基于人機(jī)工程學(xué)的汽車布置方法

尹鈺淇+李冠群+孫斌

摘要：文章以人機(jī)工程學(xué)的內(nèi)容為出發(fā)點(diǎn)，首先簡明扼要的概括了汽車布置和人機(jī)工程學(xué)的定義，并說明了汽車布置具有的要求，然后又通過理論與實(shí)際相結(jié)合的方式，以“在汽車布置過程中人機(jī)工程學(xué)的具體應(yīng)用”為核心展開了系統(tǒng)、深入的探討，供工作人員參考。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；汽車；布置方法

引言：基于汽車的人機(jī)工程學(xué)所研究的對象主要是人—車—環(huán)境系統(tǒng)，目的在于對駕駛艙內(nèi)部的環(huán)境和舒適性加以改善，保證駕駛者在駕駛過程中的舒適、安全與高效，因此，工作人員需要從視野校核、坐姿校核、應(yīng)用校核等方面出發(fā)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的具體內(nèi)容，對汽車內(nèi)部空間加以布置，保證人—車—環(huán)境系統(tǒng)所具有的性能能夠得到最優(yōu)化的展示。

1汽車布置的概述

1.1定義

作為需要反復(fù)調(diào)整、協(xié)調(diào)并且整合的過程，汽車布置工作往往貫穿于汽車設(shè)計(jì)與開發(fā)的始終。在汽車布置的過程中，工作人員需要關(guān)注的內(nèi)容包括使用是否方便、汽車的布置與生產(chǎn)是否合理，只有保證對上述要求的高度滿足，才能獲得與實(shí)際要求相符合的汽車尺寸、質(zhì)量和性能參數(shù)，也才能制定科學(xué)、高效的設(shè)計(jì)方案，為下一步工作的開展提供便利。

1.2要求

汽車概念設(shè)計(jì)工作和汽車布置工作開展的時間段大體重合，在對汽車進(jìn)行布置的過程中，工作人員需要明確對嚴(yán)格遵循以下要求：其一，從駕駛者的角度出發(fā)，保證汽車在操縱便利程度、駕駛舒適程度和安全性能等方面與駕駛者具有的需求相符合，這是人機(jī)工程學(xué)最核心的設(shè)計(jì)原則；其二，保證對汽車零部件進(jìn)行保養(yǎng)和維修時的方便性；其三，在保證汽車行駛過程中穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提高汽車的經(jīng)濟(jì)性；其四，以滿足市場和駕駛者所具有需求為前提，對汽車內(nèi)部空間和整體重量進(jìn)行降低；其五，根據(jù)汽車的規(guī)格和用途對附件進(jìn)行選擇，保證汽車的通用化、平臺化與標(biāo)準(zhǔn)化[1]。

2人機(jī)工程學(xué)的概述

人機(jī)工程學(xué)作為一門新興的邊緣型學(xué)科，主要研究的內(nèi)容是在某種特定環(huán)境中人和機(jī)器相互作用時具有的規(guī)律，并通過對規(guī)律的科學(xué)利用，提高機(jī)器的通用程度，保證在大多數(shù)環(huán)境中該機(jī)器能夠?yàn)榇蟛糠秩颂峁┦孢m、安全、高效的服務(wù)。對于汽車設(shè)計(jì)與研發(fā)工作而言，人機(jī)工程學(xué)具有的指導(dǎo)性作用是不容忽視的，工作人員可以將汽車的市場輸入作為基礎(chǔ)，展開相應(yīng)的人機(jī)布置與設(shè)計(jì)工作，通過提高汽車內(nèi)部空間和舒適性的方式，實(shí)現(xiàn)對汽車所具有綜合競爭力的增強(qiáng)。

3在汽車布置過程中人機(jī)工程學(xué)的具體應(yīng)用

在汽車布置過程中對人機(jī)工程學(xué)加以應(yīng)用的前提，是對人機(jī)工程布置具有的核心要求進(jìn)行明確，即舒適駕駛和方便操縱，工作人員需要在最大程度上滿足駕駛者對娛樂、操縱或駕駛等方面具有的要求?，F(xiàn)階段，人機(jī)工程學(xué)通常被應(yīng)用在以下幾個方面：其一，安全性。安全性包括所有的主動以及被動安全，還包括對車內(nèi)人員的保護(hù)；其二，方便性。方便性包括兩個方面的內(nèi)容，首先是駕駛員的操縱，指的是運(yùn)動包絡(luò)、三踏板位置、手操縱零部件等，其次是上下車的過程，指的是車門高度、寬度、厚度以及通道的、尺寸等；其三，視野設(shè)計(jì)。交通燈視野、儀表視野、前方地面視野以及后視鏡視野等；其四，空間尺寸。包括頭部、臀部、腿部、膝部、膝部空間，以及后排乘坐和儲物的空間。

