重卡駕駛室設(shè)計(人機工程學(xué))

1、目錄1.設(shè)計任務(wù)書.3 1.1需求分析.3 1.2設(shè)計目的.3 1.3設(shè)計要求.32.設(shè)計思路.4 2.1座椅舒適性.4 2.2顯示裝置布置合理性.5 2.3操縱裝置可操作性.5 2.4操縱空間布局合理性.6 2.5駕駛室安全設(shè)計.63. 座椅的設(shè)計.7 3.1座椅設(shè)計依據(jù).7 3.2座椅的設(shè)計.74. 顯示裝置的設(shè)計.11 4.1設(shè)計要求.12 4.2儀表盤設(shè)計特點.13 4.3儀表盤設(shè)計.135. 操縱裝置的設(shè)計.16 5.1腳踏板的布置設(shè)計.16 5.2換擋裝置的設(shè)計.17 5.3方向盤的設(shè)計.186. 駕駛室空間的設(shè)計.20 6.1坐姿作業(yè)范圍.20 6.2手的水平平面作業(yè)范圍.21

2、6.3腳垂直平面內(nèi)的作業(yè)范圍.217. 駕駛室安全性設(shè)計.22 7.1安全帶.22 7.2安全氣囊.23 7.3頭枕.23 7.4安全玻璃.23 7.5門鎖與門鉸鏈.24 7.6室內(nèi)其它構(gòu)件.25 7.7出入階梯設(shè)計.258.參考資料.261.設(shè)計任務(wù)書1.1需求分析 隨著社會生活的不斷進步，卡車行業(yè)不斷發(fā)展。重型卡車多用于長途運輸，物流市場的快速發(fā)展使得重型卡車的需求量越來越大。同時，人們對重型卡車駕駛室的舒適性，安全性的要求也不斷提高。因此，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也為進一步保護乘客的生命安全，為駕駛員提供合理舒適的駕駛空間已經(jīng)成為汽車行業(yè)的熱門話題。人們希望在駕駛室的設(shè)計，加工上更符合人機

3、工程學(xué)原理。 1.2設(shè)計目的 利用學(xué)到的人機工程學(xué)的知識，根據(jù)駕駛員的身體特征和人體基本駕駛習(xí)慣，對重型卡車的駕駛室中的座椅、儀表盤面板、控制部件以及空間布局做出合理的設(shè)計，保證駕駛員在駕駛過程中能更加敏捷、舒適地對車輛進行操控。 完成市重型卡車的駕駛室中的座椅、儀表盤面板、控制部件以及空間布局設(shè)計，保證駕駛員在駕駛過程中的舒適感和便利性，從而進一步降低在日益擁擠的交通中的事故發(fā)生率，保證廣大駕駛員的生命安全。1.3設(shè)計要求 1.3.1 座椅要求 （1）各部貼合感：要求座椅靠背和坐墊的形狀與人體背部、臀部及大腿底面的形狀相貼合。貼合感強的座椅將有利于改進接觸面積和部位。 （2）橫向穩(wěn)定性：汽車

4、轉(zhuǎn)彎時，人體承受橫向加速度，為了提高乘員的身體保持性，要求座椅的側(cè)面稍加高，以便兩跨和大腿部能輕輕支承身體。 （3）背部和腰部的合理支承：汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點支承，第一支承位于人體第56胸椎之間的高度上，作為肩靠能減輕頸曲變形；第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠，能保證乘坐姿勢下近似于正常的腰曲弧線。 （4）各部合適的軟硬感：座椅最重要的作用是支撐乘員的身體，不能只是一把安樂椅，表面硬一些的座椅不易使人疲勞，但與身體不是特別貼合的硬座椅會壓迫身體的某一部分，使疲勞感倍增。 （5）振動舒適性：需要設(shè)計好座椅的靜態(tài)剛度、共振頻率及衰減特性。 1.3.2控制部件、面板、空間的設(shè)計要

