车辆人机学课件

1、车辆 人 机 工 程 学参考教材：参考教材：车辆 人 机 工 程 学第第1章概论章概论1.1人机工程学人机工程学n定义定义 (IEA ,The International Ergonomics Association) ：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用：研究人在工作、等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用：研究人在工作、家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、安全和舒适等问题的家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科学科 。研

2、究对象：研究对象：人机环境人机环境研究目的：研究目的：高效、安全、健康、舒适高效、安全、健康、舒适研究的基本内容：研究的基本内容：人的生理特性、心理特性人的生理特性、心理特性“考虑考虑”：不是唯一的，也未必是优先的。不是唯一的，也未必是优先的。人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门学的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门学科。科。车辆 人 机 工 程 学n“人机工程学人机工程学”Ergonomics （欧）（欧）/工效学、人类工效学工效学、人类工效学Human E

3、ngineering（美）（美）/人体工程学人体工程学Human Factors Engineering /人因工程学、人因学人因工程学、人因学Human Factors （美）（美）人间工学人间工学(日）日）工程心理学工程心理学人机工程学、人机学、人机工程学、人机学、车辆 人 机 工 程 学1.2人机系统人机系统n人机系统的构成人机系统的构成 “人人”：所研究的系统中参与系统所研究的系统中参与系统过程的人；过程的人；“机机“：泛指一切人造的，供人使泛指一切人造的，供人使用的物品；用的物品；“环境环境”： “人人”、“机机”共处的、共处的、对对“人人”和和“机机”有直接或间接影有直接或间接影响

4、的周围外部条件。响的周围外部条件。n人机界面人机界面控制系统人机界面：控制系统人机界面：机器通过显示机器通过显示器将机器的运转信息传递给人，人器将机器的运转信息传递给人，人通过机器上的操纵装置对机器传达通过机器上的操纵装置对机器传达控制指令。控制指令。直接作用型人机界面：直接作用型人机界面：“人人”与与“机机”直接相互作用。直接相互作用。间接作用型人机界面：间接作用型人机界面：“机机”的输出通过对环境的影晌，间接作用于的输出通过对环境的影晌，间接作用于人的生理、心理过程。人的生理、心理过程。n人机工程设计人机工程设计设计内容：设计内容：人机功能分配；人机界面设计。人机功能分配；人机界面设计。设

5、计目的设计目的：高效、安全、健康、舒适。：高效、安全、健康、舒适。车辆 人 机 工 程 学1.3人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容n“人人”的特性的研究的特性的研究人体尺寸及人体测量技术人体尺寸及人体测量技术：静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是人体人体测量学测量学。人体的力学性能：人体的力学性能：人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体运人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体运动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是人体生物力学人体生物力学。人的劳动生理功能：人的劳动生理功

6、能：人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制等。其基础学科是等。其基础学科是劳动生理学劳动生理学。劳动中人的心理过程：劳动中人的心理过程：心理调节的特点、心理反射的机制、心理负荷心理调节的特点、心理反射的机制、心理负荷及疲劳的心理机制等。其基础学科是及疲劳的心理机制等。其基础学科是劳动心理学劳动心理学。人的信息传递能力：人的信息传递能力：人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能力及其机制。其基础学科是力及其机制。其基础学科是工程心理学工程心理学。人的可靠性：人的可靠性：人在劳动中产生失误的可能性。人在劳动中

7、产生失误的可能性。人员的选拔和训练研究：人员的选拔和训练研究：人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和训练等。训练等。人的动作时间研究：人的动作时间研究：人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，进行人的操纵动作的合理设计。进行人的操纵动作的合理设计。人体模型研究：人体模型研究：人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。车辆 人 机 工 程 学n“机机”的特性的研究内容的特性的研究内容信息传达技术：信息传达技术：仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符号仪表显示、声音信息传达

8、、触觉信息传达、图形符号传达、编码方法等。传达、编码方法等。操纵控制技术：操纵控制技术：操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。安全保障技术：安全保障技术：冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及失冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及失失职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器的失职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器的防错设汁等。防错设汁等。动力学仿真技术：动力学仿真技术：受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真技术等。技术等。宜人化技术：宜人化技术：改善

9、人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。n“环境环境”特性的研究内容特性的研究内容作业空间：作业空间：场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急脱险方法等。脱险方法等。物理环境：物理环境：噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理因素。因素。化学环境：化学环境：有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。生物环境：生物环境

10、：细菌污染及病原微生物污染等。细菌污染及病原微生物污染等。美学环境：美学环境：造型、色彩、背景音乐等。造型、色彩、背景音乐等。车辆 人 机 工 程 学n人机关系的研究人机关系的研究人机系统功能分配研究人机系统功能分配研究：系统中人的功能与机系统中人的功能与机的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之间的功能分配方法。间的功能分配方法。人机的信息交换：人机的信息交换：人与机之间的信息传递过程、人与机之间的信息传递过程、人对机的操纵控制过程和方法、人机界面的评人对机的操纵控制过程和方法、人机界面的评价和优化匹配、人机界面的优化设计方法等。价和优化匹配、人机界面

