汽車設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)

1汽車設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)內(nèi)容概述人機(jī)工程概論一汽車設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用各國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)汽車總布置設(shè)計(jì)中的相關(guān)校核三二四3人機(jī)工程概論應(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、重量、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)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；提供人體各部分的出力范圍、以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)以及膚覺(jué)等感覺(jué)器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。汽車設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用汽車屬于人來(lái)操縱和使用的一種運(yùn)動(dòng)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(jì)項(xiàng)符合人的生理特征和滿足人的心理需要。人機(jī)工程概念最早在1961年美國(guó)政府對(duì)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：其中前6項(xiàng)與轎車總布置關(guān)系最大，直接需要總布置進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。汽車設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用NO.1確定汽車造型的硬點(diǎn)尺寸NO.2確定汽車內(nèi)部空間尺寸NO.3校核駕駛員的最佳坐姿NO.4校核操縱方便性NO.5校核視野NO.6校核上下車方便性NO.7汽車乘坐安全性（主動(dòng)、被動(dòng)安全性）NO.8汽車舒適性（噪音、振動(dòng)、乘坐空間和溫度）NO.9汽車使用方便性NO.10汽車裝配保養(yǎng)方便性NO.11轎車娛樂(lè)性（收音機(jī)、CD、DVD機(jī)等）NO.12轎車外形觀賞性（車型樣式、色彩等）6各國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）：GB7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件GB11556-1994汽車風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方法GB11565-1989轎車風(fēng)窗玻璃刮水器刮刷面積GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法GB15084-2006汽車后視鏡的性能和安裝要求GB/T19234-2003

乘用車尺寸代碼GB/T12673-1990

汽車主要尺寸測(cè)量方法GB/T11559-1989

汽車室內(nèi)尺寸測(cè)量用三維H點(diǎn)裝置（05年取消，暫無(wú)新標(biāo)準(zhǔn)代替）GB/T17346-1998

轎車腳踏板的側(cè)向間距GB/T13053-2008

客車車內(nèi)尺寸7各國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（SAE）：SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ826-2002H點(diǎn)機(jī)械和設(shè)計(jì)工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ4002-2005H點(diǎn)機(jī)械和設(shè)計(jì)工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998駕駛員選擇的座椅位置SAEJ1052-2002汽車駕駛員及乘員頭部位置SAEJ941-2002汽車駕駛員眼點(diǎn)位置SAEJ1050-2003駕駛員視野的描述和測(cè)量SAEJ287-2007駕駛員手控制區(qū)域SAEJ1138-1999乘用車多用途車和總重量不超過(guò)100001b的貨車的駕駛員手操作位置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)8各國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)歐洲經(jīng)濟(jì)共同體汽車法規(guī)（EEC標(biāo)準(zhǔn)）：EEC-127機(jī)動(dòng)車輛的后視鏡EEC-317機(jī)動(dòng)車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318機(jī)動(dòng)車輛刮刷和清洗系統(tǒng)EEC-649機(jī)動(dòng)車輛駕駛員視野方面歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)機(jī)動(dòng)車法規(guī)（ECE標(biāo)準(zhǔn)）：ECER46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(dòng)車輛的統(tǒng)一規(guī)定ECER35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人體坐姿校核校核目的在整車布置設(shè)計(jì)的過(guò)程中,為了能盡量降低駕駛員的疲勞程度,通過(guò)對(duì)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(shì)，這是在總布置設(shè)計(jì)中必須遵守的依據(jù)，同時(shí)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(jì)。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引用標(biāo)準(zhǔn)SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ826-2002H點(diǎn)機(jī)械和設(shè)計(jì)工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ4002-2005H點(diǎn)機(jī)械和設(shè)計(jì)工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998駕駛員選擇的座椅位置SAEJ1052-2002汽車駕駛員及乘員頭部位置10人體坐姿校核駕駛員SAE95%人體坐姿舒適性校核根據(jù)踵點(diǎn)，踏板參考點(diǎn)，駕駛員設(shè)計(jì)H點(diǎn)、方向盤(pán)中心位置及座椅靠背角確定駕駛員坐姿，對(duì)以下尺寸進(jìn)行測(cè)量：H30-1R點(diǎn)到踵點(diǎn)的垂直距離L53R點(diǎn)到踵點(diǎn)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人體坐姿校核轎車駕駛員人體坐姿舒適推薦值對(duì)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(duì)比分析。代碼尺寸名稱舒適參考范圍H30-1R點(diǎn)到踵點(diǎn)的垂直距離（mm）250-405L53R點(diǎn)到踵點(diǎn)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人體坐姿校核后排乘客SAE95%人體坐姿舒適性校核根據(jù)踵點(diǎn)，地板平面，后排乘客設(shè)計(jì)H點(diǎn)位置及座椅靠背角確定后排乘客坐姿，對(duì)以下尺寸進(jìn)行測(cè)量：H30-2R點(diǎn)到踵點(diǎn)的垂直距離——R點(diǎn)到踵點(diǎn)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對(duì)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(duì)比分析。