5、求 （1）座椅、 室內(nèi)空間設(shè)計要滿足人體的舒適性設(shè)計數(shù). （2）方向盤、 控臺、 扶手、 腳踏板等要滿足操作性設(shè)計參數(shù)以及安全性設(shè)計參數(shù)。 （3）空間布置要滿足注意國家道路交通法規(guī)規(guī)定和汽車設(shè)計規(guī)范，特別是滿足視野的需要。 2.設(shè)計思路2.1座椅舒適性 在其具體設(shè)計方面要求座椅各個部分的位置是可以調(diào)節(jié)的,同時應(yīng)當(dāng)有不同密度的適宜座墊和靠背墊來支持身體的敏感部位。在滿足工作需要的同時,又能滿足休息要求。座椅必須有額外的空間,以便駕駛員改變在座椅上的角度或位置,以便使他的肌肉暫時放松。2.2顯示裝置的設(shè)計為了使得駕駛員注意力集中,操作方便、快捷、準(zhǔn)確,儀表板及其周圍的控制按鈕、手柄及開關(guān)的位置、空

6、間分布以及儀表和指示、警告燈的辨認識別等都應(yīng)符合人機工程學(xué)的基本要求,必須布置在駕駛員的手伸及界面以內(nèi)。這樣駕駛員才能在不必大幅度改變正常駕駛姿態(tài).的情況下方便的操縱這些鈕件。這是保證駕乘舒適和行駛安全不可缺少的條件。2.3操縱裝置可操作性駐車制動手柄操作時的基本姿態(tài)。因為制動手柄操作要求反應(yīng)準(zhǔn)確高效,啟動時間必須短暫。操縱方式與開關(guān)式操縱器基本相同,但布置的位置應(yīng)遠離普通的幵關(guān)式操縱器,避免緊急操縱時的誤動作。加減檔操作桿操作時的基本姿態(tài)。加減檔是需要駕駛員反復(fù)操作的人機界面之一,他直接影響著車輛的行駛速度,對于行駛的安全性至關(guān)重要,在這個人機交互界面之中,要盡量避免操作桿和手心之間的接觸面

7、,使手在此界面上達到舒適狀態(tài)。能有效地避免誤操作和手疲勞。能很大程度上提高人的操作效率。工作臺按鈕操作時的基本狀態(tài)。駕駛員在正常操作姿態(tài)下,人手對于按鈕的可操作性應(yīng)盡量分布于人手的可觸及范圍內(nèi)的環(huán)形區(qū)域,可以有效增加駕駛員的操作效率。同時操作按鈕合理的人機分布,也能相應(yīng)的減少誤操作率,給駕駛員的操作帶來更舒適、快捷和方便。各種不同效果的按鈕,如空調(diào)、收音機、點煙器、雨刮、車前大燈等等,應(yīng)該根據(jù)其不同的需求以及不同的效果來選擇各式不同的開關(guān),這樣才能更好的人性化設(shè)計,使得駕駛員在駕駛過程中更舒適、便捷。離合器、加速踏板、腳制動操作時的基本形態(tài)。腳踏板適用于動作簡單、快速、需要的操縱力較大的調(diào)節(jié)。

8、能長時間保持在調(diào)節(jié)位置上,可用于兩個或幾個工位的調(diào)節(jié)和無級調(diào)節(jié)。2.4操縱空間布局合理性 通常,對不同類型的元件,一般是按以下順序布置:主顯示器一與主顯示器相關(guān)的主操縱器一有協(xié)調(diào)性要求的操縱器與顯示器一按順序使用的元件一將使用頻繁的元件置于方便觀察、操縱的部位一按布局一致的原則協(xié)調(diào)本系統(tǒng)內(nèi)及其他相關(guān)系統(tǒng)的布置方案之間的關(guān)系。作業(yè)空間在布置時優(yōu)先考慮對于實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)最為重要的元件,即使其使用頻率不高,也要將其中最重要的元件布置在離操作者最近或最方便的位置。這樣可以防止或漸少因誤操作引起的意外事故或傷害。經(jīng)常使用的元件應(yīng)按使用頻率的大小劃分優(yōu)先級,重要的裝置應(yīng)置于駕駛員易見,易及的部位。在駕駛作業(yè)