11、的优化设计方法等。人机系统特性协调研究人机系统特性协调研究：机器的工作特性对操：机器的工作特性对操作者的身体、心理、文化素质以及专业技术的作者的身体、心理、文化素质以及专业技术的要求，研究人的职业适宜性、事故倾向性等。要求，研究人的职业适宜性、事故倾向性等。人机系统可靠性研究：人机系统可靠性研究：人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统安全性研究：人机系统安全性研究：人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数，人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数，以及典型安全防护装置的设计方法等。以及典型安全防护装置的设计方法等。n人环境关系的研究人环境关系的研究 环境因素对

12、人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设环境因素对人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设计方法、人体防护技术等。计方法、人体防护技术等。n 机环境关系的研究机环境关系的研究 环境因素对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。环境因素对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。n人机环境系统总体性能的研究人机环境系统总体性能的研究 基本目的是为了获得整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高基本目的是为了获得整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高的舒适度及很好的生命保障功能。可概括为的舒适度及很好的生命保障功能。可概括为“安全、舒适、高效安全、舒适、高

13、效” 。车辆 人 机 工 程 学n人机分工人机分工人机的机能人机的机能比较比较 把笨重、把笨重、快速、单调、快速、单调、规律性强、规律性强、高阶运算及高阶运算及在严酷、危在严酷、危险条件下的险条件下的工作分配给工作分配给机器。机器。制约人机分制约人机分工的主要因工的主要因素：素：l科技水科技水平平l社会、社会、经济条经济条件件车辆 人 机 工 程 学n 在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：人体尺寸：人体尺寸：乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作（包括装、卸）姿势等；（包括装、卸）姿势等；

14、人体的生物力学特性：人体的生物力学特性：手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速率、手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速率、操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等；操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等；人的感知响应特性：人的感知响应特性：视觉、听觉；显示、报警；照明；视觉、听觉；显示、报警；照明；人的反应特性：人的反应特性：感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反应感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反应动作等；动作等；人体的耐受性：人体的耐受性：振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒适振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒适等；等；人的安全性：人的安全性：人体伤害极限、安全防护装

15、置。人体伤害极限、安全防护装置。车辆 人 机 工 程 学1.4人机工程学的发展史人机工程学的发展史人机学的萌芽期：人机学的萌芽期：自发思维倾向，本能行为方式。无系统的研究，未自发思维倾向，本能行为方式。无系统的研究，未提出科学的理论原则。提出科学的理论原则。人机学的孕育期：人机学的孕育期：研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。要求人研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。（操作人员。（“人适机人适机”）人机学的诞生：人机学的诞生：以机器为中心转变为以人为中心，强

16、调机器的设计应以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。适合人的因素。 （“机宜人机宜人”）人机学的发展期：人机学的发展期：人与机器应互相适应、人机分工应合理。人与机器应互相适应、人机分工应合理。车辆 人 机 工 程 学第第2章人体尺寸与人体模型章人体尺寸与人体模型2.1人体尺寸人体尺寸 人体尺寸是一离散的随机变量。人体尺寸是一离散的随机变量。n人体尺寸随机变量的特征人体尺寸随机变量的特征正态分布；正态分布；数字特征：均值数字特征：均值，标准差，标准差。n百分位数百分位数百分位数是一种位置指标、一个界值，以符号百分位数是一种位置指标、一个界值，以符号Pk表示。一个百分位表示。

17、一个百分位数将群体或样本的全部观测值分为两部分，有数将群体或样本的全部观测值分为两部分，有k%的观测值等于和小于的观测值等于和小于它，有它，有(100- k) %的观测值大于它。的观测值大于它。人体尺寸用百分位数表示时，称人体尺寸百分位数。人体尺寸用百分位数表示时，称人体尺寸百分位数。 若已知某项人体测量数据的均值若已知某项人体测量数据的均值、标准差、标准差，可计算任一百分，可计算任一百分位的人体尺寸百分位数：位的人体尺寸百分位数：Pk K式中式中K为转换系数，可根据不同的百分数查表确定。为转换系数，可根据不同的百分数查表确定。车辆 人 机 工 程 学nGB/T 10000中国成年人人体尺寸中

18、国成年人人体尺寸立姿人体尺寸立姿人体尺寸6项项坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸11项项人体水平尺寸人体水平尺寸10项项人体头部尺寸人体头部尺寸7项项人体手部尺寸人体手部尺寸5项项人体足部尺寸人体足部尺寸2项项人体主要尺寸人体主要尺寸6项项车辆 人 机 工 程 学n人体主要尺寸人体主要尺寸(mm)n立姿人体尺寸立姿人体尺寸(mm)车辆 人 机 工 程 学nGB13547工作空间人体尺寸工作空间人体尺寸立姿立姿俯卧姿俯卧姿坐姿坐姿跪姿跪姿爬姿爬姿车辆 人 机 工 程 学GB/T 12985在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则：n尺寸修正量尺寸修正量功能修正量功能修正

