汽车人机工程学

概论汽车人机工程学人机工程学是20世纪70年代初迅速开展起来的一门新兴学科,它从人的生理和心思出发,研讨人-机-环境相互关系和相互作用的规律,并使人—机系统任务效能到达最正确。在汽车车身设计中运用人体工程学,就是以人(驾驶员、乘客)为中心,研讨车身设计(包括布置和设备等)如何顺应人的需求,发明一个温馨的、支配轻便的、可靠的驾驶环境和乘坐环境,即设计一个最正确的人—车—环境系统。概论☆经过丈量、统计、分析人体的尺寸，以此为根据确定车内的有效空间以及各部件、总成的布置位置和尺寸关系。☆经过对人体生理构造的研讨，以使座椅设计以及人体坐姿符合人体乘坐温馨性的要求☆根据人体支配范围和支配力的测定，确定各支配安装的布置位置和作用力的大小，以使人体支配自然、准确、轻便，并降低支配疲劳程度。☆经过对人眼的视觉特性、视野效果的研讨、实验，校核驾驶员的信息系统，以保证驾驶员获得正确地驾驶信息。☆根据人体的动力学，研讨汽车碰撞时对人体的合理维护，正确确定平安带的铰接点位置和对人体的约束力；研讨振动时对人体乘坐温馨性的影响；研讨人体上下车的方便性，以确定车门的开口部位与尺寸。☆研讨人体的生理要求，合理确定和布置空调系统。人机工程学的详细运用人体尺寸与人体模型☆人体尺寸决议了人体所占据的几何空间大小和人体的活动范围,是确定车身室内有效空间和进展内饰布置的主要根据。根据人体尺寸的正态分布以人体尺寸的“百分位分布值〞作为设计的尺寸根据。☆百分位表示人体的某项根底数据对于运用对象中有百分之几的人可适用，这是人体工程学中一条根本的设计原那么。车身设计中普通采用5%、50%和95%三种百分位的人体尺寸,分别代表矮小身体、平均身体和高大身体的人体尺寸。车身设计中，常把第95%百分位的值作为设计上限，把第5%的值作为下限。这样的设计结果可满足90%的运用对象。人体尺寸人体尺寸与人体模型汽车设计和实验中所采用的人体模型视用途不同，种类不一。常见的有H点人体模型、装车实验用人体模型〔假人〕、振动实验用多自在度振动人体模型。人体模型人体尺寸与人体模型☆H点是人体身躯与大腿的衔接点，即跨点Hp。☆H点人体模型是一种用来确定汽车车身的实践H点位置的人体模型。H点人体模型由背板部、座板部、小腿部及足部等构成。H点人体模型人体尺寸与人体模型H点人体模型图1H点人体模型人体尺寸与人体模型☆汽车实践H点是与支配方便性极坐姿温馨性相关的车内尺寸的基准点；☆汽车实践H点是确定眼椭圆在车身重位置的基准点；☆汽车实践H点也是确定座椅参考点R〔H点与R点重合〕的基准；☆汽车实践H点的位置影响到驾驶员的手伸及界面。汽车实践H点汽车实践H点是指当H点三维人体模型按规定的步骤安放在汽车座椅上时，人体模型上左右两H点标志衔接线的中点。人体尺寸与人体模型☆撞车实验用的人体模型又称模拟假人，是进展车身平安性研讨必不可少的设备。经过其体内的传感器丈量碰撞时人体的损伤值；经过碰撞瞬间的高速摄影分析人体的运动形状，借以比较撞车时成员的损伤程度和乘员维护安装等的性能；☆汽车平顺性实验中需求运用人体振动模型作为座椅的载荷。这种人体振动模型应能较好地反映真人人体的动态呼应，并可排除人的要素差别，使实验结果有一致的比较根据。其它人体模型驾驶员视野设计☆驾驶员视野直接影响汽车自动平安性，是整车总布置及外型设计要一直关注的根本方面。☆驾驶员视野设计主要包括以下几个方面：前方视野、交通灯视野、A柱妨碍角、直接后方视野及间接后方视野、仪表板视野。驾驶员视野设计前后视野表示图图2驾驶员视野表示图驾驶员视野设计☆前方地面视野：从驾驶员眼睛中心点作一条与发动机舱盖相切的直线，与设计地面线相交，其交点与前保险杠最前端的纵向间隔越小越好，普通希望小于5m；☆风窗玻璃透明区视野风窗玻璃透明区至少应包括风窗玻璃基准点连线所包围的面积。这些基准点是〔留意：透明区域指的是光线垂直照射的时候，透光率大于70%〕：基准点a，V1点程度向前偏左17°；基准点b，V1点向前沿铅垂面偏上7°；基准点c，V2点向前沿铅垂面偏下5°；辅助基准点a’、b’、c’，与a、b、c点关于汽车纵向对称平面对称。(V点是表征驾驶员眼睛位置的点，它与经过驾驶员乘坐位置中心线的纵向铅垂平面、R点及设计座椅靠背角有关。此点用于检查汽车视野能否符合要求。通常用V1、V2两点表示V点的不同位置。)前方视野驾驶员视野设计☆驾驶员前方180º范围内直接视野：在经过V1的程度面下方和经过V2的三个平面〔三个平面都和程度面向下成4°夹角，其中一个平面垂直于Y基准平面，另两个平面垂直于X基准平面〕上方的范围内，除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等呵斥的妨碍外，不得有其它妨碍。