9、中,應(yīng)按功能的相關(guān)對儀表操縱器、顯示器甚至機器進行適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)排列。在設(shè)備的操作中,為完成某動作,應(yīng)按順序使用顯示器與操縱器。這時,元件應(yīng)按使用順序排列布置,以使作業(yè)方便、準(zhǔn)確。2.5駕駛室安全性設(shè)計 駕駛室安全性設(shè)計主要是安全裝置的設(shè)計，包括安全帶、安全氣囊、安全玻璃、以及出入安全性設(shè)計等，根據(jù)我國的成年人人體尺寸,上下車梯的最低一級踏板的離地高度不宜超過550mm,最高一級踏板與門濫的垂直距離不宜超過300mm,相鄰兩踏板間的垂直距離不宜超過300mm,車梯各踏板的內(nèi)側(cè)寬度不宜小于250mm。3.座椅的設(shè)計3.1座椅設(shè)計依據(jù)3.1.1 坐姿生理學(xué) （1）脊柱結(jié)構(gòu) （2）腰曲弧線 （3）腰椎后

10、突與前突3.1.2坐姿生物力學(xué) （1）肌肉活動度 （2）體壓分布 （3）股骨受力分析 （4）椎間盤受力分析 綜合起來，從坐姿生理學(xué)角度，應(yīng)保證腰弧曲線正常；從坐姿生物力學(xué)角度，應(yīng)保證肢體免受異常力作用。3. 1.3坐姿人體測量尺寸坐姿人體測量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計的主要依據(jù)，設(shè)計時應(yīng)盡量避免扶手過寬和坐面過高，過深等，從而減少駕駛員的疲勞與不適感。3.2座椅的設(shè)計3.2.1座椅設(shè)計要點 （1）座椅的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)可能與坐姿工作的各種操作活動要求相適應(yīng)。 （2）座椅的座高與腰靠高必須是可調(diào)節(jié)的。 （3）座椅可調(diào)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，必須易于調(diào)節(jié)，必須保證在椅子使用過程中不會改變已調(diào)節(jié)好的位置并不得松動。

11、 （4）座椅各零件的外露部分不得有易傷人的尖角銳邊。 （5）無論駕駛員坐在座椅的前部，中部或向后靠，座椅坐面與腰靠均應(yīng)使其感到安全，舒適。 （6）座椅腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)有一定的彈性與足夠的剛度。 （7） 座椅一般不設(shè)扶手。 （8）座椅的結(jié)構(gòu)材料與裝飾材料應(yīng)耐用，無毒，阻燃。3.2.2座椅結(jié)構(gòu)形式主要構(gòu)件有：坐面，腰靠，支架。扶手依據(jù)情況而定。3.2.3座椅主要參數(shù) （1）座高座高指地面至座面上坐骨支承處的高度座椅高度應(yīng)該使駕駛員大腿接近水平，小腿自然放置如果座面過高，就會導(dǎo)致小腿懸空，使大腿肌肉受椅面前緣壓迫，腿部血液循環(huán)受阻，小腿麻木腫脹；座面過低會增加背部肌肉負荷所以座高的設(shè)計先要考慮較小身材的操

12、作者。 （2）座寬座寬應(yīng)滿足臀部就坐所需的尺度，使人能自如地調(diào)整坐姿，座寬取值時應(yīng)適當(dāng)大于臀寬通常以大身材女性的臀寬尺寸上限為設(shè)計依據(jù)，以滿足能容納身材粗壯者的需要由于駕駛室空間的限制，座寬尺寸不能太大，以免影響變速操縱桿、停車制動桿等的尺寸和操作。 （3）座深座深是指椅面的前后距離正確的設(shè)計應(yīng)使臀部、腰部都得到支持，座面前緣與小腿間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)木嚯x，保證小腿可自由活動座深不宜太大，防止矮小身材的人坐上之后，座面前緣壓迫膝窩處的壓力敏感部位，迫使人前移，背部得不到靠背支持，產(chǎn)生極度不適如果要得到靠背的支 持，則必須改變腰部正常曲線，也會產(chǎn)生不舒適 為了滿足大多數(shù)人的需求，座深應(yīng)按較小百分位的群