19、量l穿着修正量穿着修正量考虑穿鞋、戴帽、穿衣后的尺寸变化量。考虑穿鞋、戴帽、穿衣后的尺寸变化量。如：如：着衣修正量着衣修正量：坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加：坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm,胸胸厚加厚加10mm,臀膝距加臀膝距加20mm。穿鞋修正量：穿鞋修正量：身高、眼高、肩高、肘高对男子加身高、眼高、肩高、肘高对男子加25mm，对，对女子加女子加20mm。l姿势修正量姿势修正量躯干呈放松状态及处于不同姿势引起的尺寸变化量。躯干呈放松状态及处于不同姿势引起的尺寸变化量。如：立姿时的身高、眼高等减如：立姿时的身高、眼高等减10mm；坐姿时的坐高、眼高减；坐姿时的坐高、眼高减44mm。l

20、操作修正量操作修正量考虑不同操作动作（如用手指、手掌、手臂操作）引起的尺寸变考虑不同操作动作（如用手指、手掌、手臂操作）引起的尺寸变化量。化量。如：对按按钮、推滑板推钮、搬动搬钮开关的不同操作功能应作如：对按按钮、推滑板推钮、搬动搬钮开关的不同操作功能应作如下的修正：按减如下的修正：按减12mm 、推和搬拨减、推和搬拨减25mm。心理修正量心理修正量考虑心理因素（如压抑感、恐惧感、美观等）而加的尺寸修正量。考虑心理因素（如压抑感、恐惧感、美观等）而加的尺寸修正量。n产品功能尺寸的设定产品功能尺寸的设定产品最小功能尺寸人体尺寸百分位数功能修正量产品最小功能尺寸人体尺寸百分位数功能修正量产品最佳功

21、能尺寸人体尺寸百分位数功能修正量心理修正量产品最佳功能尺寸人体尺寸百分位数功能修正量心理修正量车辆 人 机 工 程 学n产品尺寸设计产品尺寸设计型产品尺寸设计（双限值设计）：型产品尺寸设计（双限值设计）：需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据。需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据。如尺寸可调节的产品：汽车座椅高度；皮带长度；麦克风高度。如尺寸可调节的产品：汽车座椅高度；皮带长度；麦克风高度。 型产品尺寸设计（单限值设计）：型产品尺寸设计（单限值设计）：只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据。只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据。l

22、A型产品尺寸设计（大尺寸设计）：型产品尺寸设计（大尺寸设计）：只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的的依据。依据。如门框高度；防护栏杆高度；把手孔圈大小；床的长度。如门框高度；防护栏杆高度；把手孔圈大小；床的长度。lB型产品尺寸设计（小尺寸设计）：型产品尺寸设计（小尺寸设计）：只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的的依据。依据。如防护罩间距；搁物架上层高度；汽车踏步高度；读报栏高度。如防护罩间距；搁物架上层高度；汽车踏步高度；读报栏高度。 型产品尺寸设计（折中设计型产品尺寸设计（折中设计）：

23、）：只需要第只需要第50百分位人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。百分位人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。如座椅高度；门把手及门锁高度。如座椅高度；门把手及门锁高度。n满足度满足度 指所设计的产品在尺寸上能满足多少人使用，以合适地使用的人占指所设计的产品在尺寸上能满足多少人使用，以合适地使用的人占使用者群体的百分比表示。使用者群体的百分比表示。车辆 人 机 工 程 学n人体尺寸百分位数的选择人体尺寸百分位数的选择车辆 人 机 工 程 学n人体尺寸在设计中的应用举例人体尺寸在设计中的应用举例城市客车扶手横杆高度的确定：城市客车扶手横杆高度的确定：1.按乘客按乘客“抓得住抓得住”设计设计男女通用，小尺寸

24、设计（男女通用，小尺寸设计（B型产品尺寸设计），选型产品尺寸设计），选P5女女，由由GB/T 13547查得查得“双臂功能上举高双臂功能上举高”(1855岁）为岁）为1741mm，加穿鞋修正量加穿鞋修正量20mm，横杆高度应小于横杆高度应小于1761mm。2.按乘客按乘客“不碰头不碰头”设计设计男女通用，大尺寸设计（男女通用，大尺寸设计（A型产品尺寸设计），选型产品尺寸设计），选P95男男，由由GB/T 10000查得查得“身高身高”(1860岁）为岁）为1775mm，加穿鞋修正量加穿鞋修正量25mm、横杆半径、横杆半径15mm，横杆高度应大于横杆高度应大于1815mm。3.解决办法解决办法横

25、杆高度大于横杆高度大于1815mm，加高度小于，加高度小于1761mm的吊环拉手，的吊环拉手，车辆 人 机 工 程 学2.2人体模型人体模型人体模型是模拟某种人体特性的装置。人体模型是模拟某种人体特性的装置。n二维人体模型二维人体模型模拟主要人体尺寸模拟主要人体尺寸车辆 人 机 工 程 学n三维三维H点装置点装置模拟人体坐姿的模拟人体坐姿的H点位置。用来检查每个特定汽车座椅的实际点位置。用来检查每个特定汽车座椅的实际H点的一点的一种装置。种装置。H点：点：人体身躯与大腿的铰接点，即胯点（人体身躯与大腿的铰接点，即胯点（Hip Point）。）。R点（座椅基准点点（座椅基准点SgRP /最后最后