前方视野图3驾驶员前方180°内视野评价驾驶员视野设计交通灯视野：要求汽车在停车线1m以外能方便看到交通灯最上面的红灯，不能被车顶或其它零件所遮盖〔内后视镜除外〕。见图2所示。交通灯视野A柱妨碍角按GB11562-1994的规定进展丈量，每根A柱双目妨碍角不得超越6°。假设两柱相对汽车纵向铅垂面是对称的，那么右柱不需求再丈量。在丈量A柱妨碍角的时候，一定要留意门窗密封条、门窗的上框架、遮阳带也要思索在内。丈量方法如下：驾驶员视野设计A柱妨碍角☆P点至驾驶员眼睛高度上的头部中心点，通常以P1、P1两点表示驾驶员程度察看物体时P点的不同位置。☆Pm点指经过R点的纵向铅垂面与P1、P2连线的交点。驾驶员视野设计A柱妨碍角丈量方法：驾驶员视野设计A柱妨碍角图6双目妨碍角丈量表示图图5E点和P点的相对位置驾驶员视野设计☆直接后方视野主要与倒车性能有关。求作方法是从驾驶员眼睛中心点作一条与后挡风玻璃透明部分最下沿〔或衣帽架最上沿、行李箱盖〕相切的直线，并与设计地面线相交，交点与保险杠最后段的间隔越小越好〔普通要求小于20m〕。☆间接后方视野是指驾驶员经过内、外后视镜察看车后物体的视野范围。1、内后视野驾驶员借助内后视镜必需能在程度路面上看见一段宽度至少为20m的视野区域，其中心平面为汽车纵向基准面，并从驾驶员的眼点后60m处延伸至地平线〔如以下图〕。后方视野图7内后视野表示图驾驶员视野设计2、驾驶员一侧外后视镜的视野驾驶员借助外后视镜必需能在程度路面上看见一段宽度至少为2.5m的视野区域，其右边与汽车纵向基准面平行。且与汽车左边最外侧点相切，并从驾驶员眼点后10m外延伸至地平线〔见以下图〕。3、乘客一侧外后视镜的视野对于总质量小于2000kg的M1和N1类汽车，驾驶员借助外后视镜必需能在程度路面上看见一段宽度至少为4m的视野区域，其左边与汽车纵向基准面平行，且与汽车右边最外侧点相切，并从驾驶员的眼点后20m处延伸至地平线〔见以下图〕。后方视野驾驶员视野设计图8外后视野表示图驾驶员视野设计仪表板视野指的是由于转向盘而呵斥的驾驶员对于仪表板上指示安装的视野妨碍。根据人机工程要求，这些指示安装应该在女子5百分位和男子95百分位的视野范围之内。其中，影响视野上限的为转向盘轮缘，影响视野下限的为转向盘中央盖板或转向盘柱上沿。仪表板视野驾驶员视野设计仪表板视野图9仪表板视野丈量表示图驾驶员视野设计☆汽车驾驶员眼椭圆是指不同身体的驾驶员以正常驾驶姿态坐在座椅上,其眼睛位置在车身中的统计分布图形。由于图形呈椭圆状,故称之为“眼椭圆〞。在车身设计中普通采用眼椭圆样板来描画驾驶员的眼睛分布范围。☆国际规范ISO4513中,对应于一定的座椅程度调整行程,提供了各种百分位的驾驶员眼睛分布位置,即侧视图和俯视图上的相应眼椭圆样板,并适用于以下尺寸范围的车身:座椅靠背角:5°～40°最后H点到踵点的垂直间隔:127～457mm座椅垂直调理范围:0～38mm座椅程度调理范围:102～165mm最后H点到踵点的程度间隔:≥508mm眼椭圆驾驶员视野设计眼椭圆图10轿车车身内部布置中95%眼椭圆样板的绘制及其在侧视图上的定位乘员头部空间设计☆驾驶员及乘员头部活动空间校核主要经过头廓包络线来计算完成，头廓包络线是指不同百分位身体的驾驶员和乘员在乘坐形状下，他们头廓线的包络线。头廓包络线的构成方法是将头廓线样板放在眼椭圆样板上面，使头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆样板上的上半部眼椭圆运动，并坚持两样板上的本身坐标平行，描画出头廓线运动时候的包络线便是头廓包络线。如图1所示。由于头廓包络线以眼椭圆为基准而生成，而眼椭圆的长短轴因身体百分位及H点程度行程的不同而有异，因此头廓包络线是有许多条的。