13、體設(shè)計這樣，身材矮小的人能夠坐著舒適，身體高大的人也只要小腿能得到穩(wěn)定的支持，就不會在大腿部位引起壓力疲勞。 （4）座面傾角座面傾角是座面與水平面夾角座面后傾可以起到2個作用：一是由于人體重力作用，使坐者軀干后移，使背部抵靠靠背，以獲得支持，從而使背肌得到放松，降低背部靜壓；二是防止坐者從座面前緣滑出座面，這對在常處于顛簸環(huán)境中的駕駛員尤為重要。但如果座面過分后 傾，在進行駕駛操作時，脊椎因身體前屈而會被拉直，破壞正常的腰椎曲線，形成一種費力的姿勢，同時還會壓迫腹部，長期駕駛會造成生理上的傷害因此傾角不能太大，一般為。 （5）靠背的高度靠背的功用是保持脊柱具有 一種輕松的姿勢由于每個人的脊柱長

14、度不同，身材也不完全相同，每個人的脊柱曲度變化存在著一定的差異，使靠背高度與其形狀之間出現(xiàn)了復(fù)雜的關(guān)系靠背按其高度不同可分為低靠背、中靠背、高靠背及全靠背4類低靠背為一點支承，只支承腰部；中靠背也是一點支承，支承在胸椎；高 靠背為兩點支承，靠背下部支承于腰椎、上部支承于肩腳骨上；全靠背為三點支承，除支承于腰椎及肩胛骨之外還設(shè)有頭枕靠背的尺寸主要與腰部、肩部、頭部的高度(決定靠背高)和寬度(決定靠背寬)有關(guān)，確定高度時還應(yīng)計入座椅的有效厚度。 （6）靠背傾角靠背傾角指坐面與靠背的夾角從保持正常自然形態(tài)的脊柱、增加舒適感角度看，靠背傾角?。鹤笥逸^為合適。以下是個人參數(shù)設(shè)計： 在進行分析之前，了解坐

15、姿的人體尺寸是非常重要的坐姿人體尺寸包括ll項，如圖5所示，表1列出了我國成年人的人體坐姿尺寸。1) 座高小腿與大腿間的舒適夾角應(yīng)為110°120°，以120°為優(yōu)，如圖6。根據(jù)圖5、可知AB代表坐深。為小腿加足高加上鞋高修正量30mm。根據(jù)個人的尺寸得出AB=490mm，BC=430+30=460mm根據(jù)公式：AC²=AB²+BC²2AB·BCcosl20°，即AC²=490²+460²2×490×460×-0.5=677100mm²；所以AC

16、=823mm示例駕駛室中DC為800mm，根據(jù)勾股定理：AD²=AC²一CD²，即AD=210mm求得AD就是個人實際合適的座椅高度。2） 坐寬.坐姿臀寬365mm再加上著裝功能修正量13mm，座椅的座寬應(yīng)為400mm為宜。3） 座深根據(jù)自己坐深486mm，再加上著裝修正量13mm，座深應(yīng)為520mm左右4） 座面傾角汽車駕駛座椅座面傾角一般為7° 12°，為了避免駕駛員因顛簸而滑出座椅，所以用大傾角12°。5） 靠背高度腰靠距座面的高度取165210mm，腰靠圓弧半徑取為400700 mm，推薦值為550mm所以靠背高度取730mm

17、6） 靠背傾角查詢GB/T1477493工作座椅一般人類工效學(xué)要求可知靠背傾角取95°105°。4. 顯示裝置的設(shè)計4.1設(shè)計要求4.1.1儀表盤可辨識性駕駛員觀察儀表的動作是在一瞬間完成的。因此必須保證將全部儀表設(shè)在不被方向盤和各種組合開關(guān)擋住的位置。布局時可以使用SAE的視界模型來決定儀表盤的位置，由此得出方向盤與儀表盤的位置關(guān)系。通過儀表板平面中心點和駕駛員眼橢圓中心的連線與儀表板平面的夾角稱之為駕駛員觀察儀表的視角，應(yīng)盡量接近90度。同時，盡可能讓駕駛員的視線處于最佳下視角30度以內(nèi)。澳大利亞在辨認性方面已經(jīng)制訂了相應(yīng)的法規(guī)(ADRB)美國Henry dreyfus