26、H点）：点）： 制造厂规定的设计基准点。该点制造厂规定的设计基准点。该点a.确定了正常驾驶或乘坐的座椅最后位确定了正常驾驶或乘坐的座椅最后位置；置；b.确定了座椅相对车辆的坐标；确定了座椅相对车辆的坐标；c.模拟人体驱干和大腿铰接中心位置；模拟人体驱干和大腿铰接中心位置；d.是用来安装二维人体样板的参考点。是用来安装二维人体样板的参考点。汽车座椅汽车座椅H点：点： 按规定将三维按规定将三维H点装置安装在汽车座椅点装置安装在汽车座椅上，三维上，三维H点装置的躯干线和大腿中心线点装置的躯干线和大腿中心线的交点。的交点。车辆 人 机 工 程 学n汽车碰撞试验人体模型汽车碰撞试验人体模型模拟人体各部分

27、的质量、惯量、弹性、迟滞模拟人体各部分的质量、惯量、弹性、迟滞性、阻尼；性、阻尼；模拟主要人体尺寸；模拟主要人体尺寸；安装有传感器。安装有传感器。车辆 人 机 工 程 学n行人保护碰撞试验人体模型行人保护碰撞试验人体模型本田车辆 人 机 工 程 学n行人保护碰撞试验人体模型行人保护碰撞试验人体模型车辆 人 机 工 程 学n其他部分人体模型其他部分人体模型头部模型：头部模型：模拟头部的部分尺寸、质量及皮肤的力学响应特性。模拟头部的部分尺寸、质量及皮肤的力学响应特性。胸部模型：胸部模型：模拟胸部的部分尺寸、质量及皮肤的力学响应特性。模拟胸部的部分尺寸、质量及皮肤的力学响应特性。人造皮肤与皮下组织：

28、人造皮肤与皮下组织：模拟力学响应特性。模拟力学响应特性。两自由度振动人体模型：两自由度振动人体模型：模拟部分集中质量、弹性、阻尼。模拟部分集中质量、弹性、阻尼。车辆 人 机 工 程 学第第3章眼椭圆章眼椭圆（SAE J941 Rev SUP2002）3.1眼椭圆的概念眼椭圆的概念眼椭圆是汽车驾驶员眼睛位置的统眼椭圆是汽车驾驶员眼睛位置的统计分布图形。计分布图形。n眼椭圆的测量眼椭圆的测量驾驶员按意愿调整座椅，以正常驾驶员按意愿调整座椅，以正常驾驶姿势入座；驾驶姿势入座；前方屏幕上播放城市交通影像；前方屏幕上播放城市交通影像；两像机等高，在前方和侧面同步两像机等高，在前方和侧面同步拍摄，以确定驾

29、驶员眼睛位置。拍摄，以确定驾驶员眼睛位置。车辆 人 机 工 程 学n驾驶员眼睛位置测量数据的统计驾驶员眼睛位置测量数据的统计眼睛位置在前后、上下、左右三眼睛位置在前后、上下、左右三个方向分别服从正态分布。个方向分别服从正态分布。双变量的正态分布的等百分比线双变量的正态分布的等百分比线为一椭圆。因此，驾驶员左右眼为一椭圆。因此，驾驶员左右眼睛位置的等百分比轮廓线在侧视睛位置的等百分比轮廓线在侧视图、俯视图、后视图上均为椭圆。图、俯视图、后视图上均为椭圆。百分位百分位视切比视切比2-D 包含比包含比(侧视图侧视图)3-D包含比包含比90.0090.00%56.01%35.02%95.0095.00

30、%74.15%56.07%99.0099.00%93.32%85.60%99.9699.96%99.66%99.00%n眼椭圆的几何意义眼椭圆的几何意义视切比：视切比：含眼椭圆的切线一侧含眼椭圆的切线一侧区域内的眼睛数与眼睛总数之区域内的眼睛数与眼睛总数之比比 。包含比：包含比：眼椭圆内包含的眼睛眼椭圆内包含的眼睛数与眼睛总数之比数与眼睛总数之比 。车辆 人 机 工 程 学3.2眼椭圆尺寸及眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆尺寸及眼椭圆在汽车内的位置 nA类汽车与类汽车与 B类汽车类汽车A类汽车：类汽车：通常包括小型乘用车、多功能车、皮卡车等通常包括小型乘用车、多功能车、皮卡车等 。B类汽车：类汽车：

31、通常包括载货汽车、大客车、多功能车（通常包括载货汽车、大客车、多功能车（MPV） 。 驾驶员工作空间尺寸驾驶员工作空间尺寸尺寸范围尺寸范围A类汽车类汽车B类汽车类汽车座椅参考点到踵点的垂直高度座椅参考点到踵点的垂直高度(H30) 127405 mm405530 mmH点高度调节量点高度调节量(TH23)050 mm0 mm座椅水平调节量座椅水平调节量(TL23)100 mm100 mm方向盘直径方向盘直径(W9)450 mm450560 mm躯干角躯干角(A40) 540 1118 车辆 人 机 工 程 学3.2.1 A类汽车、男类汽车、男/女比例女比例50/50、座椅位置可调、座椅位置可调对