3.1視野校核

對視野進(jìn)行校核的目的是保證在汽車布置過程中，杜絕由于駕駛員視野存在問題導(dǎo)致汽車安全性或是使用過程舒適度下降等問題的出現(xiàn)，也就是說，工作人員在對汽車進(jìn)行布置時，需要保證駕駛員視野和使用要求相符。

3.1.1交通燈

我國針對駕駛者交通燈視野提出的要求時，汽車需要能夠準(zhǔn)確看到距離自身12m外、高5m的信號燈，并且保證交通燈視野不被車頂?shù)攘慵谏w。

3.1.2前方地面

在對駕駛員前方地面的視野進(jìn)行校核時，工作人事首先需要做一條和發(fā)動機(jī)艙蓋以及眼橢圓下邊沿相切的視野線，并保證該視野線和設(shè)計(jì)地面線存在交點(diǎn)，前方視野盲區(qū)對應(yīng)的部分就是該交點(diǎn)和汽車前保險杠前端之間存在的縱向距離，視野盲區(qū)的范圍應(yīng)在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量和要求的前提下盡量縮小，后方視野盲區(qū)同理可證。

3.2坐姿校核

對坐姿進(jìn)行校核的目的是保證在汽車布置過程中，工作人員可以根據(jù)不同情況對人體姿態(tài)加以選擇，保證駕駛者能夠用最舒適且放松的狀態(tài)完成駕駛工作。

坐姿校核工作需要從兩個方面分別展開，首先是對駕駛員的坐姿進(jìn)行校核，測量內(nèi)容包括：方向盤直徑、頭部有效空間、膝蓋角、靠背角、踝角等；其次是對后排乘客的坐姿進(jìn)行校核，針對后排乘客所開展的相關(guān)工作，不包括方向盤直徑等駕駛員專屬測量內(nèi)容，但頭部有效空間、膝蓋角、踝角等仍舊是測量內(nèi)容。

3.3應(yīng)用校核

對手及界面應(yīng)用進(jìn)行校核的第一步是確定三指所及范圍，工作人員需要通過對手及界面進(jìn)行繪制的方式，在CATIA中對各個點(diǎn)進(jìn)行直接生成，然后再利用所生成的點(diǎn)繪制出相應(yīng)的圓弧面，該圓弧面對應(yīng)的區(qū)域就是三指所及范圍[2]。

對駕駛者而言，在三指所及范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)包括的部件有：大燈開關(guān)、空調(diào)旋鈕、音響旋鈕、點(diǎn)煙器以及后視鏡的開關(guān)旋鈕；通過三指所及范圍向外偏移50mm所得到的單指所及范圍，應(yīng)當(dāng)包括：電控單元、空調(diào)系統(tǒng)、觸屏娛樂系統(tǒng)以及中控開關(guān)等；通過三指所及范圍向內(nèi)偏移50mm所得到的五指所及范圍，應(yīng)當(dāng)包括換擋手柄和內(nèi)后視鏡。

3.4方向盤校核

對方向盤盲區(qū)進(jìn)行校核的過程主要是應(yīng)用眼橢圓對駕駛者的可見曲面進(jìn)行檢查，縮小盲區(qū)范圍，降低方向盤與需要駕駛者看到的曲面范圍之間存在障礙的可能性。

工作人員首先需要對方向盤對應(yīng)的障礙區(qū)域進(jìn)行定義，對方向盤而言、輪盤視野障礙指的是，經(jīng)過輪圈截面正中的左、右眼橢圓對應(yīng)中心點(diǎn)在障礙區(qū)呈現(xiàn)出的投影，雙眼障礙區(qū)域指的是，經(jīng)過輪圈截面正中且相切于中央眼橢圓的切線在可視區(qū)呈現(xiàn)出的投影；然后對輪輻障礙區(qū)域進(jìn)行定義，輪輻障礙區(qū)域指的是，將中間眼橢圓所對應(yīng)極限點(diǎn)生成的障礙區(qū)進(jìn)行合并最終形成的區(qū)域；最后對方向盤盲區(qū)進(jìn)行定義，將方向盤障礙區(qū)和輪輻障礙區(qū)進(jìn)行合并即可。

結(jié)論：綜上所述，上文以視野、坐姿、應(yīng)用和方向盤幾項(xiàng)重要內(nèi)容的校核工作作為切入點(diǎn)，針對汽車布置過程中人機(jī)工程學(xué)的具體應(yīng)用展開了探討，并結(jié)合實(shí)際情況提出了具體的校核方案與步驟，希望可以在某些方面為相關(guān)工作的開展提供幫助，實(shí)現(xiàn)我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳光淮，朱甲旺，徐俊波，姜宇. 基于人機(jī)工程學(xué)的汽車點(diǎn)云處理方法[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2017，04：54-61.

[2]孫成秀. 基于人機(jī)工程學(xué)的轎車總布置研究[D].吉林大學(xué)，2013.endprint