18、 推薦的目視距離最大視距為711mm，最佳視距為500mm，英國莫雷爾推薦的視距計算公式D=（1.2-1.5）L D-最佳讀取距離L-儀表板外擴長度設(shè)計目視距可根據(jù)情況合理選擇。另外，儀表盤位置和儀表罩的高度不的越過下視角邊界線。除了上述因素，還要考慮到儀表本身的外形吃廓，字體的大小表盤的顏色，這些因素如果考慮不當(dāng)，也會影響駕駛員觀察儀表的準(zhǔn)確性。4.1.2儀表盤表面防炫目性儀表玻璃和儀表罩都會反射射入車內(nèi)的光線，反射的管線再射入駕駛員眼中，造成了駕駛員炫目現(xiàn)象，令駕駛員感覺不適，甚至導(dǎo)致交通事故影響整車的安全性。所以，在設(shè)計儀表盤的位置時，要充分考慮這一點。測量出光線可能的入射角的射出角，避

19、免反射線與眼睛橢圓相交。儀表罩會映出車內(nèi)外景物，駕駛員的頭影等，影響駕駛員觀察儀表，要在儀表上設(shè)計避光罩。儀表板面的金屬鍍層，例如鍍鉻件也會強烈的反射光線，造成炫目現(xiàn)象，所以要慎重考慮進行防炫目處理。4.1.3按鈕開關(guān)操作方便性 儀表板布置的各種開關(guān)按鈕，應(yīng)方便駕駛員在行車過程中安全操作，駕駛員手動范圍是一個球形空間，其幾何中心點為“人機工程學(xué)操作范圍中心”，簡稱“EO”點，取訂座椅位置分別為240cm，300cm，360cm駕駛員按式，握式，橫向捏式，捏式四種方式操作測定桿，求出所能達到的位置，即測出EO點，求出HZ-EOX，EOX-EOZ的關(guān)系。各種開關(guān)按鈕的位置，應(yīng)安排在駕駛員手動范圍之

20、內(nèi)，而且安排在駕駛員隨手可及的位置。日本的保安基準(zhǔn)十條規(guī)定，各種開關(guān)的位置在距方向盤的中心的左右500cm以內(nèi)；功能不同的開關(guān)應(yīng)以方向盤為中心，左右分開布置，以避免誤操作。4.1.4使用安全性使用軟化的儀表板結(jié)構(gòu)，可以在撞車時吸收一部分能量，儀表板及其部件邊角需要做成圓角，儀表板的總成材料應(yīng)盡可能的使用難燃材料。另外，在緊急境況下，方便了駕駛員能及時跳出車外，儀表板最下端與車廂地面應(yīng)留有足夠的距離，一般在350cm左右。4.2儀表盤設(shè)計特點儀表盤的設(shè)計需要符合人機工程學(xué)的相關(guān)理論和要求，針對本文的選材和布置，以操作者方便、靈敏為中心，總結(jié)如下儀表盤設(shè)計特點：（1）采用液晶顯示器虛擬儀表代替?zhèn)鹘y(tǒng)

21、的機械或電氣機械式的模擬指針式儀表，采用軟件編程的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬件。這樣將會有更好的實時性、精度和靈敏度高、讀書直觀等優(yōu)點；（2）可采用視頻切換技術(shù)在液晶顯示器上切換不同的內(nèi)容，使系統(tǒng)共享娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)所用的顯示器，從而提高液晶顯示器的利用率、降低產(chǎn)品成本；（3）導(dǎo)航系統(tǒng)整合在方向盤上，使用時安全性大大提高，方便舒適；（4）儀表采用墨綠色背景和白色刻度線，且儀表盤形狀根據(jù)人機工程學(xué)的原理選用圓形，以減少誤讀率；（5）儀表盤現(xiàn)代感十足，既時尚又實用，符合大多數(shù)人審美觀念。4.3儀表盤設(shè)計 圖1 部分重卡的儀表盤布置示意圖對比其他重卡的儀表盤設(shè)計和布置，如圖1所示，未開啟GPRS時，采用較傳

