汽車設(shè)計中人機(jī)工程學(xué)

1、1汽車設(shè)計中的人機(jī)工程學(xué)汽車設(shè)計中的人機(jī)工程學(xué)內(nèi)容概述人機(jī)工程概論一一汽車設(shè)計中的相關(guān)應(yīng)用各國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)汽車總布置設(shè)計中的相關(guān)校核三三二二四四3人機(jī)工程概論u應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動生理學(xué)、勞動心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究。u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(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；u提供人體各部分的出力范圍、以及動作時的習(xí)慣等人體機(jī)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(jī)能特性；u分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對各種勞動負(fù)荷的適應(yīng)能力；u探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因

2、素以及心理因素對工作效率的影響等。汽車設(shè)計中的相關(guān)應(yīng)用u 汽車屬于人來操縱和使用的一種運(yùn)動機(jī)械，它也是和人的工作及日常生活最為密切的一種機(jī)械，要求汽車，尤其是轎車設(shè)計項符合人的生理特征和滿足人的心理需要。u 人機(jī)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(jī)構(gòu)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：注：其中前前6 6項與轎車總布置關(guān)系最大項與轎車總布置關(guān)系最大，直接需要總布置進(jìn)行設(shè)計和校核。汽車設(shè)計中的相關(guān)應(yīng)用NO.1 NO.1 確定確定汽車造型的硬點尺寸汽車造型的硬點尺寸NO.2 NO.2 確定確定汽車內(nèi)

3、部空間尺寸汽車內(nèi)部空間尺寸NO.3 NO.3 校核校核駕駛員的最佳坐姿駕駛員的最佳坐姿NO.4 NO.4 校核校核操縱方便性操縱方便性NO.5 NO.5 校核校核視野視野NO.6 NO.6 校核上下車方便性校核上下車方便性NO.7 NO.7 汽車汽車乘坐安全性（主動、被動安全性）乘坐安全性（主動、被動安全性）NO.8 NO.8 汽車汽車舒適性（噪音、振動、乘坐空間和溫度舒適性（噪音、振動、乘坐空間和溫度）NO.9 NO.9 汽車使用方便性汽車使用方便性NO.10 NO.10 汽車汽車裝配保養(yǎng)方便裝配保養(yǎng)方便性性NO.11 NO.11 轎車轎車娛樂性（收音機(jī)、娛樂性（收音機(jī)、CDCD、DVDDV

4、D機(jī)等）機(jī)等）NO.12 NO.12 轎車轎車外形觀賞性（車型樣式、色彩等）外形觀賞性（車型樣式、色彩等）6各國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)u中國國家標(biāo)準(zhǔn)（中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GBGB）：）：GB 7258-2004 機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件GB 11556-1994 汽車風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗方法GB 11565-1989 轎車風(fēng)窗玻璃刮水器刮刷面積GB 11562-1994 汽車駕駛員前方視野要求及測量方法GB 15084-2006 汽車后視鏡的性能和安裝要求GB/T 19234-2003 乘用車尺寸代碼GB/T 12673-1990 汽車主要尺寸測量方法GB/T 11559-1989 汽車室內(nèi)尺寸測量用三

5、維H點裝置（05年取消，暫無新標(biāo)準(zhǔn)代替）GB/T 17346-1998 轎車腳踏板的側(cè)向間距GB/T 13053-2008 客車車內(nèi)尺寸7各國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)u美國汽車工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（美國汽車工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（SAESAE）：）：SAE J1100-2005 Motor Vehicle Dimensions（汽車尺寸） SAE J826-2002 H點機(jī)械和設(shè)計工具規(guī)程和規(guī)格 SAE J4002-2005 H點機(jī)械和設(shè)計工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998 駕駛員選擇的座椅位置SAE J1052-2002 汽車駕駛員及乘員頭部位置SAE J941-2002 汽車駕駛員眼點位置 SAE J1050-2

6、003 駕駛員視野的描述和測量 SAE J287-2007 駕駛員手控制區(qū)域 SAE J1138-1999 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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)8各國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)u歐洲經(jīng)濟(jì)共同體汽車法規(guī)（歐洲經(jīng)濟(jì)共同體汽車法規(guī)（EECEEC標(biāo)準(zhǔn)）：標(biāo)準(zhǔn)）：EEC-127 機(jī)動車輛的后視鏡 EEC-317 機(jī)動車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318 機(jī)動車輛刮刷和清洗系統(tǒng)EEC-649 機(jī)動車輛駕駛員視野方面u歐洲經(jīng)濟(jì)委員會機(jī)動車法規(guī)（歐洲經(jīng)濟(jì)委員會機(jī)動車法規(guī)（ECEECE標(biāo)準(zhǔn)）：標(biāo)準(zhǔn)）：ECE R46 關(guān)于批準(zhǔn)后視鏡和就后視鏡的安裝方面批準(zhǔn)機(jī)動車輛的統(tǒng)一規(guī)定 ECE R3