32、于男性身高均值对于男性身高均值1755mm、标准差、标准差74.2mm和女性身高均值和女性身高均值1618mm、标准差、标准差68.7mm（美国人），眼椭圆及在汽车中的位置如下。（美国人），眼椭圆及在汽车中的位置如下。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸座椅水平调节量座椅水平调节量百分位百分位X 轴长轴长Y轴长轴长Z 轴长轴长 13395206.460.393.499287.185.3132.11 13395173.860.393.499242.185.3132.1座椅水平调节量越座椅水平调节量越大，眼睛位置在前后方大，眼睛位置在前后方向上的分布范围越大，向上的分布范围越大，眼椭圆的的眼椭圆的的x x轴越长

33、。轴越长。车辆 人 机 工 程 学n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置Xc =L1 +664 +0.587(L6) 0.176(H30) 12.5 t Ycl = W20 32.5Ycr = W20+ 32.5 Zc = H8+638+H30= 12.0(单位：mm)式中：式中：t t取决于变速器型式。取决于变速器型式。有离合器踏板取有离合器踏板取t=1t=1，没有离合器踏板取没有离合器踏板取t=0t=0。 不论何种情不论何种情况，左、右眼况，左、右眼椭圆中心距离椭圆中心距离均为均为65mm65mm，车辆 人 机 工 程 学对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。

34、对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸男女眼男女眼椭圆中心眼椭圆侧视图长轴方向上与眼椭圆参考中心的距离椭圆中心眼椭圆侧视图长轴方向上与眼椭圆参考中心的距离M=0.473(SMSR)F =0.473(SFSR)男女眼睛位置在眼椭圆侧视图长轴方向上的分布标准差男女眼睛位置在眼椭圆侧视图长轴方向上的分布标准差由下式解出由下式解出CM、CF 1q = pM(CFM)/ sdM+(1 pM)(CFF)/sdF q = pM(CMM)/ sdM+(1 pM)(CMF)/sdF眼椭圆尺寸：眼椭圆尺寸：X轴长轴长CMCF Y轴长轴长18.341(q)1(1q)

35、Z轴长轴长28.391(q)1(1q)22287.41473. 0MMsd22287.41473. 0FFsd式中式中: : CM、CF是眼椭圆侧视图长是眼椭圆侧视图长轴相对于眼椭圆参考中心的前、后轴相对于眼椭圆参考中心的前、后边界尺寸；边界尺寸；q是眼椭圆百分位；是眼椭圆百分位；p pM是男性所占的比例；是男性所占的比例；是累积正态是累积正态分布概率。分布概率。 3.2.2 A类汽车、男类汽车、男/女比例女比例25/7575/25、座椅位置可调、座椅位置可调式中：式中：SM为男性身高均值；为男性身高均值；SF为女性身高均值；为女性身高均值；SR为参考身高为参考身高，为为1686mm。 式中式

36、中：sdM、sdF分别是男、女眼睛位置在眼椭分别是男、女眼睛位置在眼椭圆侧视图长轴圆侧视图长轴(X(X轴轴) )方向上的分布标准差；方向上的分布标准差；M、F分别是男、女身高的标准差；分别是男、女身高的标准差； 车辆 人 机 工 程 学不同国家的人体尺寸不同国家的人体尺寸 国家国家性别性别身高均值身高均值 (mm)身高标准差身高标准差(mm)坐高均值坐高均值(mm)美国美国男男175574.2919.5女女161868.7856.2日本日本男男1672.762.4901.3女女1544.861.2838.4荷兰荷兰男男1806.280944女女169070887国家国家百分位百分位X 轴长轴长

37、Y轴长轴长Z 轴长轴长美国美国95206.460.3 93.499287.185.3 132.1日本日本95195.193.460.399271.585.3132.1荷兰荷兰95202.060.393.499283.185.3132.1不同国家人体的眼椭圆轴长不同国家人体的眼椭圆轴长 (mm) （座椅水平调节量（座椅水平调节量 133mm ）车辆 人 机 工 程 学n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置眼眼椭圆参考中心位置椭圆参考中心位置（即男（即男/ /女比例为女比例为50/5050/50时的眼椭圆中心位置）时的眼椭圆中心位置）： Xcref = L1 12.5t+664+ 0.587(

38、L6) 0.176(H30)+0.473(人体身高均值美国人身高均值)cos Ycref = W20Zcref = H8 +H30 +638(人体坐高均值/美国人坐高均值)眼眼椭圆中心位置椭圆中心位置: = 18.6 (A19)cos2XXccrefCMCF crefYYcycl sin2ZZccrefCMCF 式中式中: :t t取决于变速器型式，取决于变速器型式，有离合器踏板取有离合器踏板取t=1t=1，没有离合器踏板取没有离合器踏板取t=0t=0。 车辆 人 机 工 程 学3.3.3 A类汽车、男类汽车、男/女比例女比例50/50、座椅位置固定、座椅位置固定百分位百分位X 轴长轴长Y轴长

39、轴长Z 轴长轴长9599.2104.1119.699140.4147.3164.3对于男性身高均值对于男性身高均值1755mm、标准差标准差74.2mm和女性身高均值和女性身高均值1618mm、标准差、标准差68.7mm（美（美国人），眼椭圆的轴长及在汽车国人），眼椭圆的轴长及在汽车中的位置如下。中的位置如下。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸 比起座椅位置可调，比起座椅位置可调，X X轴长较短，轴长较短，Y Y轴长较长、轴长较长、Z Z轴长较长。轴长较长。n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置 = 0.719(A40) 9.6Xc =L31 + 640 sin Ycycl=W20Zc =H70+ 6