22、統(tǒng)的布局設(shè)計，包括轉(zhuǎn)速表、速度表、水溫、油表等儀表。開啟GPRS或車載電視等娛樂設(shè)備，使用視頻切換技術(shù)，中間為地圖，右方為轉(zhuǎn)速表，均有準(zhǔn)確數(shù)字數(shù)值。儀表背景采用墨綠色背景和白色刻度線，能實現(xiàn)提供多種數(shù)據(jù)供駕駛員分析使用，亮度、儀表顯示內(nèi)容均可調(diào)。圖2 儀表盤局部設(shè)計手繪簡圖發(fā)動機中，轉(zhuǎn)速表與時速表是最重要的顯示儀器，儀表盤發(fā)動機的轉(zhuǎn)速表與時速表有兩種模式，可以滿足不同習(xí)慣人的要求，這也是我們本次設(shè)計的特色。圖3 復(fù)雜儀表盤對比圖另外，儀表盤設(shè)計應(yīng)該簡潔，不能所有顯示都表現(xiàn)在儀表盤上，對于上圖的儀表盤設(shè)計，本文認為非常不合理，給人一種雜亂的感覺，在行駛時看顯示不易區(qū)分，誤讀率比較大，操作不方便，

23、很容易造成交通事故。對于重卡來說，速度概念非常重要，我們會發(fā)現(xiàn)司機有很多時候都會去盯著速度表，因此我們把速度表放在儀表盤上，便于司機觀察，不會造成其分神。圖4 儀表盤設(shè)計對比圖此外，對比下圖我們可以發(fā)現(xiàn)，a圖儀表刻度線只有一種類型，而且指針也頭部太大，表盤刻度分布太密集，數(shù)字刻度處界限不明顯，數(shù)字的放置也不符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，因此誤讀率高，操作麻煩。對比發(fā)現(xiàn)，我們采用b圖的儀表盤，有三種刻度類型，刻度之間容易區(qū)分，很清晰，指針頭部尖、尾部平，中間等寬，便于讀數(shù)，數(shù)字清晰明了、易于讀取，這樣設(shè)計大大降低了儀表數(shù)值的誤讀率，符合駕駛員的駕駛習(xí)慣。5. 操縱裝置的設(shè)計5.1腳踏板的布置設(shè)計腳踏板的設(shè)

24、計還是遵循大部分的車輛布置形式，按從左到右的順序布置離合器踏板、制動踏板與加速踏板,設(shè)計基準(zhǔn)是以座椅R點Y平面為中心,高度從左到右依次降低。根據(jù)第5百分位和95百分位之間的人員的身體尺寸進行設(shè)計，按照圖5中的布置形式和表2中的腳踏板設(shè)計參數(shù)參考進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出易于操控的、適于一定空間的腳踏板布置設(shè)計。圖5 踏板界面布置簡圖圖6 踏板界面局部分析簡圖表2 踏板設(shè)計參考值范圍（單位:mm）參考項目參考數(shù)值最大/小值離合器踏板和車身內(nèi)護板間距140最小值離合器踏板側(cè)向間距100170最小值制動踏板和離合器踏板間距55最小值制動踏板側(cè)向間距100170加速踏板和制動踏板間距50最小值加速踏板側(cè)向間

25、距100170離合器踏板與制動踏板中心間距110320離合器踏板中心距R點Y平面180最大值制動踏板中心距R點Y平面180最大值離合器踏板與制動踏板高度差20最大值制動踏板與加速踏板高度差25605.2換擋裝置的設(shè)計圖7當(dāng)下各重卡手動換擋裝置設(shè)計由圖7可知，現(xiàn)在的重卡一般都采用換擋桿換擋，設(shè)計在駕駛員的右側(cè)，一般都存在剎車重、離合重、方向重的問題，出于對駕駛員的操縱省力、方便、換擋便捷的想法，我們決定采用手自一體變速箱，并配備轉(zhuǎn)向助力裝置。取消換擋桿，取而代之的是在駕駛室左側(cè)的一排按鍵，如果想使手動擋，可以通過這排按鍵實現(xiàn)加減擋。圖8 當(dāng)下各重卡取消換擋桿換擋裝置圖對比圖8可知，也有部分輕卡開

