某重型車(chē)上下車(chē)方便性設(shè)計(jì)

閆博，楊曦明

某重型車(chē)上下車(chē)方便性設(shè)計(jì)

閆博，楊曦明

（陜西重型汽車(chē)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

影響上下車(chē)方便性的主要因素為車(chē)門(mén)、上車(chē)踏板及上車(chē)扶手等。車(chē)門(mén)、上車(chē)踏板及上車(chē)扶手必須滿足必要的高度、寬度和開(kāi)度，以方便乘員的操作及上下車(chē)的方便性。通過(guò)對(duì)車(chē)門(mén)、上車(chē)踏板、上車(chē)扶手理論尺寸的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行人機(jī)工程的尺寸校核，以滿足實(shí)用的結(jié)構(gòu)功能和審美的造型功能兩個(gè)方面的要求。

方便性；人機(jī)工程；尺寸設(shè)計(jì)

前言

駕駛室上下車(chē)結(jié)構(gòu)涉及到整車(chē)外造型。上下車(chē)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要滿足實(shí)用功能性，還要滿足造型審美需求。因此在前期造型、整體布置初期就應(yīng)考慮到上下車(chē)方便性人機(jī)設(shè)計(jì)，既要滿足空間要求、符合造型需求，又要保證技術(shù)可行性設(shè)計(jì)。

1 車(chē)門(mén)上下車(chē)方便性設(shè)計(jì)

1.1 車(chē)門(mén)影響上下車(chē)方便性的因素及尺寸設(shè)計(jì)

A-車(chē)門(mén)洞高度 B-車(chē)門(mén)洞寬度C-車(chē)門(mén)開(kāi)度α-車(chē)門(mén)開(kāi)角度

表1 車(chē)門(mén)影響上下車(chē)方便性的因素及尺寸設(shè)計(jì)

1.2 重型車(chē)駕駛室車(chē)門(mén)方便性的尺寸校核

此次驗(yàn)證使用本車(chē)選用的Pro/E軟件Manikin人機(jī)工程模塊提供的數(shù)字人體模型。具體尺寸參數(shù)根據(jù)GB10000中人體數(shù)據(jù)。

中國(guó)人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)GB10000中人體身高如表2所示。

表2 中國(guó)人體身高百分位數(shù)值

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)人體平均身高一直增長(zhǎng)。根據(jù) GB10000 表查得成年男子平均身高最高的是我國(guó)東北地區(qū)，身高平均值為X＝1693mm，標(biāo)準(zhǔn)差S為56.6，故以第5百分位為下限和第 95 百分位為上限，變換系數(shù) K 值根據(jù) 5％查得 1.645。則根據(jù)估算公式，得第 5 百分位數(shù)值為：

Pv =X-(SK)=1693－（56.6×1.645）=1599.9mm；

第95百分位數(shù)值為：

Pv =X+(SK)＝1693＋（56.6×1.645）＝1786.1mm。

重型車(chē)駕駛室影響因素如圖1所示。根據(jù)第95百分位人體模型肩寬為554mm加上冬裝的修正量30mm尺寸為584mm，遠(yuǎn)小于車(chē)門(mén)洞寬度B=695mm，方便乘員進(jìn)出入駕駛室。

門(mén)洞高度對(duì)人進(jìn)入主要受人體坐姿的影響，第95百分位人體模型坐高為870mm遠(yuǎn)小于車(chē)門(mén)洞高度A=1226mm，方便乘員進(jìn)出入駕駛室。

2 上車(chē)踏板上下車(chē)方便性設(shè)計(jì)

2.1 重型車(chē)駕駛室上車(chē)踏板造型及尺寸設(shè)計(jì)

上車(chē)踏板一階踏板距地面高度距離578mm，活動(dòng)踏板寬度為285mm，深度為124mm。二階踏板寬度為324mm，深度為185mm，一階踏板到二階踏板高度距離為338mm。一階踏板距到地板距離為578mm。（見(jiàn)圖2）

圖2 上車(chē)踏板相關(guān)尺寸及單雙腳相關(guān)尺寸

上車(chē)踏板的布置首先滿足JB4186《 載貨汽車(chē)駕駛室及車(chē)前板制件技術(shù)條件》中規(guī)定每階踏板高度不大于360mm，一階踏板距地面距離不大于650mm的要求。

2.2 重型車(chē)駕駛室上車(chē)踏板尺寸校核

第95百分位身高為1786.1mm的人體雙腳自然站立兩腳間的間距為304mm，單腳寬度為86mm（見(jiàn)圖2），腳長(zhǎng)為255mm（見(jiàn)圖2）。根據(jù)雙腳穿上冬鞋進(jìn)行尺寸修正后雙腳間的間距為326mm，單腳寬度為93mm，腳長(zhǎng)為306mm。

一階活動(dòng)踏板寬度為296mm，深度為124mm。對(duì)比模型的尺寸參數(shù)一階踏板可以方便的滿足第95百分位的雙腳并攏踩踏。二階踏板寬度為330mm，深度為185mm，可以方便滿足第95百分位的人兩腳踩踏。185mm的深度滿足人體模型前腳掌尺寸為160mm的踩踏要求。

