芻議轎車總布置設(shè)計中人機(jī)工程應(yīng)用的方法

撰文/朱衛(wèi)鋼

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芻議轎車總布置設(shè)計中人機(jī)工程應(yīng)用的方法

撰文/朱衛(wèi)鋼

轎車的總布置設(shè)計是整個轎車設(shè)計工作的重要組成部分，其設(shè)計的質(zhì)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(jī)工程設(shè)計運(yùn)用到轎車總布置的設(shè)計中，能夠提高轎車總布置設(shè)計的水平?；诖耍疚木歪槍@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(fā)展，從而更好的滿足人們的需求。轎車；總布置設(shè)計；人機(jī)工程；方法

■315000浙江吉利汽車研究院有限公司寧波杭州灣分公司浙江寧波

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)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(zhì)量的提高，人們對轎車的使用質(zhì)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(fā)展，同時這也是我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)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(jīng)成為汽車企業(yè)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(yè)將目光轉(zhuǎn)向了人機(jī)工程的運(yùn)用方面。將人機(jī)工程應(yīng)用在轎車總布置設(shè)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(jī)工程應(yīng)用方法的有關(guān)問題展開研究，希望可以為有關(guān)部門提供幫助。

1　在轎車總布置設(shè)計中人機(jī)工程應(yīng)用的基本內(nèi)容

1.1人機(jī)工程的概況

人機(jī)工程它主要是以人的生理和心理特點(diǎn)為了立足點(diǎn)，研究人、機(jī)、環(huán)境等相互之間的關(guān)系和相互作用的規(guī)律，從而使人-機(jī)-環(huán)境這整個系統(tǒng)得到優(yōu)化的是一門從五十年代發(fā)展起來的新型學(xué)科，此學(xué)科的目標(biāo)就是讓使用機(jī)械的人在使用的過程中體會到安全、舒適和高效[1]。

將人機(jī)工程運(yùn)用到汽車設(shè)計當(dāng)中具有重要的意義，它可以使設(shè)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(jī)工程設(shè)計的任務(wù)和要求

在轎車設(shè)計當(dāng)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(jī)工程設(shè)計的主要任務(wù)就是設(shè)計出更加高效、便捷、舒適的轎車產(chǎn)品。由于一款轎車的內(nèi)部空間尺寸只有一種，但駕駛者卻千姿百態(tài)，所以運(yùn)用人機(jī)工程設(shè)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(yīng)用

人體模板屬于一種物理仿真模型，在人機(jī)工程設(shè)計中運(yùn)用非常廣泛，它是通過對人體測量數(shù)據(jù)的處理和選擇而得出的標(biāo)準(zhǔn)的人體尺寸。而所謂的百分位就是指在人機(jī)工程學(xué)中表示人體的某項數(shù)據(jù)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(jīng)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(jī)工程設(shè)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(shè)計中人機(jī)工程應(yīng)用的一般方法

2.1前期開發(fā)階段

在對轎車的前期開發(fā)階段，需要確定產(chǎn)品開發(fā)的流程、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及設(shè)計方案。在產(chǎn)品開發(fā)時，首先要對所啟動的項目進(jìn)行市場調(diào)查，然后選擇目標(biāo)車型，接著再對技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析，最后進(jìn)行方案的設(shè)計。

2.2整車尺寸的確定

在轎車人機(jī)工程設(shè)計當(dāng)中，要對人機(jī)工程的要求進(jìn)行充分的分析，在轎車總布置設(shè)計中由內(nèi)向外進(jìn)行布置，在總布置設(shè)計時要注意協(xié)調(diào)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(chǔ)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(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是對轎車前車頭通過性的設(shè)計，如圖1（a）所示，在設(shè)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(fā)動機(jī)和變速器的底殼要高于160mm。如果當(dāng)轎車的避震器處在完全壓縮的狀態(tài)時，如圖1（b）所示，所有的零件都應(yīng)該高于地面50mm以上，而發(fā)動機(jī)和變速器的底殼都應(yīng)該高于地面78mm。