26、始取消手動換擋桿的使用，右側(cè)已經(jīng)沒有了這樣的設(shè)置，采用自動換擋或者手自一體式換擋裝置，這種方式已經(jīng)被運用在各種車上。此外，在采用自動擋時也省去了不停踩離合換擋的麻煩，而在駕駛員想采用手動擋時，也沒有了換擋桿的費力，直接按按鍵就可以了，配備的轉(zhuǎn)向助力裝置也會使駕駛員操縱更輕松。但是在設(shè)計時也保留手動擋換擋以免按鍵換擋出現(xiàn)故障時換擋困難，以免發(fā)生不必要的問題。5.3方向盤的設(shè)計5.3.1設(shè)計要求方向盤是駕駛員和汽車之間最重要的連接點。除了其最基本的車輛控制的功能外，它也在車輛安全系統(tǒng)中扮演了重要的角色。下面羅列了幾點一個現(xiàn)代方向盤需要滿足的基本條件：（1）撞擊時能對駕駛員胸部和腦部影響區(qū)提供很好的

27、能量管理；（2）負載下很好的抗彎剛度和抗疲勞性；（3）好的振動特性（高固有頻率），防止汽車在向前或空轉(zhuǎn)時發(fā)生過度振動；（4）高級慣性矩，以使方向盤運動盡可能安靜和平穩(wěn)；（5）應(yīng)對極端冷熱影響的熱穩(wěn)定性；（6）所有部件的耐磨性和耐持久性；（7）即使額外的組件安裝到密閉空間內(nèi)，仍不產(chǎn)生額外重量；（8）優(yōu)化駕駛員界面功能。5.3.2方案設(shè)計據(jù)調(diào)查顯示，大多數(shù)重卡的方向盤上僅僅只有喇叭控制按鍵和轉(zhuǎn)向燈撥手，其他的功能都需要駕駛員的手離開方向盤進行操作，在某種程度上來說影響駕駛的安全性和操作的靈敏度。對此，本文設(shè)計的方案是在方向盤的上半部分設(shè)置了幾個按鈕，可操作雨刷及車燈等常規(guī)裝置，此外，還在方向盤的里

28、側(cè)配備了兩個選項旋鈕。在方向盤表面設(shè)有功能選擇按鈕，此外左右還配有兩個確定按鈕。該控制的特點是，通過在方向盤上集成具有不同功能的按鈕，可防止進行各種操作時影響駕駛，此外通過配合使用選項旋鈕減少了開關(guān)的數(shù)量。而且，還根據(jù)用戶要求定制按開關(guān)時的功能。一般方向盤有灰色，白色，黑色，我們選擇黑色，因為黑色是大眾顏色，耐看，而且不易產(chǎn)生疲勞感。圖9 方向盤動靜尺寸圖對于方向盤，最佳的距離是當(dāng)操作者背部緊靠座椅，當(dāng)胳膊伸直搭在方向盤上時，手腕部恰好落在方向盤上。最佳的位置是通過方向盤輪輻恰好能看到儀表盤上各個表盤，方向盤的邊緣不會阻礙視線。6.駕駛室空間設(shè)計6.1坐姿作業(yè)范圍 近身作業(yè)范圍是作業(yè)空間布局與

29、設(shè)計的主要依據(jù)，決定了駕駛室的空間大小和作業(yè)的舒適度。 如圖所示，我們可以看出，作業(yè)范圍在一定的程度上受人體的臂長、作業(yè)方向、作業(yè)的性質(zhì)以及衣著的影響，所以在駕駛室的空間設(shè)計時，要充分考慮周全。6.2手的水平平面作業(yè)范圍 手的水平作業(yè)，其實也就是操作方向盤和操縱桿的作業(yè)范圍。如圖所示，最大作業(yè)范圍是以肩關(guān)節(jié)為軸心，手向外伸直所形成的范圍；正常范圍是指以肩關(guān)節(jié)為軸心，手臂自如彎曲的范圍。6.3腳垂直平面內(nèi)的作業(yè)范圍如圖所示，腳的作業(yè)范圍是以腳的可能移動距離來確定，決定了加油踏板和制動踏板的位置與行程。7.駕駛室安全設(shè)計7.1安全帶    安全帶是最有效的防護裝置，可

