汽車人機(jī)工程學(xué)

概論汽車人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)是20世紀(jì)70年代初迅速開展起來的一門新興學(xué)科,它從人的生理和心思出發(fā),研討人-機(jī)-環(huán)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律,并使人—機(jī)系統(tǒng)任務(wù)效能到達(dá)最正確。在汽車車身設(shè)計中運(yùn)用人體工程學(xué),就是以人(駕駛員、乘客)為中心,研討車身設(shè)計(包括布置和設(shè)備等)如何順應(yīng)人的需求,發(fā)明一個溫馨的、支配輕便的、可靠的駕駛環(huán)境和乘坐環(huán)境,即設(shè)計一個最正確的人—車—環(huán)境系統(tǒng)。概論☆經(jīng)過丈量、統(tǒng)計、分析人體的尺寸，以此為根據(jù)確定車內(nèi)的有效空間以及各部件、總成的布置位置和尺寸關(guān)系?！罱?jīng)過對人體生理構(gòu)造的研討，以使座椅設(shè)計以及人體坐姿符合人體乘坐溫馨性的要求☆根據(jù)人體支配范圍和支配力的測定，確定各支配安裝的布置位置和作用力的大小，以使人體支配自然、準(zhǔn)確、輕便，并降低支配疲勞程度?！罱?jīng)過對人眼的視覺特性、視野效果的研討、實驗，校核駕駛員的信息系統(tǒng)，以保證駕駛員獲得正確地駕駛信息?！罡鶕?jù)人體的動力學(xué)，研討汽車碰撞時對人體的合理維護(hù)，正確確定平安帶的鉸接點(diǎn)位置和對人體的約束力；研討振動時對人體乘坐溫馨性的影響；研討人體上下車的方便性，以確定車門的開口部位與尺寸?！钛杏懭梭w的生理要求，合理確定和布置空調(diào)系統(tǒng)。人機(jī)工程學(xué)的詳細(xì)運(yùn)用人體尺寸與人體模型☆人體尺寸決議了人體所占據(jù)的幾何空間大小和人體的活動范圍,是確定車身室內(nèi)有效空間和進(jìn)展內(nèi)飾布置的主要根據(jù)。根據(jù)人體尺寸的正態(tài)分布以人體尺寸的“百分位分布值〞作為設(shè)計的尺寸根據(jù)。☆百分位表示人體的某項根底數(shù)據(jù)對于運(yùn)用對象中有百分之幾的人可適用，這是人體工程學(xué)中一條根本的設(shè)計原那么。車身設(shè)計中普通采用5%、50%和95%三種百分位的人體尺寸,分別代表矮小身體、平均身體和高大身體的人體尺寸。車身設(shè)計中，常把第95%百分位的值作為設(shè)計上限，把第5%的值作為下限。這樣的設(shè)計結(jié)果可滿足90%的運(yùn)用對象。人體尺寸人體尺寸與人體模型汽車設(shè)計和實驗中所采用的人體模型視用途不同，種類不一。常見的有H點(diǎn)人體模型、裝車實驗用人體模型〔假人〕、振動實驗用多自在度振動人體模型。人體模型人體尺寸與人體模型☆H點(diǎn)是人體身軀與大腿的銜接點(diǎn)，即跨點(diǎn)Hp?！頗點(diǎn)人體模型是一種用來確定汽車車身的實踐H點(diǎn)位置的人體模型。H點(diǎn)人體模型由背板部、座板部、小腿部及足部等構(gòu)成。