人機(jī)工程學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.doc

人機(jī)工程學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用工業(yè)工程, 是對(duì)人員、物料、設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善和設(shè)置的一門學(xué)科. 它綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)和社會(huì)科學(xué)方面的專門知識(shí)和技術(shù), 以及工程分析和設(shè)計(jì)的原理與方法, 對(duì)該系統(tǒng)所取得的成果進(jìn)行確定、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。工業(yè)工程的研究目標(biāo)就是使生產(chǎn)系統(tǒng)投入的要素得到有效利用，降低成本、保證質(zhì)量和安全、 提高生產(chǎn)率、 獲得最佳效益。人機(jī)工程學(xué)是工業(yè)工程研究的眾多重要領(lǐng)域之一。人機(jī)工程學(xué)概念所謂人機(jī)工程學(xué)，是把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，從而為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一種新的理論依據(jù)和方法，人機(jī)工程學(xué)研究的中心問題就是優(yōu)化人機(jī)關(guān)系。在汽車設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)稱為車輛人機(jī)工程學(xué)，它是以改善駕駛員的勞動(dòng)條件和車內(nèi)人員的舒適性為核心，以人的安全、健康、舒適為目標(biāo)，力求使整個(gè)系統(tǒng)總體性能達(dá)到最優(yōu)。車輛人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、動(dòng)作頻率等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官的機(jī)能特性。自從德國(guó)人卡爾本茨在1885年發(fā)明的三輪汽車開始，汽車已有百年歷史。在這上百年時(shí)間里，汽車可謂進(jìn)行了一番翻天覆地的變化，各大汽車廠商陸續(xù)建立，展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)?，F(xiàn)在汽車早已走進(jìn)普通人家中，并成為人們出行必不可少的工具時(shí)，人機(jī)工程逐漸被重視，并廣泛被應(yīng)用到了汽車設(shè)計(jì)之中。無(wú)論是以駕駛員為中心還是以乘坐人員為中心，都最大限度地滿足人們，并且各種主、被動(dòng)保護(hù)措施也使人們?cè)谕话l(fā)危險(xiǎn)時(shí)，能最大限度地減小傷害，確保人的安全。總之，汽車設(shè)計(jì)中的各種設(shè)計(jì)都以將人的因素考慮其中，確保了以人為主的設(shè)計(jì)原則，使汽車更完美地服務(wù)于人們。 隨著人機(jī)工程學(xué)的不斷發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)所涉及的研究和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從事本學(xué)科研究的專家所涉及的專業(yè)和學(xué)科也愈來愈廣泛，解刨學(xué)、生理學(xué)、工業(yè)衛(wèi)生學(xué)、工業(yè)與工程設(shè)計(jì)、工作研究、建筑于照明工程、管理工程等多個(gè)方面都被包括其中，由此可見人們?cè)絹碓街匾暼藱C(jī)工程學(xué)的發(fā)展。今天，汽車已廣泛地被人們所接受，并作為日常外出的首選代步工具，因此人機(jī)工程學(xué)學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中就顯得更加重要?，F(xiàn)在的新車不僅僅是外形或名字上的新，除了外形的設(shè)計(jì)較老款來說進(jìn)一步之外，其人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)也是非常先進(jìn)的，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。 外型上的設(shè)計(jì)：在現(xiàn)在大多數(shù)人的印象當(dāng)中，車的外形是很重要的。在現(xiàn)在人的購(gòu)車觀念中，首先是外形。不同的人對(duì)汽車的外形要求不一樣，這是不同人的性格、心理需求不同。一般喜歡刺激、動(dòng)感的人則喜歡選擇有外形動(dòng)感、線條分明，有較低的風(fēng)阻系數(shù)的轎跑車或跑車外形的車，如法拉利、奔馳的C 系；而一些成功人士和商人則注重外表和自身的地位的展現(xiàn)，這些人一般會(huì)選擇外形大氣，車身較長(zhǎng)，能顯示其地位的行政級(jí)或辦公級(jí)的豪華轎車，如寶馬的7系，奔馳的S系。 