淺談人機工程在汽車工程中的應用

劉廣昌 劉曉亮

長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心

淺談人機工程在汽車工程中的應用

劉廣昌 劉曉亮

長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心

人機工程在現代汽車設計制造中有著非常廣泛的應用，隨著社會的不斷發展，人們對于出行代步的的工具要求越來越高，從而也促進了汽車技術的發展。因此，人機工程在現代汽車設計制造中的作用會越來越明顯。本文主要總結探討了人機工程在汽車總布置設計中的應用，以希望能夠對汽車技術的改進和研發提供參考和幫助。

人機工程；汽車總布置；設計應用

1 、人機工程概述

人機工程是一門新興的邊緣學科起源于20世紀50年代，以人的心理、生理特點為基本出發點，用于研究人、機、環境之間的相互關系和相互作用。人機工程學主要從人-機-環境之間的相互關系出發，創造最佳的作業環境與設備，保證人在工作環境中減少失誤和疲勞，進而提高工作效率。人機工程學主要用于協調人、機器和環境三者之間的關系，涉及生理學、心理學、醫學、人體測量學等多個工程領域，通過各學科知識的運用，來指導人對工作方式、工作環境的改造，創造安全、健康、舒適的作業方式。目前，人機工程學領域的研究主要包括以下幾個方面：人與機、環境、生態之間的關系；人的特性模型、人機系統定量描述人際關系；團體行為、組織行為、心理狀態等。

在汽車設計開發過程中，人機工程設計發揮著重要的作用。在進行汽車設計時，設計人員必須根據汽車的市場定位，進行合理的空間布置設計。這不但關系到車內空間的有效利用及提高乘員乘坐的舒適性，并且會影響整車、內外飾的尺寸參數，進而影響整車性能降低了產品的市場競爭力。因此，要獲得人性化的汽車產品就必須使用人機工程學進行設計。同樣，在汽車制造過程中的作業方式、作業環境也與人機工程息息相關。

2 、汽車人機工程設計的主要內容

“以人為本”已成為汽車發展和設計的一個重要概念。 為了實現“以人為本”的汽車的人體工程學，首先和最重要的司機應該是舒適和安全。司機感覺快捷方便 。 由于不同驅動程序的尺寸差異很大，但是汽車布局的尺寸是固定的，有必要仔細研究人體工程學，以確保控制最大化應用的不同駕駛員姿勢舒適度和靈活性要求的手和 腳。例如，在加速器踏板的操作中，駕駛員座位比較高的駕駛員座位高，但是他們在間隙的腿和手臂中的長度非常小，導致嬌小的女人比高的男人更容易接近儀表板。

目前，人體工程學最常用的物理仿真模型是人體模板，人體模板的大小是人體測量數據處理和選擇后的長度。百分位數目前是世界上更受認可的表達，通常主要百分位數有三個等級：第五個百分位數，第50個百分位數; 95個百分位。例如，第95百分位數表示該尺寸的驅動器的95%或更多等于或小于該尺寸，剩余的5%高于該尺寸。在汽車人體工程學中，人類模板的百分位數主要基于規劃工具的規劃參數和布局特性。例如，第五百分位人類模板通常用于確定手臂的運動范圍和腳踏板的位置，而第95百分位人類模板主要集中于確定內部空間的尺寸。

3 、人機工程在汽車制造中的應用

3.1 在汽車制造過程中的應用

總裝車間設計是否合理直接關系到整車的生產效率，人機工程學在制造過程中發揮著重大的作用。基于汽車的制造特點，將人機工程學問題分為四種類型：即工作姿勢是否合理、用力是否合理、高頻次重復性操作、工作環境是否合理。其中，前兩種類型容易對人造成累積性損傷，在設計車間時需重點考慮人機工程在該方面的影響。

3.2 整車尺寸

汽車設計的整體布局要充分考慮到人體工程學原理，需要從內到外的布局，首先確定內部空間，然后設計行李箱和發動機艙，這樣不僅確保了 舒適的汽車和安全性，還要保證整車性能前提下車身尺寸盡可能減小。 例如，如果汽車模型使用第五百分位人類模型，則應通過使用橢圓形橢圓形作為前窗的前邊緣和發動機艙的鼻子下方的盲點來確定車輛的總長度。 后擋風玻璃，沿著高點和后部的后備箱另外，前后保險杠還應注意滿足規定。 控制緩沖部分的長度，延長，太短可能造成安全風險，太長是浪費。

3.3 在駕駛空間上的運用

汽車駕駛空間設計主要體現在駕駛艙的設計上，需綜合考慮人體測量學、布置空間等因素的影響，通過對駕駛艙的座椅、工作臺、環境進行人機工程設計，為駕駛員和乘員提供一個良好的駕駛環境。根據顯示裝置和操縱裝置的使用頻次、使用順序、功能、重要性進行分類，對于經常使用的裝置盡量置于顯而易見且易觸碰的位置，并能保證迅速而準確地響應，駕駛艙最重要的設計元素是駕駛座椅，其結構型式以人體測量數據為基準，盡量和駕駛員坐姿下各種操作活動范圍相匹配，使駕駛員在駕駛過程保持舒適、穩定，并能進行準確控制及操作。優秀的駕駛座椅設計能使駕駛員在駕駛過程中身體得到良好的支持，進而保證駕駛員在駕駛過程中的舒適性。

4 、我國人機工程在汽車總布置設計中的發展趨勢

汽車設計的目的和主題是汽車的舒適性和安全性。安全和舒適與人密切相關。因此，人體工程學在汽車的總體布局設計中的應用已經受到越來越多的關注。美國帶領西方發達國家在這方面經過多年的探索，在現代中國主要車型的研發方面取得了很大的成就，基本上是引進國外，自主研發能力相對較弱，國外汽車設計不能完全適合中國國情，盲目模仿和引進國外設計，不能滿足中國汽車設計的實際需要，應該在學習和引進國外先進技術的同時，結合中國的具體情況，旨在滿足中國汽車的需求，中國人體工程學的發展要做好以下兩個方面：一是測量人體尺寸數據，要充分把握，包括人體尺寸數據不僅包括靜態尺寸，動態尺寸，還有身高，年齡。

5 、結束語

綜上所述，隨著數字化設計應用的不斷深入，人機工程應用在汽車設計和汽車制造中的方法也更加精確，人機工程學將更注重人的信息處理能力，更注重人-機-環境的完整研究，并運用系統論、信息論等新興學科來研究該系統，以創造出更適合于人類使用的汽車，使人機工程的綜合效能達到最佳水平。

[1]程琳，關太炎.淺談人機工程在汽車工程中的應用[J].山東工業技術，2016，01：70.

[2]田天.人機工程在汽車總布置設計中的應用[J].金田，2014，09：441.