H點(diǎn)人體模型人體尺寸與人體模型H點(diǎn)人體模型圖1H點(diǎn)人體模型人體尺寸與人體模型☆汽車實踐H點(diǎn)是與支配方便性極坐姿溫馨性相關(guān)的車內(nèi)尺寸的基準(zhǔn)點(diǎn)；☆汽車實踐H點(diǎn)是確定眼橢圓在車身重位置的基準(zhǔn)點(diǎn)；☆汽車實踐H點(diǎn)也是確定座椅參考點(diǎn)R〔H點(diǎn)與R點(diǎn)重合〕的基準(zhǔn)；☆汽車實踐H點(diǎn)的位置影響到駕駛員的手伸及界面。汽車實踐H點(diǎn)汽車實踐H點(diǎn)是指當(dāng)H點(diǎn)三維人體模型按規(guī)定的步驟安放在汽車座椅上時，人體模型上左右兩H點(diǎn)標(biāo)志銜接線的中點(diǎn)。人體尺寸與人體模型☆撞車實驗用的人體模型又稱模擬假人，是進(jìn)展車身平安性研討必不可少的設(shè)備。經(jīng)過其體內(nèi)的傳感器丈量碰撞時人體的損傷值；經(jīng)過碰撞瞬間的高速攝影分析人體的運(yùn)動形狀，借以比較撞車時成員的損傷程度和乘員維護(hù)安裝等的性能；☆汽車平順性實驗中需求運(yùn)用人體振動模型作為座椅的載荷。這種人體振動模型應(yīng)能較好地反映真人人體的動態(tài)呼應(yīng)，并可排除人的要素差別，使實驗結(jié)果有一致的比較根據(jù)。其它人體模型駕駛員視野設(shè)計☆駕駛員視野直接影響汽車自動平安性，是整車總布置及外型設(shè)計要一直關(guān)注的根本方面?！铖{駛員視野設(shè)計主要包括以下幾個方面：前方視野、交通燈視野、A柱妨礙角、直接后方視野及間接后方視野、儀表板視野。駕駛員視野設(shè)計前后視野表示圖圖2駕駛員視野表示圖駕駛員視野設(shè)計☆前方地面視野：從駕駛員眼睛中心點(diǎn)作一條與發(fā)動機(jī)艙蓋相切的直線，與設(shè)計地面線相交，其交點(diǎn)與前保險杠最前端的縱向間隔越小越好，普通希望小于5m；☆風(fēng)窗玻璃透明區(qū)視野風(fēng)窗玻璃透明區(qū)至少應(yīng)包括風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點(diǎn)連線所包圍的面積。這些基準(zhǔn)點(diǎn)是〔留意：透明區(qū)域指的是光線垂直照射的時候，透光率大于70%〕：基準(zhǔn)點(diǎn)a，V1點(diǎn)程度向前偏左17°；基準(zhǔn)點(diǎn)b，V1點(diǎn)向前沿鉛垂面偏上7°；基準(zhǔn)點(diǎn)c，V2點(diǎn)向前沿鉛垂面偏下5°；輔助基準(zhǔn)點(diǎn)a’、b’、c’，與a、b、c點(diǎn)關(guān)于汽車縱向?qū)ΨQ平面對稱。(V點(diǎn)是表征駕駛員眼睛位置的點(diǎn)，它與經(jīng)過駕駛員乘坐位置中心線的縱向鉛垂平面、R點(diǎn)及設(shè)計座椅靠背角有關(guān)。此點(diǎn)用于檢查汽車視野能否符合要求。通常用V1、V2兩點(diǎn)表示V點(diǎn)的不同位置。)前方視野駕駛員視野設(shè)計☆駕駛員前方180o范圍內(nèi)直接視野：在經(jīng)過V1的程度面下方和經(jīng)過V2的三個平面〔三個平面都和程度面向下成4°夾角，其中一個平面垂直于Y基準(zhǔn)平面，另兩個平面垂直于X基準(zhǔn)平面〕上方的范圍內(nèi)，除了A柱、三角窗分隔條、車外無線電天線、后視鏡和風(fēng)窗玻璃刮水器等呵斥的妨礙外，不得有其它妨礙。