在外形上，車身顏色也很重要。在人們的心理上，通常認(rèn)為黑色或灰色車身給人以穩(wěn)重；一些鮮艷顏色如紅色，讓人感覺這車富有運(yùn)動(dòng)性能，有動(dòng)感；而綠色的小車則讓人感覺貼近自然，給人一種清新感。 內(nèi)部設(shè)計(jì)：汽車最讓人關(guān)注的除了外形外還有內(nèi)部的設(shè)計(jì)，而汽車內(nèi)部的設(shè)計(jì)也分成幾種設(shè)計(jì)風(fēng)格，一是以駕駛員為中心，注重駕駛的樂趣；一種是以乘坐人員為中心，以舒適為主，還有一種是綜合二者，既兼顧駕駛又注重乘坐人員。 以寶馬的新7系轎車來看，該車屬于豪華車，雖然兼顧駕駛，但顯然是側(cè)重于乘坐人員。首先從駕駛 席說起。在人機(jī)工程學(xué)儀表顯示設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，半圓形和圓形儀表的設(shè)計(jì)的誤讀率是最低的，數(shù)字式儀表具有讀數(shù)準(zhǔn)確，占用面積小的特點(diǎn)。新7系采用圓形組合式儀表設(shè)計(jì)，速表采用傳統(tǒng)的指針設(shè)計(jì)，并按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)字式儀表顯示車內(nèi)外溫度及行駛里程等相關(guān)信息。而在儀表的色彩方面，新7系的儀表采用黑色表面及白色的數(shù)字和刻度線的設(shè)計(jì)，儀表的指針亦采用白色狹長(zhǎng)三角形設(shè)計(jì)形式，使儀表清晰易讀，準(zhǔn)確地將相關(guān)信息反映給司機(jī)，便于司機(jī)進(jìn)行相關(guān)操作。 其次是汽車座椅的設(shè)計(jì)，畢竟人是大多數(shù)時(shí)間呆在車?yán)锏?。而說到座椅設(shè)計(jì)，最好的莫過于賽車座椅類的設(shè)計(jì)。采用桶形設(shè)計(jì)，對(duì)人體進(jìn)行全方位有效的支撐，并且可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同人群。這類型座椅采用近似弧面設(shè)計(jì)，當(dāng)人坐下時(shí)對(duì)全身進(jìn)行有效支撐，尤其是大腿及身體兩側(cè)，頭枕設(shè)計(jì)確保頸椎自然，防止長(zhǎng)時(shí)間駕駛帶來頸部不適。人機(jī)工程學(xué)認(rèn)為體位正確可以減少靜態(tài)疲勞，有利于身體健康和工作質(zhì)量和勞動(dòng)效率的提高。汽車駕駛屬于長(zhǎng)時(shí)間需精神集中的工作，并且操作精確，手腳需并用，而這種情況下，符合人機(jī)工程學(xué)的座椅除了給身體提供良好支撐的同時(shí)也帶來了正確的坐姿，完全符合人機(jī)工程學(xué)中作業(yè)姿勢(shì)的設(shè)計(jì)原則。然而一般的座椅對(duì)人體的支撐已到位了。 在現(xiàn)在的汽車內(nèi)部設(shè)計(jì)中，方向盤也被列入了人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。方向盤的變化可謂不小，從最初的單一轉(zhuǎn)向工具變?yōu)楝F(xiàn)在的多功能藝術(shù)品，其中最有名的莫過于法拉利的方向盤?，F(xiàn)在的方向盤綜合了若干功能，包括影音控制鍵，藍(lán)牙免提鍵，懸掛調(diào)節(jié)鍵等，在此基礎(chǔ)上方向盤還提供了多向調(diào)節(jié)功能，這就與可調(diào)節(jié)的座椅形成了完美組合，滿足了不同身高的司機(jī)都能夠舒適駕駛的需求。方向盤上各種快捷鍵的設(shè)計(jì)使司機(jī)的手可以在不離開方向盤的情況下便可以完成相應(yīng)操作，避免了在駕駛過程中因注意力不集中而發(fā)生事故。 現(xiàn)在汽車中功能最豐富的非中控臺(tái)莫屬。汽車中控臺(tái)的設(shè)計(jì)可以說是最能體現(xiàn)人機(jī)工程學(xué)的。還是以寶馬的新7系來說，其中控臺(tái)集汽車信息顯示，CD控制器，空調(diào)控制器以及寶馬獨(dú)創(chuàng)的iDrive系統(tǒng)于一體，雖然看起來功能繁多，但操作卻簡(jiǎn)單明了，各種按鍵都按規(guī)律排布，符合人機(jī)工程學(xué)中的按功能進(jìn)行組合排列原則，降低了誤操作的可能性。并且新一代的導(dǎo)航屏有10.1寸，比上一代更大，這也就便于人們更清楚地了解信息。 我認(rèn)為將導(dǎo)航設(shè)備如GPS的屏幕垂直于中控臺(tái)而安裝的方式不是很好。因?yàn)橥ǔＧ闆r下，司機(jī)是GPS的主要使用者，而在司機(jī)駕車的過程中，導(dǎo)航屏正好處在視平面的右下方，在人機(jī)工程學(xué)研究中，通過對(duì)視覺特征的研究可知，當(dāng)人的眼睛偏離視覺中心時(shí)，在偏離距離相等的情況下，人眼對(duì)左上限的觀察最優(yōu)秀，而右下限最差，因此在導(dǎo)航屏設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到。 