人机工程学在汽车设计中应用

题目: 人机工程学在汽车设计中的应用

学生姓名：

学生学号：

专业名称：机械工程

所属学院：机械工程

2015年6月

人机工程学在汽车设计中的应用

摘要：随着科学技术的发展，人机工程学理论在产品设计中占有越来越高的地位。而作为与人类生活息息相关的汽车，人机工程学在汽车设计之中的应用显得尤为重要。无论是以驾驶员为中心还是以乘坐人员为中心，都应最大限度地满足人们的需求。并且各种主、被动保护措施也使人们在突发危险时，能最大限度地减小伤害，确保人的安全。总之，汽车设计中的各种设计都应该将人的因素考虑其中，确保了以人为主的设计原则，使汽车更完美地服务于人们。本文主要阐述了人机工程学概念以及人机工程理论在汽车车身设计、汽车座椅设计、安全方面的设计中的应用。

关键字：人机工程学；汽车车身设计；汽车座椅设计；安全性设计

Abstract：With the development of science and technology, ergonomics theory occupies more and more high status in the product design. As a car is closely related to human life, the application of ergonomics in automobile design is particularly important. Both for the center with the driver to take people as the center, should be maximally satisfy people’s needs. And all sorts of main and passive measures also make people safety and minimize harm in immediate danger, Anyhow, all sorts of design should consider including the human factor, to ensure that the design principle is given priority to people and make the car perfectly serve the people. This article mainly expounds the concept and the theory of ergonomics in the automobile body design, automotive seat design, the application of the safety aspects of the design.

Key word：ergonomics; automobile body design; automotive seat design; security design

0.绪论

人机工程学是工业工程研究的众多重要学科领域之一。所谓的人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系以及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。在汽车设计中的人机工程学称为车辆人机工程学，它是以改善驾驶员的劳动条件和车内人员的舒适性为核心，以人的安全、健康、舒适为目标，力求使整个系统总体性能达到最优[1]。

1.人机工程学在车身设计中的应用

主动安全性是指汽车防止事故的能力。车身的主动安全性能包括：照明灯、信号灯的性能，汽车的前，后视野性能，实现操纵稳定性及制动性等。

1.1照明灯

前照灯的灯光强弱，照射距离及防炫目装置就是根据人眼的生理特点和人机工程学原理设计而成。为了满足不同驾驶环境(雨，雾和雪等)，路面状况，交通密集以及驾驶条件（高速，转弯等）下自动控制前照灯的光束模式，日KOITO公司研究的智能灯光系统，欧洲研究的先进前照灯系统，本田等公司的可动式前照灯系统、博世公司的光线叠加自适性前照灯系统以及VALEO公司的灯光系统等都能根据不同的外界条件自动控制前照灯所发出的光束形状，强度和发光方向[2]。此外，雾灯，示宽灯，倒车灯，牌照灯，踏步灯，检修用灯以及转弯指示灯等也都是根据驾驶员的不同需要而设计的。

1.2汽车的前、后视野

为保证驾驶人员有尽可能宽广的视野，前支柱（A柱）中央支柱（B柱）和后支柱（C柱）的粗细及位置很重要。设计上，必须根据驾驶员的眼椭圆范围确定风窗玻璃挂扫面积和部位，并在满足翻车安全保障和前窗振动抑制要求的前提下，以最细的支柱来减小视野死角。提供后视野的后视镜也要保证驾驶员有足够的后视范围。FIAT公司的MULTIPLA采用的双片可调式小圆镜后视镜不仅可以使驾驶员看到车后其它车辆的行驶状况，而且也可观察后车胎与路面的接触情况。

图1 普通后视镜与采用双片可调式小圆镜后视镜

1.3操作的稳性定与制动性

制动踏板和手柄的行程和位置，必须满足一般身材人体的需要，踏板力，手柄等也应适应一般人群，因为这些都对制动性能影响较大，据报道，美国有5%的女性司机由于身材矮小为踩上脚踏板而使身体与方向盘的距离小于2cm，当气囊膨胀时脖子常受到伤害。此外，车身总质量大小及轴荷分配，整体转动惯量，车身空气动力学特性，车身重心高度和相关部件刚度等也都对操作稳定性有一定影响。

2.人机工程学在座椅设计中的应用

汽车的座椅是汽车内部很重要的组成部分，汽车座椅设计主要包括座椅造型设计、结构设计、颜色设计等。在人体接触车辆之前，首先给人的是视觉感官冲击，好的座椅设计能在第一时间获得人们的认同，因此，一个好的座椅设计能够给使用者带来良好的驾驶环境，营造舒适、安全的驾乘环境，有效的降低交通事故的发生。能够很好的引起消费者的关注。

2.1座椅结构设计

为了保证座垫上合理的体压分布，座垫应坚实平坦。太软的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，从而导致腰酸背痛现象的产生。研究表明：过于松软的椅面，使臀部与大腿的肌肉受压面积增大，不仅增加了躯干的不稳定性，而且不易改变坐姿，容易产生疲劳。