7、5 關(guān)于就腳控制件的布置方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定9人體坐姿校核u校核目的校核目的在整車布置設(shè)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(jié)構(gòu)進(jìn)行研究而得到人體的舒適駕駛姿勢，這是在總布置設(shè)計中必須遵守的依據(jù)，同時本著提高車內(nèi)空間利用率、滿足外造型和整車尺寸原則，進(jìn)行人性化的最優(yōu)化設(shè)計。u校核內(nèi)容校核內(nèi)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u引用標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)SAE J1100-2005 Motor Vehicle Dimensions（汽車尺寸） SAE J826-2002 H點機(jī)械和設(shè)計工具規(guī)程和規(guī)格 SAE

8、 J4002-2005 H點機(jī)械和設(shè)計工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998 駕駛員選擇的座椅位置SAE J1052-2002 汽車駕駛員及乘員頭部位置10人體坐姿校核u駕駛員駕駛員SAE95%SAE95%人體坐姿舒適性校核人體坐姿舒適性校核根據(jù)踵點，踏板參考點，駕駛員設(shè)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(jìn)行測量：H30-1 R點到踵點的垂直距離L53 R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(luò)線與頂蓬的最小間隙11人體坐姿校核轎車轎車駕駛

9、員人體坐姿舒適推薦駕駛員人體坐姿舒適推薦值值對于駕駛員人體坐姿除應(yīng)滿足上表中的推薦值外，還應(yīng)與參考車型進(jìn)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u后排乘客后排乘客SAE95%SAE95%人體坐姿舒適性校核人體坐姿舒適性校核根據(jù)踵點，地板平面，后排乘客設(shè)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(jìn)行測量：H30-2

10、 R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(luò)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(yīng)滿足上表中的推薦值外，還應(yīng)與參考車型進(jìn)行對比分析。 14視野校核u校核目的校核目的在汽車設(shè)計中，駕駛員視野直接影響汽車的使用和安全等，在進(jìn)行布置設(shè)計時必須考慮視野是否符合法規(guī)要求及使用要求。u校核內(nèi)容校核內(nèi)容前風(fēng)窗基準(zhǔn)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

11、視野障礙校核后視鏡視野校核u引用標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)GB 15084-2006 汽車后視鏡的性能和安裝要求GB 11562-1994 汽車駕駛員前方視野要求及測量方法SAE J941-2002 汽車駕駛員眼點位置 SAE J1050-2003 駕駛員視野的描述和測量 EEC-649 機(jī)動車輛駕駛員視野方面EEC-127 機(jī)動車輛的后視鏡ECE R46 關(guān)于批準(zhǔn)后視鏡和就后視鏡的安裝方面批準(zhǔn)機(jī)動車輛的統(tǒng)一規(guī)定 15視野校核u前風(fēng)窗基準(zhǔn)點校核前風(fēng)窗基準(zhǔn)點校核按照GB11562-1994（與EEC-649 相同）規(guī)定前風(fēng)窗玻璃透明區(qū)至少應(yīng)包括風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點聯(lián)線所包圍的面積。這些基準(zhǔn)點是：基準(zhǔn)點a，V1點水平

12、向前偏左17；基準(zhǔn)點b，V1點向前沿鉛垂面偏上7；基準(zhǔn)點c，V2點向前沿鉛垂面偏下5；輔助基準(zhǔn)點a、b、c與a、b、c點關(guān)于汽車縱向?qū)ΨQ平面對稱;V V點的確定點的確定當(dāng)靠背角等于25時，V點相對R點的坐標(biāo)見下表：16視野校核u駕駛員前方駕駛員前方180180視野視野校核校核uA A柱雙目障礙角柱雙目障礙角校核校核uA A、B B、C C柱直接視野障礙柱直接視野障礙校核校核u后視鏡視野校核后視鏡視野校核20m4m17前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核u校核目的校核目的為了使風(fēng)窗玻璃刮水器有效地清除附著在擋風(fēng)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