头廓包络线乘员头部空间设计

头廓包络线图11头廓包络线构成侧视图上下车方便性☆在现代汽车设计中，虽然经常涉及的紧凑型汽车，但同时需求保证汽车内部空间的宽阔，更不能因车身的紧凑影响进出的方便性，正由于如此，所以在设计过程中要进展周全的思索，细致协调，既要满足空间要求，又要符合外型需求，更要琢磨技术上的可行性。

概述上下车方便性☆思索上下车方便性，首先要思索的是车门立柱能否符合要求，下面图12给出了前座不能翻倒的轿车车身与座椅相对位置的引荐值。当立柱倾斜度过低或者为0时，前后座入座都会不温馨，假设将门立柱往后倾斜适当角度，那么可以大大改善入座离座的方便性，参考图13所示。

车门立柱倾斜度上下车方便性

车门立柱倾斜度图12立柱与座椅相对位置引荐值图13车门立柱对上下车方便性的影响上下车方便性☆影响上下车方便性构造主要是车门，座椅及车门槛。对于前座的上下车方便性〔图14、15〕H130〔前门槛至地面的垂直间隔〕、H74〔在方向盘中心平面内，方向盘到未压坐垫的最小间隔〕、HY1〔R点到前车门上沿的垂直间隔〕、L18〔前入口的足部空间，前门最大开度时门内边缘或在门槛之上102mm的立拄与前座椅最小间隔〕、LX1〔前车门X方向最大开度〕、LX2〔前车门对角最小间隔〕起着最关键的作用。不论车型大小，前门上下车尺寸都以驾驶员的要求为中心的，不同级别的尺寸大小相当。引荐值如下：L18>450mmH130<400MMH74>150MMHY1>750mm。