前方視野圖3駕駛員前方180°內(nèi)視野評價駕駛員視野設(shè)計交通燈視野：要求汽車在停車線1m以外能方便看到交通燈最上面的紅燈，不能被車頂或其它零件所遮蓋〔內(nèi)后視鏡除外〕。見圖2所示。交通燈視野A柱妨礙角按GB11562-1994的規(guī)定進(jìn)展丈量，每根A柱雙目妨礙角不得超越6°。假設(shè)兩柱相對汽車縱向鉛垂面是對稱的，那么右柱不需求再丈量。在丈量A柱妨礙角的時候，一定要留意門窗密封條、門窗的上框架、遮陽帶也要思索在內(nèi)。丈量方法如下：駕駛員視野設(shè)計A柱妨礙角☆P點(diǎn)至駕駛員眼睛高度上的頭部中心點(diǎn)，通常以P1、P1兩點(diǎn)表示駕駛員程度察看物體時P點(diǎn)的不同位置?！頟m點(diǎn)指經(jīng)過R點(diǎn)的縱向鉛垂面與P1、P2連線的交點(diǎn)。駕駛員視野設(shè)計A柱妨礙角丈量方法：駕駛員視野設(shè)計A柱妨礙角圖6雙目妨礙角丈量表示圖圖5E點(diǎn)和P點(diǎn)的相對位置駕駛員視野設(shè)計☆直接后方視野主要與倒車性能有關(guān)。求作方法是從駕駛員眼睛中心點(diǎn)作一條與后擋風(fēng)玻璃透明部分最下沿〔或衣帽架最上沿、行李箱蓋〕相切的直線，并與設(shè)計地面線相交，交點(diǎn)與保險杠最后段的間隔越小越好〔普通要求小于20m〕?！铋g接后方視野是指駕駛員經(jīng)過內(nèi)、外后視鏡察看車后物體的視野范圍。1、內(nèi)后視野駕駛員借助內(nèi)后視鏡必需能在程度路面上看見一段寬度至少為20m的視野區(qū)域，其中心平面為汽車縱向基準(zhǔn)面，并從駕駛員的眼點(diǎn)后60m處延伸至地平線〔如以下圖〕。后方視野圖7內(nèi)后視野表示圖駕駛員視野設(shè)計2、駕駛員一側(cè)外后視鏡的視野駕駛員借助外后視鏡必需能在程度路面上看見一段寬度至少為2.5m的視野區(qū)域，其右邊與汽車縱向基準(zhǔn)面平行。且與汽車左邊最外側(cè)點(diǎn)相切，并從駕駛員眼點(diǎn)后10m外延伸至地平線〔見以下圖〕。3、乘客一側(cè)外后視鏡的視野對于總質(zhì)量小于2000kg的M1和N1類汽車，駕駛員借助外后視鏡必需能在程度路面上看見一段寬度至少為4m的視野區(qū)域，其左邊與汽車縱向基準(zhǔn)面平行，且與汽車右邊最外側(cè)點(diǎn)相切，并從駕駛員的眼點(diǎn)后20m處延伸至地平線〔見以下圖〕。后方視野駕駛員視野設(shè)計圖8外后視野表示圖駕駛員視野設(shè)計儀表板視野指的是由于轉(zhuǎn)向盤而呵斥的駕駛員對于儀表板上指示安裝的視野妨礙。根據(jù)人機(jī)工程要求，這些指示安裝應(yīng)該在女子5百分位和男子95百分位的視野范圍之內(nèi)。其中，影響視野上限的為轉(zhuǎn)向盤輪緣，影響視野下限的為轉(zhuǎn)向盤中央蓋板或轉(zhuǎn)向盤柱上沿。儀表板視野駕駛員視野設(shè)計儀表板視野圖9儀表板視野丈量表示圖駕駛員視野設(shè)計☆汽車駕駛員眼橢圓是指不同身體的駕駛員以正常駕駛姿態(tài)坐在座椅上,其眼睛位置在車身中的統(tǒng)計分布圖形。由于圖形呈橢圓狀,故稱之為“眼橢圓〞。在車身設(shè)計中普通采用眼橢圓樣板來描畫駕駛員的眼睛分布范圍?！顕H規(guī)范ISO4513中,對應(yīng)于一定的座椅程度調(diào)整行程,提供了各種百分位的駕駛員眼睛分布位置,即側(cè)視圖和俯視圖上的相應(yīng)眼橢圓樣板,并適用于以下尺寸范圍的車身:座椅靠背角:5°～40°最后H點(diǎn)到踵點(diǎn)的垂直間隔:127～457mm座椅垂直調(diào)理范圍:0～38mm座椅程度調(diào)理范圍:102～165mm最后H點(diǎn)到踵點(diǎn)的程度間隔:≥508mm眼橢圓駕駛員視野設(shè)計眼橢圓圖10轎車車身內(nèi)部布置中95%眼橢圓樣板的繪制及其在側(cè)視圖上的定位乘員頭部空間設(shè)計☆駕駛員及乘員頭部活動空間校核主要經(jīng)過頭廓包絡(luò)線來計算完成，頭廓包絡(luò)線是指不同百分位身體的駕駛員和乘員在乘坐形狀下，他們頭廓線的包絡(luò)線。頭廓包絡(luò)線的構(gòu)成方法是將頭廓線樣板放在眼橢圓樣板上面，使頭廓線樣板上的眼點(diǎn)沿著眼橢圓樣板上的上半部眼橢圓運(yùn)動，并堅持兩樣板上的本身坐標(biāo)平行，描畫出頭廓線運(yùn)動時候的包絡(luò)線便是頭廓包絡(luò)線。如圖1所示。由于頭廓包絡(luò)線以眼橢圓為基準(zhǔn)而生成，而眼橢圓的長短軸因身體百分位及H點(diǎn)程度行程的不同而有異，因此頭廓包絡(luò)線是有許多條的。