作為一款針對(duì)乘坐人員的豪華車，新7系的后排乘坐區(qū)也是毫不含糊的。與前排相同的可調(diào)節(jié)座椅，并且后排中央扶手區(qū)同樣設(shè)有iDrive系統(tǒng)，影音控制系統(tǒng)和獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)，這樣就滿足了后排乘坐人員也同樣能感受影音娛樂，并且前排的正副駕駛后面的顯示屏能夠同時(shí)播放不同節(jié)目，更加滿足了乘坐人員的需求。并且新7系的后排空間夠大，完全滿足VIP的需要，是乘坐人員不會(huì)感到壓抑，乘坐時(shí)更舒服。說到乘坐的舒適性，新7系還應(yīng)用了更加先進(jìn)和出色的懸掛系統(tǒng)和獨(dú)創(chuàng)的四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向保證了舒適性。防止了長(zhǎng)時(shí)間的乘坐而感到疲勞。操縱手把和各種旋鈕在汽車的設(shè)計(jì)中很常見，如排擋桿，雨刷控制器，轉(zhuǎn)向燈控制器一般都采用拉桿式設(shè)計(jì)，這就涉及到了操作手把的設(shè)計(jì)。由于手是人們用來操作活動(dòng)最多的器官，長(zhǎng)期使用不合理的操作手把，可使操作者產(chǎn)生痛覺，出現(xiàn)老繭甚至變形，并可影響到勞動(dòng)情緒，勞動(dòng)效率和勞動(dòng)質(zhì)量。因此操縱手把除了應(yīng)滿足造作要求外，還應(yīng)符合手的結(jié)構(gòu)，及觸覺特征。在進(jìn)行手把設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮手把的形狀與手的生理特點(diǎn)相適應(yīng)，其形狀應(yīng)便于識(shí)別，還應(yīng)符合手的尺度需要。在許多的汽車上出現(xiàn)了天窗甚至全景天窗。這種設(shè)計(jì)使人們一抬頭便可以看見藍(lán)天白云，給人一中很親近自然的感覺，同時(shí)這一設(shè)計(jì)，尤其是全景天窗的設(shè)計(jì)讓人感覺空間一下子變大了，減小了壓抑感，而這種設(shè)計(jì)更適合小型車。安全方面的設(shè)計(jì)：隨著生活水平的提高，人們對(duì)所乘坐汽車的安全性也提出了更高的要求。而ABS（剎車防抱死系統(tǒng)），ESP（電子穩(wěn)定系統(tǒng)），以及EBD（電子助力轉(zhuǎn)向）等的發(fā)明標(biāo)志著車輛的安全性能得到提高，并且在人機(jī)工程學(xué)方面也起到了一定的作用。預(yù)緊式安全帶確保了車輛在發(fā)生交通事故時(shí)使人們的身體一直與座椅保持接觸狀態(tài)，防止了因身體的過度前傾而使身體受傷害，因?yàn)樵诖蟛糠值氖鹿手?，因人的身體過分前傾而造成的傷害太多了。 我們都知道在戰(zhàn)斗機(jī)中，飛行員頭盔前面的玻璃既起到保護(hù)作用，也同時(shí)起到了顯示屏的作用。寶馬公司發(fā)明的抬頭顯示系統(tǒng)便和這個(gè)大同小異。通過投影技術(shù)將相關(guān)信息顯示在風(fēng)擋玻璃上，在保證不影響駕駛員視野的同時(shí)提供了豐富的信息，使駕駛員不用低頭，只需變化一下焦點(diǎn)就能做到“一切盡收眼底”，從而避免了注意力的分散，駕駛安全性得到了保證，同時(shí)也確保了人機(jī)信息的快速交換，相應(yīng)的操作效率也得到大幅度的提升。在光線進(jìn)入人眼的管線瞬間出現(xiàn)變化時(shí)，人眼會(huì)出現(xiàn)瞬間無(wú)法看清面前的物體，往往需要一段時(shí)間才能看清物體，這被稱為適應(yīng)。在夜間駕車的過程中，當(dāng)兩車相對(duì)行駛的過程中，由于雙方的車燈亮度不同，較亮的一方的車燈就會(huì)使對(duì)方瞬間失明，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重事故。現(xiàn)在人們開始對(duì)車燈進(jìn)行了改良，采用了冷光車燈，并且加入了轉(zhuǎn)向隨動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，燈光的照射方向也隨之發(fā)生改變，這種設(shè)計(jì)使夜間行車變得安全，危險(xiǎn)系數(shù)也變低了。 雖然在夜間有了車燈，但人眼的視覺范圍是有限的，距離較遠(yuǎn)是仍無(wú)法看清遠(yuǎn)處的物體。而車載夜視系統(tǒng)的出現(xiàn)無(wú)疑解決了這一問題，這樣，即使是在大霧天氣下也能看清周圍一切，而這也同樣保障了人身安全，確保了在不良視野下的安全駕駛。 在未來的汽車安全方面的設(shè)計(jì)中，智能安全氣囊，倒車影像，ESC電子穩(wěn)定控制，胎壓低壓報(bào)警和側(cè)氣簾會(huì)漸漸成為主流配置。此外，車內(nèi)緊急呼叫、智能巡航等也會(huì)被采用，利用雷達(dá)和傳感器在保證車距的同時(shí)預(yù)測(cè)危險(xiǎn)并在駕駛員做出反應(yīng)之前剎車，避免事故發(fā)生。 人機(jī)工程學(xué)的人與環(huán)境的研究中認(rèn)為，環(huán)境噪聲可能妨礙工作者對(duì)聽覺信息的感知，也可能造成心理上的傷害，因而將影響操作者的工作效能，舒適性