30、以大幅度地降低碰撞事故的受傷率和死亡率。這一點已被國外大量使用實踐證明。    最常用的三點式安全帶的各個組成部分。帶子由結(jié)實的合成纖維織成，包括斜跨前胸的肩帶，繞過人體胯部的腰帶。在座椅的外側(cè)和內(nèi)側(cè)地板上各有一個固定點，第三個固定點位于座椅外側(cè)車身支柱的上方。    繞過上方固定點的環(huán)狀導(dǎo)向板，帶子伸入車身支柱內(nèi)腔并卷在支柱下端的收卷器內(nèi)。乘員胯部內(nèi)側(cè)附近有一個插扣，插扣由插板(松套在帶子上)和鎖扣(與內(nèi)側(cè)地板固定點相連)兩部分組成，該兩部分插合后即可將科員約束在座椅上。    按下插扣的紅色按鈕就能解

31、除約束。收卷器有好幾種結(jié)構(gòu)型式，功能較完備的是緊急鎖止式收卷器(ELR)。該種結(jié)構(gòu)在正常情況下，安全帶對人體上部并不起約束作用。當(dāng)乘員向前彎腰時，帶子可從收卷器經(jīng)由上方固定點的導(dǎo)向板被拉出；而當(dāng)乘員回復(fù)正常坐姿時，收卷器又會自動將帶子收起，使帶子隨時保持與人體貼合。但在緊急情況下亦即汽車減速度超過預(yù)定數(shù)值時或車身嚴重傾斜時，收卷器會將帶子卡住從而對乘員產(chǎn)生有效的約束。7.2安全氣囊    氣囊在汽車正面碰撞時能防止乘員與其前方的物體撞擊。氣囊平時折疊在轉(zhuǎn)向盤轂內(nèi)或儀表板內(nèi)，必要時可在極短時間(碰撞開始后0.030.05s)內(nèi)充滿氣體而呈球形，以填補乘員與室內(nèi)物體之

32、間的空間。氣囊通常采用氮氣。    氣源可以是高壓(約15MPa)鋼瓶或是設(shè)置在氣囊下方的氣體發(fā)生器。裝設(shè)在汽車內(nèi)的碰撞傳感器發(fā)出的訊號可點燃電氣雷管炸開高壓鋼瓶的封口或者點然氣體發(fā)生器內(nèi)的氣體發(fā)生劑，使氣囊迅速充氣。7.3頭枕    頭枕是在汽車后部受撞擊時限制人的頭部向后運動的裝置，這樣可避免頸椎受傷，而嚴重的頸椎受傷可能使其內(nèi)部神經(jīng)(脊髓)受傷，導(dǎo)致頸部以下全身癱瘓(高位截癱)。7.4安全玻璃    汽車正面或側(cè)面碰撞時，乘員頭部往往撞擊風(fēng)窗玻璃或側(cè)窗玻璃而受傷，并且玻璃碎片還會使臉部和眼睛受傷。&

33、#160;   目前在汽車上廣泛應(yīng)用的安全玻璃有兩種：鋼化玻璃與夾層玻璃。鋼化玻璃是在熾熱狀態(tài)下使其表層驟冷收縮從而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的強度較高的玻璃，其落球沖擊強度是普通玻璃的69倍。普通夾層玻璃有三層，總厚度約4mm，其中間層厚度為0.38mm。汽車用的夾層玻璃的中間層則加厚一倍，達0.76mm，故具有較高的沖擊強度，稱為高抗穿透性(HPR)夾層玻璃。國產(chǎn)的車用夾層玻璃的中間層材料通常要用性能較好的聚乙烯醇縮丁醛。    鋼化玻璃受沖擊而損壞時，整塊玻璃出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋，脫落后則分成許多無銳邊的碎片。HPR夾層玻璃損壞時內(nèi)、外兩層玻璃的碎片仍然粘附在中間層上。中間層有較大的韌性，在承受撞擊時拱起從而吸收一部分沖擊能量，起緩沖作用。    大量的事故調(diào)查表明，鋼化玻璃與HPR夾層玻璃相比，前者有較高的傷亡率，其碎片致使眼睛重傷的比率也較高。采用鋼化玻璃的前風(fēng)窗破裂成細小網(wǎng)狀裂紋后，還會嚴重地影響駕駛員前方的視野。由此可見，現(xiàn)代汽車的風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能采用HPR夾層玻璃。7.5門鎖與門鉸鏈    在現(xiàn)代汽