人因工程學(xué)在汽車中的應(yīng)用

張君玉

摘 要：人因工程學(xué)是一門主要的工程技術(shù)學(xué)科，是研究人和機器、環(huán)境的相互作用及其合理性結(jié)合，設(shè)計的機器能適合人的身體、生理等特點，以提高生產(chǎn)率、安全性、舒適性、有效性。本文首要針對人因工程在汽車中的應(yīng)用理論與原則進行闡述，對汽車車身內(nèi)部的布局設(shè)計，安全性，座椅的舒適性進行人因工程學(xué)的剖析以及對方向盤的多個結(jié)構(gòu)方面進行人因設(shè)計。

關(guān)鍵詞：人因工程；汽車車身內(nèi)部的布置設(shè)計；座椅的舒適性；方向盤；人因設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.189

隨著人們生活品位的提高以及人們消費意識和生活方式的改變，汽車不在是有四個輪子的會運動常見的簡單交通工具，而是成為了人們享受生活的載體，設(shè)計者越來越注重用戶的感受。

人因工程在汽車產(chǎn)品中的研究和應(yīng)用，對確保車內(nèi)人員的安全性、改良駕駛員的勞動條件、提高汽車內(nèi)部的舒適性和汽車的運行效率都具有顯著的作用。在駕駛員-汽車-環(huán)境系統(tǒng)中，駕駛員是人因工程研究的核心對象。隨著汽車的功率和速率不斷增加，發(fā)動機技術(shù)以及自動化水平的不斷提高，汽車工業(yè)在世界獲得長足的發(fā)展。駕駛員希望汽車的設(shè)計者能在每一處設(shè)計中都能夠表現(xiàn)出人文的關(guān)懷。這就使得應(yīng)用人因工程學(xué)的原理設(shè)計汽車更為突出。應(yīng)用人機系統(tǒng)進行設(shè)計可以滿足汽車的乘坐安逸性，駕駛安全性和操作敏捷性。在汽車的開發(fā)設(shè)計過程中，人因工程學(xué)的大量應(yīng)用對于中國汽車企業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

1 汽車車身內(nèi)部的布局設(shè)計

結(jié)合人因工程學(xué)進行車身總布置設(shè)計是現(xiàn)代汽車企業(yè)成功研發(fā)新車型的關(guān)鍵， 在確定座椅位置時，人體H點是一個重要的參考點。H點是二維或三維人體模型樣板中人體的軀干與大腿的交接點，H點決定了駕駛員的操縱舒適性，安全性和操縱視野等。汽車車身內(nèi)部布置一般采用“以人為中心”的設(shè)計思想，駕駛員以正常姿勢入座后，測取人體的特征點（汽車駕駛員的眼睛，頭部，胯部，膝部等），供汽車內(nèi)部布置使用。對于汽車的安全性車身結(jié)構(gòu)，采取整體的觀點，既有主動安全又有被動安全，所以智能駕駛信息系統(tǒng)至關(guān)重要?？梢怨烙嬙谝院蟮钠囋O(shè)計中人機工程原理將廣泛應(yīng)用。

2 汽車座椅的設(shè)計

駕駛用汽車座椅的特點是作業(yè)空間狹小，座椅利用率時間較長，駕駛員操作頻繁等。因此要求座椅的最大特點是坐姿狀態(tài)下的舒適性和安裝在方便于駕駛員工作的位置上，使駕駛員能夠獲得最佳視野并易于控制踏板，方向盤，手剎等操縱件。所以，設(shè)計出被人們認(rèn)可的舒適座椅是一項艱巨而又繁瑣的項目。為了達到此目的，設(shè)計者要想設(shè)計出理想的汽車座椅必須根據(jù)人因工程學(xué)的原理，并充分考慮人體尺寸、人體重量、人體的壓力分布以及乘坐的姿勢等因素。

設(shè)計出安全、舒適的汽車座椅必須滿足以下三點：

（1）座椅的大小最好根據(jù)人體側(cè)量學(xué)的數(shù)據(jù)進行確定，讓司機有一個合適的坐姿。調(diào)研各個國家駕駛員的身高情況如下：在法國、意大利和西班牙等高身材國家中，男性司機的身高指數(shù)為191-196cm，女性司機的平均身高155-160cm；中國男性司機平均身高為170cm，女性司機平均身高為156cm。根據(jù)這些數(shù)字可作為設(shè)計司機座位的重要依據(jù)，并且座椅靠背與垂線的角度150°-300°為宜。