3 上車(chē)扶手上下車(chē)方便性設(shè)計(jì)

3.1 重型車(chē)駕駛室上車(chē)扶手造型及尺寸設(shè)計(jì)

儀表板扶手位于車(chē)門(mén)左側(cè)，其下端手握點(diǎn)到地面距離為1387mm，上端手握點(diǎn)距地面距離為1877mm（見(jiàn)圖3），扶手為Φ25的圓管結(jié)構(gòu)，距儀表板最近距離為54mm（見(jiàn)圖3）。側(cè)圍扶手下端手握點(diǎn)到地面距離為1517mm，上端手握點(diǎn)距地面距離為2181mm（見(jiàn)圖3），也為Φ25的圓管結(jié)構(gòu)，距側(cè)圍距離為50mm（見(jiàn)圖3）。

圖3 扶手布置尺寸

3.2 重型車(chē)駕駛室上車(chē)踏板尺寸校核

3.2.1 對(duì)扶手截面尺寸及抓握空間驗(yàn)證

第5百分位身高為1599.9mm的人體手握扶手的舒適尺寸范圍為Φ15mm-Φ40mm，所以扶手Φ25mm的尺寸有利于人體進(jìn)行方便的抓握。第95百分位的人體手握扶手據(jù)最近障礙物需要30mm的距離，加上加厚手套修正量10mm，因此右扶手距側(cè)圍大于40mm的要求可以方便的抓握不與障礙物干涉。

3.2.2 對(duì)扶手高度方向尺寸驗(yàn)證

圖4 人體站立模型

α2為胳膊線與軀干線的夾角（見(jiàn)圖4），其舒適范圍為0°-160 °；

α3為胳膊線與小臂線的夾角（見(jiàn)圖4），其舒適范圍為80°-170 °。

胳膊與軀干線的舒適角度從0°起始，但攀爬時(shí)手臂需要一定的拉力，所以抓手的位置應(yīng)高于肩膀。

第5百分位身高為1599.9mm的人體的抓高高度為1363 mm-1773mm；

第95百分位身高為1786.1mm的人體的抓高高度為1514 mm-1966mm。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，第5百分位和第95百分位人體上車(chē)時(shí)左手可以輕松抓握左右側(cè)扶手見(jiàn)（圖5）。

圖5 人體上車(chē)初始狀態(tài)

當(dāng)乘員直立站在二階踏板上時(shí)進(jìn)入駕駛室時(shí)，以胳膊與軀干線角度為0°對(duì)扶手位置進(jìn)行驗(yàn)證。

第5百分位身高為1599.9mm的人體的抓高高度為921mm；

第95百分位身高為1786.1mm的人體的抓高高度為976mm。

儀表板扶手位于車(chē)門(mén)左側(cè)，其下端手握點(diǎn)到地面距離為1387mm，上端手握點(diǎn)距地面距離為1877mm側(cè)圍扶手下端手握點(diǎn)到地面距離為1517mm，上端手握點(diǎn)距地面距離為2181mm；

二階踏板距左扶手上端手握點(diǎn)的距離為1877mm-817 mm（二階踏板距地面距離）等于1060mm；

二階踏板距右扶手上端手握點(diǎn)的距離為2181mm-817 mm（二階踏板距地面距離）等于1364mm；

其數(shù)據(jù)均大于第95百分位的人體的抓高高度976mm，再加上人體進(jìn)入駕駛室的彎腰屈膝動(dòng)作，人體手握扶手處于舒適范圍。

4 結(jié)論

某重型車(chē)上下車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿足實(shí)用的物質(zhì)功能和審美的精神功能要求前提下，使整個(gè)人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最優(yōu)。上下車(chē)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)裝車(chē)、試驗(yàn)、駕乘人員的使用驗(yàn)證，可靠性、操作穩(wěn)定性滿足使用要求。上下車(chē)方便性得到駕乘人員的認(rèn)可，滿足人機(jī)工程設(shè)計(jì)。

[1] 郭竹亭.汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)（第一版）[M].吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1994. 12.

[2] 成大先等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一版）[M].北京化工出版社,2004.

[3] 任金東.汽車(chē)人機(jī)工程學(xué)（第一版）[M].北京大學(xué)出版社,2010.8.

Convenience Design of a Heavy-duty Truck

Yan Bo, Yang Ximing

( Shaanxi Heavy-Duty Truck Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

The main factors affecting the convenience of getting on and off are the door, the upper pedal and the handrail . The door, the upper pedal and the necessary height, width and opening to facilitate the operation of the occupant and the convenience of getting on and off. Through the design of the theoretical dimensions of the door, the upper pedal and the upper handrail, the ergonomics are calibrated to meet the requirements of practical structural functions and aesthetic modeling functions.

Convenience; Ergonomics; Dimensional design

A

1671-7988(2019)21-81-03

U463.83+4

A

1671-7988(2019)21-81-03

閆博，就職于陜西重型汽車(chē)有限責(zé)任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.028

CLC NO.: U463.83+4