頭廓包絡(luò)線乘員頭部空間設(shè)計

頭廓包絡(luò)線圖11頭廓包絡(luò)線構(gòu)成側(cè)視圖上下車方便性☆在現(xiàn)代汽車設(shè)計中，雖然經(jīng)常涉及的緊湊型汽車，但同時需求保證汽車內(nèi)部空間的寬闊，更不能因車身的緊湊影響進(jìn)出的方便性，正由于如此，所以在設(shè)計過程中要進(jìn)展周全的思索，細(xì)致協(xié)調(diào)，既要滿足空間要求，又要符合外型需求，更要琢磨技術(shù)上的可行性。

概述上下車方便性☆思索上下車方便性，首先要思索的是車門立柱能否符合要求，下面圖12給出了前座不能翻倒的轎車車身與座椅相對位置的引薦值。當(dāng)立柱傾斜度過低或者為0時，前后座入座都會不溫馨，假設(shè)將門立柱往后傾斜適當(dāng)角度，那么可以大大改善入座離座的方便性，參考圖13所示。

車門立柱傾斜度上下車方便性

車門立柱傾斜度圖12立柱與座椅相對位置引薦值圖13車門立柱對上下車方便性的影響上下車方便性☆影響上下車方便性構(gòu)造主要是車門，座椅及車門檻。對于前座的上下車方便性〔圖14、15〕H130〔前門檻至地面的垂直間隔〕、H74〔在方向盤中心平面內(nèi)，方向盤到未壓坐墊的最小間隔〕、HY1〔R點(diǎn)到前車門上沿的垂直間隔〕、L18〔前入口的足部空間，前門最大開度時門內(nèi)邊緣或在門檻之上102mm的立拄與前座椅最小間隔〕、LX1〔前車門X方向最大開度〕、LX2〔前車門對角最小間隔〕起著最關(guān)鍵的作用。不論車型大小，前門上下車尺寸都以駕駛員的要求為中心的，不同級別的尺寸大小相當(dāng)。引薦值如下：L18>450mmH130<400MMH74>150MMHY1>750mm。

通道尺寸上下車方便性☆對于后座的上下車方便性〔圖14、15〕，H131〔后門檻至地面的垂直間隔〕、HY2〔R點(diǎn)到后車門上沿的垂直間隔〕、L19〔后入口的足部空間，后門最大開度時內(nèi)邊緣或在門檻之上102mm的立柱與前座椅最小間隔〕、LX1〔前車門X方向最大開度〕、LX2〔前車門對角最小間隔〕、LX3〔后車門X方向最大開度〕有直接影響。普通而言，高度方向上的上下尺寸不因級別而異，而長度方向的尺寸那么因級別的不同而有不同的要求，級別越高，尺寸越大。引薦值如下：L19>250mmH131<400mmHY2>750mm。

