淺談人機工程在汽車工程中的應(yīng)用

高巖

【摘要】隨著科學技術(shù)的進步和社會的發(fā)展，汽車作為當今社會常用的交通工具發(fā)揮著越來越重要的作用。在未來的汽車設(shè)計中，人機工程學將更注重人—機—環(huán)境的完整研究，加入更多的以人為本的人性化設(shè)計元素，從而設(shè)計出更經(jīng)典的汽車，讓人們的駕乘過程變得更加輕松和愉悅。基于此，本文分析了人機工程在汽車工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】人機工程；汽車工程；應(yīng)用

一、人機工程學簡介

人機工程學是第二次世界大戰(zhàn)以后發(fā)展起來的一門交叉性、邊緣性學科，主要研究人與機器相互關(guān)系的合理方案，即對人的知覺顯示、操作控制、人機系統(tǒng)的設(shè)計及其布置、作業(yè)系統(tǒng)的組合等進行有效的研究，其目的在于獲得最高效率及作業(yè)時感到安全和舒適。國外在應(yīng)用人機工程學原理進行轎車車身及其附件的設(shè)計方面已進行了長期卓有成效的工作，但主要研究成果多集中在提高駕駛舒適性方面。如應(yīng)用人體H點模型確定車身內(nèi)部座椅的位置、高度及相關(guān)尺寸；根據(jù)駕駛員眼橢圓范圍確定風窗玻璃刮掃面積和部位；根據(jù)駕駛員的手伸及界面確定操作按紐、儀表板的布置等。然而，轎車車身不僅要滿足乘客的乘座舒適性，更重要的是要保證乘員的安全。從20世紀50年代開始，美、歐、日先后制定了FMVSS、ECE和保安基準法等各種安全法規(guī)，美國還于1971年提出實驗安全車（ESV）計劃，通過大量撞車試驗改善車身構(gòu)造、提高汽車安全性。他們通過在被撞試驗車上安裝“假人”來改進與提高車身保護乘員的能力，使車身結(jié)構(gòu)的布置、強度和剛度分布與乘員或行人被撞部位的身體結(jié)構(gòu)特點相適應(yīng)，達到事半功倍之效。

二、人機工程在汽車工程中的要求

汽車的設(shè)計和開發(fā)工作的核心為人性化，即必須以人為中心進行。只有這樣設(shè)計出來的汽車才能提升駕駛?cè)藛T駕車的舒適性、便捷性，并且還能讓駕駛?cè)藛T在駕車過程中不容易產(chǎn)生疲勞，提升行車的安全性和穩(wěn)定性。設(shè)計人員在進行汽車的設(shè)計和開發(fā)工作時必須將駕駛?cè)藛T的各種身材考慮在內(nèi)，由于汽車的布置方案只有一種，想要保證布置方案更好的適應(yīng)各種身形的駕駛?cè)藛T，提升駕駛的舒適性，設(shè)計人員必須對人機工程給予足夠的重視，對人機工程作出仔細的研究。

三、人機工程在汽車工程中的應(yīng)用

（一）外型設(shè)計應(yīng)用

汽車的車身室內(nèi)設(shè)計和外型尺寸必須滿足駕駛員和乘客的人體尺寸要求，很多概念車造型新穎美觀，但是卻無法實現(xiàn)生產(chǎn)或滿足使用要求，所以經(jīng)典實用的汽車，造型設(shè)計創(chuàng)意必須根據(jù)人體尺寸的要求，科學合理地優(yōu)化人機界面，使功能與形式達到完美的結(jié)合，從而使汽車整個系統(tǒng)達到最優(yōu)化。

（二）在顯示裝置上的運用

目前，汽車上顯示裝置主要為乘員艙內(nèi)儀表板及各種信號燈。從人機工程學角度上講，要求駕駛員能夠迅速、準確識別顯示裝置位置，并且要求操作簡單。儀表板設(shè)計時，體現(xiàn)數(shù)量信息的裝置一般使用數(shù)字顯示儀表設(shè)計，其能迅速讀取且占用面積??；監(jiān)控性能、調(diào)節(jié)性能等裝置使用運動型模擬顯示式儀表，能從指針位置直接判別。信號燈設(shè)計時，要求位置清晰醒目，并根據(jù)目的不同使用不同顏色信號燈進行區(qū)別對待。

（三）在操縱裝置上的運用

汽車設(shè)計中，操縱裝置種類較多分類方法也不盡相同，主要分為手控制和腳控制兩種類型。從人機工程學角度上講，開關(guān)控制一般采用按鈕、扳鈕和踏鈕，分級控制、粗細調(diào)節(jié)控制常采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)，快速調(diào)節(jié)裝置常采用扳鈕開關(guān)進行操作。對于其他操縱裝置也應(yīng)遵循人機工程學原理，如手輪適用于微調(diào)、旋塞適用于無級調(diào)節(jié)、鑰匙適用于帶有安全裝置的部件，移動幅度較大且精度較低的部件一般使用曲柄進行操作等。相對于手動控制操縱裝置，腳控制裝置運用較少，如腳踏板裝置。

操縱裝置設(shè)計要盡量滿足人的心理特點和生理特點，并符合大多數(shù)駕駛員的駕駛習慣，如操作力度需按駕駛員的中下限能力進行設(shè)計，運動方向需同汽車的運行狀態(tài)相適應(yīng)，并且盡量利用人體操縱范圍進行設(shè)計。操作裝置的形狀和功能應(yīng)便于識別，且適合人的手或腳進行操作，同時也要適合駕駛員的邏輯和習慣。

（四）方向盤的設(shè)計

在汽車內(nèi)部設(shè)計中，方向盤一般為圓盤形，它符合人們的使用習慣，直徑一般在Φ19mm～Φ28mm之間。圓形方向盤的結(jié)構(gòu)相對簡單，加工工藝性能較好，操控比較方便，更適合于轉(zhuǎn)向角幅度較大的轉(zhuǎn)向系，它使駕駛員有較好的路感和控制感，操縱方便。方向盤上還綜合了若干功能，包括音響控制鍵、車載電話、懸掛調(diào)節(jié)鍵等。多功能方向盤的設(shè)計，使駕駛員可以直接完成對應(yīng)作業(yè)而手卻不用離開方向盤，有利于避免在駕駛過程中因分心而引發(fā)交通事故。確定方向盤布置的因素有：（1）方向盤盤傾角和最大直徑；（2）方向盤與坐墊表面的最小距離；（3）方向盤最后邊緣到人軀干中心線的最小距離；（4）方向盤最下邊緣與人體大腿中心線以及座椅靠背的最小距離。

總之，根據(jù)人機工程學的方法和理論，使設(shè)計的汽車更人性化，操縱更舒適、更便捷和更安全，進一步加強對其的研究非常有必要。

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