（2）為了保證坐墊上合理的壓力分布，坐墊應(yīng)該平坦。過硬的坐墊常常讓駕駛?cè)藛T感覺渾身疼痛，全身肌肉受力不均，會致使腰背疾病發(fā)生。過于松軟的椅子，會增添身體的不穩(wěn)定性，并且不容易轉(zhuǎn)變駕駛者的身形變化。適合駕駛員的坐墊與椅背在設(shè)計時應(yīng)確保人體脊背部位的合理支撐。

（3）座椅的減震功能受原料的制約，采用適合的座椅減震原料可以降低座椅的振動傳遞率，提高其穩(wěn)定性。座椅的構(gòu)造在不同程度上也影響其舒適性。因為脊柱具備忍耐較強的縱向震動的能力，所以在設(shè)計座椅時必須使其具備抵擋橫向震動的能力，將靠背雙側(cè)與椅面外形雙側(cè)稍隆起，使人感覺乘坐舒適同時座椅的原料也要有散熱，吸潮的功能，防止滑動。

3 方向盤的分析設(shè)計

與汽車的其他部件相比，方向盤的轉(zhuǎn)變不是很大。所以本文應(yīng)用人因工程學(xué)從方向盤的外形、尺寸、顏色等方面進行分析和設(shè)計。

（1）方向盤的外形應(yīng)該和司機的手及身體相適應(yīng)。最初，方向盤的靈感來自于輪船的方向舵，圓環(huán)的形狀有利于快速、流暢地改變方向并且人手握的外形呈圓弧形。因此，現(xiàn)在常見的家用汽車的方向盤基本都是圓弧形，但隨著設(shè)計者的創(chuàng)新，有些汽車方向盤下方的圓?。ㄆ胀ǚ较虮P）改成平底方形盤（運動方向盤），它能夠增加駕駛者的空間和駕駛時的手感并且在打方向盤時，其底部可以作為方向盤圈數(shù)的參考。圓形方向盤在操作的過程中，手腕與手臂受力均勻，不至于使駕駛員勞累而產(chǎn)生安全隱患。

（2）方向盤的尺寸設(shè)計是否合理直接決定司機操作的穩(wěn)定性與靈活性。方向盤的圓盤截面尺寸應(yīng)以手掌可全部握緊為基準(zhǔn)，較大的方向盤直徑會占用較大的駕駛空間，不利于駕駛者進出汽車并且會降低手的持握力，降低作業(yè)的速度。長時間還會造成人的指端骨彎曲，極易疲勞從而降低效率；較小的方向盤直徑在轉(zhuǎn)向時需要付出較大的力，不容易操作。據(jù)調(diào)查方向盤的直徑尺寸在365mm-385mm最為適宜，手握方向盤的直徑宜取在30mm-50mm。當(dāng)安全氣囊裝配在方向盤的中間時，方向盤的長短應(yīng)將增大，應(yīng)用人因工程學(xué)原理的設(shè)計，在方向盤與發(fā)泡之間添加一個氣囊層，用壓縮機打入氣體擴大體積增大尺寸。

（3）使用熒光材料的方向盤保護套可以在晚上發(fā)出很好的光亮，熒光材料可以吸收一定波長的光，立刻向外發(fā)出不同波長的光使駕駛員在夜間駕駛行車時更加安全方便。方向盤外觀可以按客戶預(yù)定的圖形嵌入熒光材料，使方向盤能夠在夜間發(fā)亮。

隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進步，人因工程在汽車中的運用越來越廣泛。這也是人們消費觀念的轉(zhuǎn)變和生活質(zhì)量不斷提高的必然要求。汽車設(shè)計者充分運用人因工程學(xué)的設(shè)計理念，服務(wù)于社會，這是他們不懈追求的目標(biāo)。我相信符合人體條件和大眾要求的產(chǎn)品在未來的生活中有更廣闊的空間。

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