14視野校核校核目的在汽車設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)必須考慮視野是否符合法規(guī)要求及使用要求。校核內(nèi)容前風(fēng)窗基準(zhǔn)點(diǎn)校核駕駛員前方180°視野校核A柱雙目障礙角校核A、B、C柱直接視野障礙校核后視鏡視野校核引用標(biāo)準(zhǔn)GB15084-2006汽車后視鏡的性能和安裝要求GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法SAEJ941-2002

汽車駕駛員眼點(diǎn)位置SAEJ1050-2003

駕駛員視野的描述和測(cè)量EEC-649機(jī)動(dòng)車輛駕駛員視野方面EEC-127機(jī)動(dòng)車輛的后視鏡ECER46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(dòng)車輛的統(tǒng)一規(guī)定15視野校核前風(fēng)窗基準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn)聯(lián)線所包圍的面積。這些基準(zhǔn)點(diǎn)是：基準(zhǔn)點(diǎn)a，V1點(diǎn)水平向前偏左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(duì)稱;V點(diǎn)的確定當(dāng)靠背角等于25°時(shí)，V點(diǎn)相對(duì)R點(diǎn)的坐標(biāo)見(jiàn)下表：16視野校核駕駛員前方180°視野校核A柱雙目障礙角校核A、B、C柱直接視野障礙校核后視鏡視野校核20m4m17前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核校核目的為了使風(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，保證雨雪天氣行車安全，整車設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)風(fēng)窗雨刮器進(jìn)行刮刷面積校核分析。校核內(nèi)容風(fēng)窗玻璃A、B區(qū)確定刮刷面積校核引用標(biāo)準(zhǔn)GB11556-1994汽車風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方法GB11565-1989

轎車風(fēng)窗玻璃刮水器刮刷面積GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法EEC-317機(jī)動(dòng)車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318機(jī)動(dòng)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A、B區(qū)確定視野區(qū)域A是下述從V點(diǎn)向前延伸的4個(gè)平面與擋風(fēng)玻璃外表面相交的交線所封閉的面積：通過(guò)V1和V2點(diǎn)且在X軸的左側(cè)與X軸成13°角的鉛垂平面；通過(guò)V1點(diǎn)，與X軸成3°仰角且與Y軸平行的平面；通過(guò)V2點(diǎn)，與X軸成1°俯角且與Y軸平行的平面；通過(guò)V1和V2點(diǎn)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(gè)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(guò)V1點(diǎn)，與X軸成7°仰角且與Y軸平行的平面；通過(guò)V2點(diǎn)，與X軸成5°俯角且與Y軸平行的平面；通過(guò)V1與V2點(diǎn)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(duì)稱的平面。19前風(fēng)窗玻璃刮刷面積校核前風(fēng)窗玻璃A、B區(qū)確定前風(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手伸及界面校核校核目的駕駛室內(nèi)的一切手操作鈕件、桿件、開(kāi)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(guò)程中最低限度的減少操作錯(cuò)誤頻率，進(jìn)而達(dá)到安全駕駛的目的校核內(nèi)容手伸及操縱件布置范圍校核A、B區(qū)的按鈕、開(kāi)關(guān)位置的校核引用標(biāo)準(zhǔn)SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ287-2007駕駛員手控制區(qū)域SAEJ1138-1999乘用車多用途車和總重量不超過(guò)100001b的貨車的駕駛員手操作位置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)21手伸及界面校核A、B區(qū)定義基準(zhǔn)平面即經(jīng)過(guò)方向盤(pán)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(duì)于按鈕、開(kāi)關(guān)位置的布置應(yīng)滿足法規(guī)SAEJ1138-1999的要求。具體見(jiàn)下表：22踏板間距布置校核校核目的在汽車的行駛過(guò)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(gè)踏板（離合踏板、制動(dòng)踏板和加速踏板）的布置一定要合理。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引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T17346-1998轎車腳踏板的側(cè)向間距GB7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）ECER35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排列位置校核腳制動(dòng)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(dòng)踏板、加速踏板?！籼ぐ彘g距的定義24上下車方便性校核校核目的上下車方便性是汽車總布置設(shè)計(jì)中必須考慮的重要因素之一。整車的布置設(shè)計(jì)必須滿足乘員上下車方便性的要求。通過(guò)對(duì)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(bào)告校核參考的依據(jù)。校核內(nèi)容車門(mén)立柱傾斜度對(duì)上下車方便性的影響上下車通道寬度對(duì)上下車方便性的影響車身側(cè)壁傾斜度對(duì)上下車方便性的影響引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T19234-2003乘用車尺寸代碼SAEJ1100-2005