40、40cos去除式中的去除式中的L31、W20、H70，可看出实质上是以可看出实质上是以SgRP为基准。为基准。车辆 人 机 工 程 学3.2.4 A类汽车、任意驾驶员男类汽车、任意驾驶员男/女比例、座椅位置固定女比例、座椅位置固定 对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸H点到眼睛的距离：点到眼睛的距离：hM = 104.3+ 0.317SM hF = 104.3+ 0.317SFH点到眼睛距离的标准差点到眼睛距离的标准差:由下式解出由下式解出CM、CF:1 q = pM (CFhM)

41、/ sdM+(1 pM) (CFhF)/ sdFq = pM(CMhM)/ sdM+(1 pM) (CMhF)/ sdF 式中，式中，pM 是男性所占的比例；是男性所占的比例； CM、CF分别是眼椭圆在分别是眼椭圆在z轴上的上、下边界轴上的上、下边界距座椅参考点的距离；距座椅参考点的距离；q是眼椭圆百分位；是眼椭圆百分位；是累积正态分布概率。是累积正态分布概率。眼椭圆的轴长：眼椭圆的轴长：z轴长轴长CMCFx轴长轴长 2.721(q)y轴长轴长=31.6521 (q) 22M267.18317. 0SMsd22F267.18317. 0SFsd式中，式中，hM、hF分别为男、女分别为男、女H点

42、到眼睛的距点到眼睛的距离均值；离均值；SM、SF分别为男、女的身高均值。分别为男、女的身高均值。式中，式中，sdM、sdF分别为沿分别为沿z z轴的男、女轴的男、女H点到点到眼睛距离的标准差；眼睛距离的标准差；SM、SF分别为男、女分别为男、女身高的标准差。身高的标准差。1802CFCM车辆 人 机 工 程 学n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置 = 0.719(A40) 9.6Xc=sinYc = 0Zc= cos2）（CFCM 2）（CFCM 座椅不可调，座椅基准点位座椅不可调，座椅基准点位置是固定的。用作为确定眼椭圆置是固定的。用作为确定眼椭圆位置的基准。位置的基准。车辆 人 机

43、工 程 学3.2.5 B类汽车类汽车n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸眼椭圆百分位眼椭圆百分位95th 眼椭圆眼椭圆95th 眼椭圆眼椭圆99th 眼椭圆眼椭圆99th 眼椭圆眼椭圆座椅水平调整量座椅水平调整量100133 mm133 mm100133 mm133 mmX 轴长轴长173.8198.9242.1268.2Y 轴长轴长105.0105.0149.0149.0Z 轴长轴长86.086.0122.0122.0A类车，座椅位置固定类车，座椅位置固定A类车，座椅位置可调类车，座椅位置可调B类车类车将几种眼椭圆进行比较：将几种眼椭圆进行比较： x轴倾角、轴长不同。轴倾角、轴长不同。车辆 人 机 工 程

44、 学n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置50/50的驾驶员男的驾驶员男/女比例：女比例： X= X(ATRP) 175.26 + 12.68(A40) Z= Z(ATRP)+ 691.09 3.57(A40)75/25的驾驶员男的驾驶员男/女比例：女比例： X= X(ATRP) 201.05 + 13.65(A40) Z= Z(ATRP)+ 699.66 3.82(A40)90/10 95/5的驾驶员男的驾驶员男/女比例：女比例： X= X(ATRP) 184.44 + 12.23(A40) Z= Z(ATRP)+ 707.52 4.17(A40)任意驾驶员男任意驾驶员男/女比例情况的左

45、、女比例情况的左、右眼椭圆中心的右眼椭圆中心的Y坐标坐标 YL=W20 32.5 YR=W20+ 32.5 上式中，上式中，X(ATRP) 、Z(ATRP)为布置为布置工具参考点的坐标，由相应的驾驶员男工具参考点的坐标，由相应的驾驶员男/ /女比例确定。女比例确定。X、Z、YL、YR为汽车坐为汽车坐标。标。车辆 人 机 工 程 学3.3头部中心点及眼点头部中心点及眼点 n头部中心点（头部中心点（P点）点）驾驶员头部在水平面上转动的转动中心。驾驶员头部在水平面上转动的转动中心。n眼点（眼点（E点）点）表示驾驶员左右眼睛位置。表示驾驶员左右眼睛位置。P点确定后，两个眼点点确定后，两个眼点E位置就确

46、定了。眼点用以确定驾驶员的视野位置就确定了。眼点用以确定驾驶员的视野和视野障碍。和视野障碍。 车辆 人 机 工 程 学座椅水平座椅水平调节量调节量头部中心点头部中心点(P点点)XY(左位制左位制)Y(右位制右位制)Z133 mmP107.3+7.320.5P226.2+20.620.620.5P3191.011.2+11.2+22.5P4191.0+11.211.2+22.5133 mm 211.25 143.75 133.50133 mm 198.76 143.75 133.500 mm (座椅固定座椅固定) 173.31 143.41 147.0799133 mm 246.04 166.7