通道尺寸上下車方便性通道尺寸圖14L18和L19表示圖上下車方便性通道尺寸圖15影響上下車方便性關(guān)鍵尺寸圖示上下車方便性☆側(cè)壁傾斜度對于上下車特別是上車有很大的影響，如圖16所表示，當(dāng)K值〔車門上緣與門檻之間的間距〕為0時，乘客的上身必需傾斜30°以上才干進(jìn)入車內(nèi)。而當(dāng)K值在100-150mm〔視車身高度變化〕，那么可以很方便的入座?！町?dāng)K值過大時，下車時也不方便，同時將由于上下比例失調(diào)而影響汽車的外觀，同時也會影響內(nèi)部空間的利用，以及乘員的頭部空間和乘坐適宜性，而且玻璃升降占用車門內(nèi)腔的空間太大，也會使車門變厚。

側(cè)壁傾斜度上下車方便性側(cè)壁傾斜度圖16車身側(cè)壁傾斜度對上下車方便性的影響人體坐姿溫馨性和手伸及平面☆駕駛員溫馨駕駛姿態(tài)和手伸及范圍都是駕駛員駕駛適宜性的重要組成部分，在進(jìn)展轎車駕駛室設(shè)計過程中，駕駛室，駕駛座等相關(guān)尺寸也是由人體尺寸及其操作姿態(tài)或溫馨的坐姿確定的。但由于相關(guān)尺寸非常復(fù)雜，人與“機(jī)〞的相對位置要求非常嚴(yán)厲，為了使這種人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計能更好地符合人的生理要求，在設(shè)計中，可以采用人體模板來校核有關(guān)駕駛室空間尺寸，方向盤等支配機(jī)構(gòu)的位置，顯示儀表的布置以及功能按鍵和旋鈕能否符合手伸及界面和規(guī)定姿態(tài)的要求。

概述人體坐姿溫馨性和手伸及平面☆由于駕駛員的溫馨駕駛姿態(tài)隨車型的不同而變化,各自選擇溫馨姿態(tài)下的關(guān)節(jié)角度有較大的差別。如圖1所示，對于轎車通?？勘辰茿1最大不超越33°,最溫馨為28°;人體軀干與大腿的夾角A4以105°為宜,110°～115°最理想;肘角A3以105°為宜;膝角A5在112°～118°為好;腳角A6(踏平面與小腿間夾角)最小為87°,最大不超越130°。這些都是在總結(jié)以往設(shè)計閱歷根底上得到的閱歷值。人體坐姿溫馨性人體坐姿溫馨性和手伸及平面人體坐姿溫馨性圖17溫馨駕駛形狀下駕駛員生理角度調(diào)理范圍人體坐姿溫馨性和手伸及平面☆駕駛員的手伸及界面是指駕駛員以正常姿態(tài)坐在座椅中、身系平安帶、右腳支承于加速踏板踵點(diǎn)上、一手握住方向盤時另一手所能伸及的最大廓面。駕駛室內(nèi)的一切支配鈕件、桿件、開關(guān)等的位置均應(yīng)在駕駛員手伸及界面之內(nèi)，這是車身設(shè)計中的一條重要原那么?！钤诟叨确较蛏?，手伸及界面的0線位于經(jīng)過H點(diǎn)的程度面上，向上為正，向下為負(fù)。在左右方向上，其0線位于經(jīng)過H點(diǎn)的縱向垂直平面上，駕駛員左側(cè)為正，右側(cè)為負(fù)。在汽車的前后方向上，離加速踏板踵點(diǎn)后方程度間隔為d處，有一表示手伸及間隔的HR基準(zhǔn)面。HR基準(zhǔn)面至手伸及界面之間的程度間隔表示了駕駛員在不同高度及左右方向上的最大可伸及間隔。手伸及平面人體坐姿溫