圖1　發(fā)動機(jī)離地高度要求

2.4確定乘員的基準(zhǔn)點(diǎn)和座椅的調(diào)整范圍

在設(shè)計乘員的基準(zhǔn)點(diǎn)時，通常是利用第95百分位二位H點(diǎn)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(shè)計成水平線。然后將放在加速板上H點(diǎn)人體模板的踵點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)畫出基準(zhǔn)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡，最后根據(jù)相關(guān)的參考數(shù)據(jù)和經(jīng)驗值，初步設(shè)計出基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。設(shè)計出基準(zhǔn)點(diǎn)之后，就可以給出初步的座椅調(diào)整量和各個座椅的位置，然后再根據(jù)百分位設(shè)計出最合適的座椅調(diào)整范圍[4]。

圖2　確定基準(zhǔn)點(diǎn)和言橢圓

2.5針對腳踏板的設(shè)計

在布置轎車內(nèi)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(jìn)行，其高度是從左到右以次降低。同時要注意在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計設(shè)計時要根據(jù)座椅的基準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)。

2.6頭部空間的確定以及視野的校準(zhǔn)

對于頭部空間的確定，需要根據(jù)已經(jīng)設(shè)計出的基準(zhǔn)點(diǎn)，用眼橢圓模板在側(cè)視圖和俯視圖上畫出眼橢圓，確定出頭部輪廓的包絡(luò)線，從而確定出轎車內(nèi)部的頭部空間的尺寸。在對視野進(jìn)行校準(zhǔn)時，需要應(yīng)用眼橢圓，注意對前視野的校準(zhǔn)要按照司機(jī)前方視野的設(shè)計規(guī)則進(jìn)行，而對于后視鏡的校準(zhǔn)要按照后視鏡以及后視鏡安裝的設(shè)計規(guī)則進(jìn)行[5]。

3　在轎車總布置設(shè)計中人機(jī)工程應(yīng)用的前景

在當(dāng)代，轎車設(shè)計越來越強(qiáng)調(diào)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(guān)，所以研究人機(jī)工程學(xué)在轎車設(shè)計領(lǐng)域的有關(guān)問題將會得到更廣泛的關(guān)注和重視。和西方發(fā)達(dá)國家相比，我國汽車產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平和對汽車的設(shè)計水平都偏低。目前，我國的轎車車型仍然主要是以引進(jìn)外國的車型為主，而對于這些引進(jìn)的車型并不全都適合我們?nèi)藗兊男枨蟆Ｒ虼?，如何在學(xué)習(xí)和引進(jìn)外國先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行有益的改造使之適合中國的國情，已經(jīng)成為所有的轎車設(shè)計人員需要面臨的一個重要問題。本文在多方研究的基礎(chǔ)上，給出如下兩點(diǎn)建議：

3.1切實掌握人體尺寸的測量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括人體的靜態(tài)尺寸，而且還包括人體動態(tài)的尺寸，不僅要對年齡的高矮進(jìn)行分類，而且還要對人體的胖瘦等特征進(jìn)行分類，在這些工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，進(jìn)而建立準(zhǔn)確的中國人體數(shù)據(jù)模型庫。

3.2認(rèn)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(jié)語

總而言之，轎車總布置設(shè)計是轎車前期開發(fā)階段的基礎(chǔ)，轎車總布置設(shè)計的質(zhì)量直接關(guān)系到整個開發(fā)工作的質(zhì)量。因此，一定要重視轎車總布置設(shè)計的有關(guān)工作，采取正確的方法，將人機(jī)工程運(yùn)用在轎車總布置設(shè)計當(dāng)中，認(rèn)真做好相關(guān)的設(shè)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(zhì)量的要求，進(jìn)而提高國產(chǎn)轎車的競爭力，促進(jìn)我國的汽車產(chǎn)業(yè)更快更好的發(fā)展。

參考：

[1]張海亮,牛勝福,吳海波等.朗逸轎車總布置設(shè)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(shè)計方法[J].汽車工業(yè)研究,2015,(3):33-35.