47、9 151.00133 mm 232.40 166.79 151.000 mm (座椅固定座椅固定) 198.00 165.20 169.66车辆 人 机 工 程 学表中所列半轴长适用于前排中座表中所列半轴长适用于前排中座的乘员及其它排座的乘员。的乘员及其它排座的乘员。驾驶员和前排外侧座的乘客，在驾驶员和前排外侧座的乘客，在头部位置线侧向头部位置线侧向(Y向向)中心处将头中心处将头部位置线分成左右两半，外侧部部位置线分成左右两半，外侧部分的轮廓线向外延伸分的轮廓线向外延伸23mm，内，内侧部分保持不动。侧部分保持不动。对于前排可调节座椅，头部位置对于前排可调节座椅，头部位置线侧视图前端向下倾斜

48、线侧视图前端向下倾斜12，其，其它图的轴线与汽车坐标平行。它图的轴线与汽车坐标平行。对于固定座椅，所有头部位置线对于固定座椅，所有头部位置线的轴线都与汽车坐标平行。的轴线都与汽车坐标平行。车辆 人 机 工 程 学n头部位置线在汽车内的位置头部位置线在汽车内的位置A类车类车l头部位置中心与眼椭圆的眼中头部位置中心与眼椭圆的眼中点的相对坐标点的相对坐标Xh 、 Yh 、 Zh 如如表所示。表所示。l头部位置中心在汽车坐标系中头部位置中心在汽车坐标系中的坐标的坐标X 、 Y 、 Z 如表所示。如表所示。座椅水平调节量座椅水平调节量XhYhZh133 mm90.6052.6133 mm89.5045.

49、90 mm (座椅固定座椅固定)85.4042.0座椅水平调节量座椅水平调节量头部位置线中心的位置坐标头部位置线中心的位置坐标0 mmX = L1 + 664 + 0.587(L6) 0.176(H30) 12.5t + Xh Y = W20 Z = H8 + 638 + H30 + Z h0 mm (固定座椅固定座椅)X = L31 + 640sin+ X hY = W20 Z = H70 + 640cos+ Zh式中：式中：是固定座椅的眼椭圆侧视图是固定座椅的眼椭圆侧视图z z轴上端向后倾斜角，轴上端向后倾斜角，=0.719(A40)=0.719(A40)9.69.6； L1L1是踏板基准

50、点是踏板基准点(PRP)(PRP)的的X X坐标值；坐标值； L6L6是方向盘中心至踏板基准点的是方向盘中心至踏板基准点的X X向距离；向距离； H30H30是座椅基准点（是座椅基准点（SgRPSgRP）至加速踏板踵点（）至加速踏板踵点（AHPAHP）的垂直（）的垂直（Z Z向）距离；向）距离； t t由变速器型式确定，有离合器踏板时取由变速器型式确定，有离合器踏板时取t=1t=1，没有离合器踏板时取，没有离合器踏板时取t=0t=0； W20W20是座椅基准点（是座椅基准点（SgRPsSgRPs）的）的X X坐标值；坐标值； H8H8是加速踏板踵点（是加速踏板踵点（AHPAHP）的）的Z Z坐

51、标值；坐标值； A40A40是座椅靠背角的设计值，单位为是座椅靠背角的设计值，单位为( () )。车辆 人 机 工 程 学B类车类车头部位置线中心在汽车坐标系中的位置坐标用下述公式计算：头部位置线中心在汽车坐标系中的位置坐标用下述公式计算：l乘员男乘员男/女比例为女比例为50/50时：时：X= X(ATRP) 82.76 + 12.68 (A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 727.59 3.57(A40)l乘员男乘员男/女比例为女比例为75/25时：时： X= X(ATRP) 108.55 + 13.65(A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 736.16 3.82(A40)l乘员

52、男乘员男/女比例为女比例为95/5时：时：X= X(ATRP) 91.94 + 12.23(A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 744.02 4.17(A40)头部位置线侧视图的头部位置线侧视图的X轴前端向下倾斜轴前端向下倾斜11.6，其余轴与汽车坐标，其余轴与汽车坐标轴平行。轴平行。 式中，式中，X(ATRP) X(ATRP) 、Z(ATRP)Z(ATRP)为布置工具参考点的坐标；为布置工具参考点的坐标；A40A40为座椅靠背角，单位为为座椅靠背角，单位为( () )；其余参数的单位为；其余参数的单位为mmmm。车辆 人 机 工 程 学5.3载货汽车驾驶员的胃部包络线载货汽车驾驶员的胃

53、部包络线汽车驾驶员的胃部包络线对决定方汽车驾驶员的胃部包络线对决定方向盘与驾驶员座之间的空间尺寸及座向盘与驾驶员座之间的空间尺寸及座椅安全带结构方案有重要作用。椅安全带结构方案有重要作用。n胃部包络线胃部包络线 胃部特征点胃部特征点l驾驶员胃腹突出点驾驶员胃腹突出点(点点2)l驾驶员腰部前下方与安全带贴合驾驶员腰部前下方与安全带贴合处处(点点 3)这两个胃部特征点的分布图形都这两个胃部特征点的分布图形都是椭圆是椭圆(胃椭圆、腰带椭圆胃椭圆、腰带椭圆)。在胃腹部突出点椭圆上缘作一水平切在胃腹部突出点椭圆上缘作一水平切线，前端点作一垂直切线。这两条切线，前端点作一垂直切线。这两条切线相交的点称为辅

