芻議轎車總布置設計中人機工程應用的方法

撰文/朱衛鋼

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芻議轎車總布置設計中人機工程應用的方法

撰文/朱衛鋼

轎車的總布置設計是整個轎車設計工作的重要組成部分，其設計的質量對轎車的實用性、舒適性以及美觀性都具有重要的影響。將人機工程設計運用到轎車總布置的設計中，能夠提高轎車總布置設計的水平。基于此，本文就針對這一課題展開研究，希望可以提高轎車總布置的水平，使轎車向更加人性化的方向發展，從而更好的滿足人們的需求。轎車；總布置設計；人機工程；方法

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隨著科學技術的不斷進步和經濟的快速發展，我國的汽車產業發展迅速，取得了輝煌的成就。近年來，伴隨著人們的生活水平和生活質量的提高，人們對轎車的使用質量提出了更高的要求，希望轎車可以向更加人性化的方向發展，同時這也是我國汽車產業發展的趨勢和方向。在激烈的汽車市場競爭中，提高轎車的人性化和舒適度已經成為汽車企業提高競爭力的主要手段，因此在這種形式下越來越多的汽車企業將目光轉向了人機工程的運用方面。將人機工程應用在轎車總布置設計中具有重要的積極影響，可以提高乘坐的舒適性、安全性以及操作和上下車的方便性。鑒于此，本文就針對人機工程應用方法的有關問題展開研究，希望可以為有關部門提供幫助。

1　在轎車總布置設計中人機工程應用的基本內容

1.1人機工程的概況

人機工程它主要是以人的生理和心理特點為了立足點，研究人、機、環境等相互之間的關系和相互作用的規律，從而使人-機-環境這整個系統得到優化的是一門從五十年代發展起來的新型學科，此學科的目標就是讓使用機械的人在使用的過程中體會到安全、舒適和高效[1]。

將人機工程運用到汽車設計當中具有重要的意義，它可以使設計的車輛更加人性化，從而更好的滿足用戶的要求，提高市場競爭力。

1.2轎車人機工程設計的任務和要求

在轎車設計當中，要想提高轎車的人性化水平，必須要堅持以人為中心的原則，也就是說轎車人機工程設計的主要任務就是設計出更加高效、便捷、舒適的轎車產品。由于一款轎車的內部空間尺寸只有一種，但駕駛者卻千姿百態，所以運用人機工程設計就是要求一種操作件的布置可以最大限度的滿足所有駕駛者的手腳伸及性以及操作姿勢的舒適性[2]。

1.3人體模板和百分位的應用

人體模板屬于一種物理仿真模型，在人機工程設計中運用非常廣泛，它是通過對人體測量數據的處理和選擇而得出的標準的人體尺寸。而所謂的百分位就是指在人機工程學中表示人體的某項數據在所有的使用對象中所占的比例，這種表示方式在國際上已經通用。通常百分位分為第5百分位、第50百分位和第95百分位這三種。通常情況下，在轎車人機工程設計中，如果需要確定上肢活動的范圍和腳踏板的位置，則需要選擇小身材的人體模板。而在確定頭部活動空間時，要選用大身材的人體模板[3]。

2　在轎車總布置設計中人機工程應用的一般方法

2.1前期開發階段

在對轎車的前期開發階段，需要確定產品開發的流程、技術、經濟指標以及設計方案。在產品開發時，首先要對所啟動的項目進行市場調查，然后選擇目標車型，接著再對技術和經濟指標進行分析，最后進行方案的設計。

2.2整車尺寸的確定

在轎車人機工程設計當中，要對人機工程的要求進行充分的分析，在轎車總布置設計中由內向外進行布置，在總布置設計時要注意協調轎車的安全舒適性和整車性能，即在保障轎車使用安全和舒適的基礎上，盡量減少整車的尺寸，以保障整車的使用性能。