通道尺寸上下车方便性☆对于后座的上下车方便性〔图14、15〕，H131〔后门槛至地面的垂直间隔〕、HY2〔R点到后车门上沿的垂直间隔〕、L19〔后入口的足部空间，后门最大开度时内边缘或在门槛之上102mm的立柱与前座椅最小间隔〕、LX1〔前车门X方向最大开度〕、LX2〔前车门对角最小间隔〕、LX3〔后车门X方向最大开度〕有直接影响。普通而言，高度方向上的上下尺寸不因级别而异，而长度方向的尺寸那么因级别的不同而有不同的要求，级别越高，尺寸越大。引荐值如下：L19>250mmH131<400mmHY2>750mm。

通道尺寸上下车方便性通道尺寸图14L18和L19表示图上下车方便性通道尺寸图15影响上下车方便性关键尺寸图示上下车方便性☆侧壁倾斜度对于上下车特别是上车有很大的影响，如图16所表示，当K值〔车门上缘与门槛之间的间距〕为0时，乘客的上身必需倾斜30°以上才干进入车内。而当K值在100-150mm〔视车身高度变化〕，那么可以很方便的入座。☆当K值过大时，下车时也不方便，同时将由于上下比例失调而影响汽车的外观，同时也会影响内部空间的利用，以及乘员的头部空间和乘坐适宜性，而且玻璃升降占用车门内腔的空间太大，也会使车门变厚。

侧壁倾斜度上下车方便性侧壁倾斜度图16车身侧壁倾斜度对上下车方便性的影响人体坐姿温馨性和手伸及平面☆驾驶员温馨驾驶姿态和手伸及范围都是驾驶员驾驶适宜性的重要组成部分，在进展轿车驾驶室设计过程中，驾驶室，驾驶座等相关尺寸也是由人体尺寸及其操作姿态或温馨的坐姿确定的。但由于相关尺寸非常复杂，人与“机〞的相对位置要求非常严厉，为了使这种人机系统的设计能更好地符合人的生理要求，在设计中，可以采用人体模板来校核有关驾驶室空间尺寸，方向盘等支配机构的位置，显示仪表的布置以及功能按键和旋钮能否符合手伸及界面和规定姿态的要求。

概述人体坐姿温馨性和手伸及平面☆由于驾驶员的温馨驾驶姿态随车型的不同而变化,各自选择温馨姿态下的关节角度有较大的差别。如图1所示，对于轿车通常靠背角A1最大不超越33°,最温馨为28°;人体躯干与大腿的夹角A4以105°为宜,110°～115°最理想;肘角A3以105°为宜;膝角A5在112°～118°为好;脚角A6(踏平面与小腿间夹角)最小为87°,最大不超越130°。这些都是在总结以往设计阅历根底上得到的阅历值。人体坐姿温馨性人体坐姿温馨性和手伸及平面人体坐姿温馨性图17温馨驾驶形状下驾驶员生理角度调理范围人体坐姿温馨性和手伸及平面☆驾驶员的手伸及界面是指驾驶员以正常姿态坐在座椅中、身系平安带、右脚支承于加速踏板踵点上、一手握住方向盘时另一手所能伸及的最大廓面。驾驶室内的一切支配钮件、杆件、开关等的位置均应在驾驶员手伸及界面之内，这是车身设计中的一条重要原那么。☆在高度方向上，手伸及界面的0线位于经过H点的程度面上，向上为正，向下为负。在左右方向上，其0线位于经过H点的纵向垂直平面上，驾驶员左侧为正，右侧为负。在汽车的前后方向上，离加速踏板踵点后方程度间隔为d处，有一表示手伸及间隔的HR基准面。HR基准面至手伸及界面之间的程度间隔表示了驾驶员在不同高度及左右方向上的最大可伸及间隔。手伸及平面人体坐姿温