54、助点线相交的点称为辅助点(点点1)。通过点通过点1、点、点2、点、点3作胃部包络线，作胃部包络线，将两个椭圆包络在其中。将两个椭圆包络在其中。胃部包络线被拟合为一圆弧，其半径胃部包络线被拟合为一圆弧，其半径为为157.45mm。车辆 人 机 工 程 学n胃部包络线在车身中的位置胃部包络线在车身中的位置 胃部包络线圆心相对于胃部包络线圆心相对于布置工具参考点布置工具参考点的水平距离的水平距离x和垂直距离和垂直距离z ：l男女驾驶员比为男女驾驶员比为50/50时：时：x=(-752.657+1.0461(H30)-2(-752.657+1.0461(H30)-(-368.243+0.4462(H3

55、0)z=249.319-0.1127(H30)l男女驾驶员比为男女驾驶员比为75/25时：时： x=(-765.65+1.0149(H30)-2(-765.65+1.0149(H30)-(-391.943+0.4595(H30) z= 240.182-0.0891(H30)l男女驾驶员比为男女驾驶员比为90/10或或95/5时：时： x=(-788.548+1.0451(H30)-2(-788.548+1.0451(H30)-(-424.852+0.5087(H30) z= 235.894-0.0793(H30)式中式中, ,H30为为R点的高度，各值的单位均为点的高度，各值的单位均为mm。车

56、辆 人 机 工 程 学5.4载货汽车驾驶员的膝部包络线载货汽车驾驶员的膝部包络线驾驶员膝部空间的形状和尺寸直接影响到操作方便性和撞车时驾驾驶员膝部空间的形状和尺寸直接影响到操作方便性和撞车时驾驶员身体的运动轨迹及伤害程度。膝部空间设计应以驾驶员的膝部包驶员身体的运动轨迹及伤害程度。膝部空间设计应以驾驶员的膝部包络线为依据。络线为依据。n膝部包络线膝部包络线 膝部特征点膝部特征点KlK点定义在胫关节和踝关节连线的垂直线上。该垂直线通过胫关点定义在胫关节和踝关节连线的垂直线上。该垂直线通过胫关节中心。节中心。K点至胫关节中心的距离为点至胫关节中心的距离为50.8mml左右膝特征点分别表示操作离合器

57、踏板和操作加速踏板的膝部特左右膝特征点分别表示操作离合器踏板和操作加速踏板的膝部特征点。征点。膝椭圆膝椭圆l两膝特征点的分布图形均为椭圆。两膝特征点的分布图形均为椭圆。膝部包络线膝部包络线l二维人体模型小腿绕踵点摆动时，二维人体模型小腿绕踵点摆动时，K点的点的轨迹（或各膝椭圆的包络线）为膝部包络线。轨迹（或各膝椭圆的包络线）为膝部包络线。l膝部包络线为圆弧线。膝部包络线半径膝部包络线为圆弧线。膝部包络线半径左左103.25mm，右，右113.25mm 。车辆 人 机 工 程 学n膝部包络线在车身中的位置膝部包络线在车身中的位置 踩离合器踏板的踩离合器踏板的(左左)膝部包络线圆心与膝部包络线圆心

58、与R点的水平距离点的水平距离x和垂直距离和垂直距离z ：l男女驾驶员比为男女驾驶员比为50/50时时：x=12049.4057(CHX)(-15.7837-0.0222(CX)+(CZ)(0.0483-(6.510-9)(H30)(CX)+(H30)(-6.7718-0.0105(CX)+0.0201(CZ)+(CX)(17.9401-0.0001(CX)+0.0030(CZ)+(CZ)(-37.9352+0.0010(CZ)z=-2210.6823+(CHX)(3.3278+0.0370(CX)+(CZ)(-0.0403+(2.7X10-9)(H30)(CX) +(H30)(0.4561+0

59、.0155(CX)-O.0167(CZ)+(CX)(-28.7615-0.0009(CX)-.0003(CZ) +(CZ)(32.7120-0.0007(CZ)l男女驾驶员比为男女驾驶员比为75/25时：时：x=4229.4784+(CHX)(-5.8753+0.0789(CX+(CZ)(-0.0473-(3.910-9)(H30)(CX)+(H30)(-2.3832+O.0351(CX)-0.0232(CZ)+(CX)(-64.3385-0.0002(CX)+0.0024(CZ)+(CZ)(39.678+0.0007(CZ)z=12254.3381+(CHX)(-14.3121-0.0450

60、(CX)+(CZ)(O.0692十十(6.610-9)(H30)(CX)+(H30)(-7.6863-O.0219(CX)+0.0326(CZ)+(CX)(37.9286-0.0009(CX)-0.0016(CZ)+(CZ)(-56.1338-0.0006(CZ) l男女驾驶员比为男女驾驶员比为90/10至至95/5时时:x=14601.7633+(CHX)(-17.7652+0.0081(CX)+(CZ)(0.0506-(8.610-9)(H30)(CX)+(H30)(-8.7461+0.0034(CX)+0.0243(CZ)+(CX)(-6.6220+(5.710-6)(CX)+O.003