2.3最小離地間隙的確定

確定最小的離地間隙主要是為了提高轎車整車的通過性，轎車通過性設計的關鍵環節就是對轎車前車頭通過性的設計，如圖1（a）所示，在設計車輪前部的零件高度時，要讓零件的高度高出半截地面150mm，而對于一些比較重要的功能性零件，如發動機和變速器的底殼要高于160mm。如果當轎車的避震器處在完全壓縮的狀態時，如圖1（b）所示，所有的零件都應該高于地面50mm以上，而發動機和變速器的底殼都應該高于地面78mm。

圖1　發動機離地高度要求

2.4確定乘員的基準點和座椅的調整范圍

在設計乘員的基準點時，通常是利用第95百分位二位H點人體模板，具體做法如圖2所示，首先確定地板平面線，此線一般被設計成水平線。然后將放在加速板上H點人體模板的踵點作為基準點畫出基準點的運動軌跡，最后根據相關的參考數據和經驗值，初步設計出基準點的位置。設計出基準點之后，就可以給出初步的座椅調整量和各個座椅的位置，然后再根據百分位設計出最合適的座椅調整范圍[4]。

圖2　確定基準點和言橢圓

2.5針對腳踏板的設計

在布置轎車內部的離合器踏板、制動踏板和加速踏板時，需要按照從左到右的順序進行，其高度是從左到右以次降低。同時要注意在進行相關設計設計時要根據座椅的基準點為基準。

2.6頭部空間的確定以及視野的校準

對于頭部空間的確定，需要根據已經設計出的基準點，用眼橢圓模板在側視圖和俯視圖上畫出眼橢圓，確定出頭部輪廓的包絡線，從而確定出轎車內部的頭部空間的尺寸。在對視野進行校準時，需要應用眼橢圓，注意對前視野的校準要按照司機前方視野的設計規則進行，而對于后視鏡的校準要按照后視鏡以及后視鏡安裝的設計規則進行[5]。

3　在轎車總布置設計中人機工程應用的前景

在當代，轎車設計越來越強調以人為中心的原則，轎車安全性和舒適性的地位將會更加突出，而這兩者都和人直接相關，所以研究人機工程學在轎車設計領域的有關問題將會得到更廣泛的關注和重視。和西方發達國家相比，我國汽車產業的整體發展水平和對汽車的設計水平都偏低。目前，我國的轎車車型仍然主要是以引進外國的車型為主，而對于這些引進的車型并不全都適合我們人們的需求。因此，如何在學習和引進外國先進技術的基礎上進行有益的改造使之適合中國的國情，已經成為所有的轎車設計人員需要面臨的一個重要問題。本文在多方研究的基礎上，給出如下兩點建議：

3.1切實掌握人體尺寸的測量數據。這些數據不僅包括人體的靜態尺寸，而且還包括人體動態的尺寸，不僅要對年齡的高矮進行分類，而且還要對人體的胖瘦等特征進行分類，在這些工作的基礎上，進行人體測量數據的統計，進而建立準確的中國人體數據模型庫。

3.2認真研究中國人的活動能力的大小。對于這方面的研究要著重研究中國人手操縱力和腳操縱力等。

4　結語

總而言之，轎車總布置設計是轎車前期開發階段的基礎，轎車總布置設計的質量直接關系到整個開發工作的質量。因此，一定要重視轎車總布置設計的有關工作，采取正確的方法，將人機工程運用在轎車總布置設計當中，認真做好相關的設計工作，盡量提高乘車的舒適性、安全性以及駕車的方便性，只有這樣才能為滿足人們提高生活質量的要求，進而提高國產轎車的競爭力，促進我國的汽車產業更快更好的發展。

參考：

[1]張海亮,牛勝福,吳海波等.朗逸轎車總布置設計[J].上海汽車,2011,(3):11-15.

[2]路世偉.滿足行人頭部碰撞要求的轎車總布置設計方法[J].汽車工業研究,2015,(3):33-35.