13、行車安全，整車設(shè)計時需對風(fēng)窗雨刮器進(jìn)行刮刷面積校核分析。u校核內(nèi)容校核內(nèi)容風(fēng)窗玻璃A、B區(qū)確定刮刷面積校核u引用標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)GB 11556-1994 汽車風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗方法 GB 11565-1989 轎車風(fēng)窗玻璃刮水器刮刷面積 GB 11562-1994 汽車駕駛員前方視野要求及測量方法EEC-317 機(jī)動車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318 機(jī)動車輛刮刷和清洗系統(tǒng)18前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核u前風(fēng)窗玻璃前風(fēng)窗玻璃A A、B B區(qū)確定區(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(fēng)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

14、側(cè)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(cè)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(fēng)玻璃外表面的面積，且距擋風(fēng)玻璃透明區(qū)的邊緣向內(nèi)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(cè)與X軸成17角的鉛垂平面；以車輛縱向中間平面為基準(zhǔn)面且與上一條中的平面對稱的平面。19前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核u前風(fēng)窗玻璃前風(fēng)窗玻璃A A、B B區(qū)區(qū)確定確定u前風(fēng)窗玻璃雨刮器法規(guī)要

15、求前風(fēng)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(yīng)不少于80%；雨刮器的刮刷面積覆蓋A區(qū)域應(yīng)不少于98%。20手伸及界面校核手伸及界面校核u校核目的校核目的駕駛室內(nèi)的一切手操作鈕件、桿件、開關(guān)等位置均應(yīng)在駕駛員手伸及的范圍之內(nèi)，充分考慮人機(jī)工程學(xué)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(jìn)而達(dá)到安全駕駛的目的u校核內(nèi)容校核內(nèi)容手伸及操縱件布置范圍校核A、B區(qū)的按鈕、開關(guān)位置的校核u引用引用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)SAE J1100-2005 Motor Vehicle Dimensions（汽車尺寸）SAE J287-2007 駕駛員手控制區(qū)域 SAE J1138-1999 乘用車多用途車和總

16、重量不超過100001b的貨車的駕駛員手操作位置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 21手伸及界面校核手伸及界面校核A A、B B區(qū)定義區(qū)定義基準(zhǔn)平面即經(jīng)過方向盤中心，與Y軸垂直的縱向鉛垂面。A區(qū)為基準(zhǔn)平面的左邊，B區(qū)為基準(zhǔn)平面的右邊。對于按鈕、開關(guān)位置的布置應(yīng)滿足法規(guī)SAE J1138-1999的要求。具體見下表：22踏板間距布置校核踏板間距布置校核u校核目的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(jīng)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。u校核內(nèi)容校核內(nèi)容踏板排列位置校核踏板間距校核踏板落差校核u引用標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17346

17、-1998 轎車腳踏板的側(cè)向間距GB 7258-2004 機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件SAE J1100-2005 Motor Vehicle Dimensions（汽車尺寸）ECE R35 關(guān)于就腳控制件的布置方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定 23踏板間距布置校核踏板間距布置校核u踏板排列位置校核踏板排列位置校核腳制動控制裝置應(yīng)以駕駛員的乘座觀察角度，按照下列順序由左至右進(jìn)行布置：離合器踏板（如果有） 、行車制動踏板、加速踏板。踏板間距的定義踏板間距的定義24上下車方便性校核上下車方便性校核u校核目的校核目的上下車方便性是汽車總布置設(shè)計中必須考慮的重要因素之一。整車的布置設(shè)計必須滿足乘員上下車方便性的要求。

18、 通過對人體生理和汽車結(jié)構(gòu)相互關(guān)系的研究，可以得到人體的上下車方便性的角度和相關(guān)尺寸范圍，這也是本報告校核參考的依據(jù)。u校核內(nèi)容校核內(nèi)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(cè)壁傾斜度對上下車方便性的影響u引用標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T19234-2003 乘用車尺寸代碼SAE J1100-2005 Motor Vehicle Dimensions（汽車尺寸） 25上下車方便性校核上下車方便性校核u車門立柱傾斜度對上下車方便性的影響車門立柱應(yīng)適當(dāng)傾斜，當(dāng)車門立柱直立時，前后座入座都會感到很別扭，如果將門立柱適當(dāng)傾斜，則可以大大改善入座的方便性（見下圖）。26上下車方便性校核上下車方便性校核u上下車通道寬度對上下車方便性的影響上下車通道寬度尺寸要求（見下圖）：L18是前車門打開時下部通道寬度，一般推薦要求L18400mm；L19是后車門打開時下部通道寬度，一般推薦要求L19250mm；L是前車門打開時上部通道寬度，一般推薦要求L650mm；L”是后車門打開時上部通道寬度，一般推薦要求L”650mm；L2是前車門立柱水平尺寸，一般推