客户需求。

又比如，人在汽车里面时，绝大部分时间采用坐姿，这要求座椅的设计曲线、材料的软硬程度等能够
保证身体的舒适，其它如仪表的布置要方便驾驶者观察，操控杆件应在驾驶者能够灵活有效
控制的范围内。

整个车的设计都以目标客户的人体形态特点进行设计，这也体现了设计以人为本的理念。

3．基于操控性能的汽车设计
要考虑驾驶者在不同的驾驶状态下，尤其要考虑到驾驶者的驾驶姿势不尽相同，因此这要
求操控汽车时所需要的力量、距离及反应时间等应该在一定范围内，且尽可能地减少驾驶者
的疲劳程度。

为实现这一目的，汽车设计也进行了非常多的努力和尝试，如转向助力器的出
现就是为了实现减轻操纵力这一目的，又如大量的研究试验发现，人在采用坐姿的情况下，
腿的蹬踏力量在过臀部水平线下方20°左右达到一个较大值，而且此时的操纵性也较为理想，因此汽车的制动踏板设计在这一位置。

人体在不同的驾驶姿势时，不同的肌肉群在进行控制，其动作的灵活性、反应速度以及频
率都不尽相同，比如腿的反复伸缩的速度较慢，频率也较低，而手指相对较为灵活，动作频
率可以非常快。

因此，针对不同的操控频率要求，设计与之相对应的动作方式来实现。

三、结语
相对于发达国家而言，我国汽车工业起步较晚，在人机工程领域研究也相对落后，在一些
较为先进的国家，对人机工程领域已经进行了四十余年的研究，在这一过程中进行了大量的
数据收集和试验，积累了宝贵的经验和数据。

我们要大力学习先进国家经验，与此同时，自
身也要进行深入的研究和探索，如在车身设计时，如何去合理选择百分位人群的人体尺寸范围，可以较好地满足目标客户的需求，同时又避免资源和汽车内部空间的浪费，使汽车设计
更加高效，从而推动我国汽车业人机工程方面工作的进一步发展。