某商用車轉向系統的人機優化研究

華鑫，李江，申成振，靳家琛，蔡勛勛

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

某商用車轉向系統的人機優化研究

華鑫，李江，申成振，靳家琛，蔡勛勛

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

隨著日常生活品質的提升，商用車駕駛人員的年輕化，對商用車的美觀、舒適性等都提出了更高的要求；文章通過對市場上用戶的需求關注出發，通過人機優化分析，對轉向舒適性能進行優化、改進。

轉向管柱；人機優化；角度；高度

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.012

CLC NO.:U461.4 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-35-02

前言

汽車轉向系統是用來保持或者改變汽車行駛方向的機構，在汽車轉向行駛時，還要保證各轉向輪之間有協調的轉角關系,駕駛員通過操縱轉向系統，使汽車保持在直線或轉彎運動狀態，或者保障上述兩種運動狀態相互轉換。轉向系統由轉向盤、轉向傳動軸、轉向器、轉向直拉桿、轉向梯形、轉向節、前軸、輪胎等基本部分組成，并稱之為機械轉向系。有些汽車還裝有動力轉向器、轉向減振器和管柱潰縮吸能防傷機構等。從上面對轉向系統的介紹可以看出，這是駕駛員駕駛過程中接觸最多的部件之一，因此從駕駛員的使用角度,對此提出了更高的人機舒適性需求。

根據對市場上用戶駕乘某公司重型商用車型的改進需求調研：該款車型的轉向，需進一步改善操縱費力和導致的胳膊酸疼問題，存在長時間駕駛用戶不舒適的情況，用戶并對轉向管柱的上下調節位置提出改進建議。該公司高度關注用戶存在和潛在的舒適性提升的需求，成立了專項小組進行問題分析和性能提升工作。該工作組從客戶體驗角度的正向開發并結合人機工程的優化手段，完成了此問題的優化和改進。改進前后的轉向系統人機布置分別見圖1和圖2。

圖1 改進前人機布置

圖2 改進后人機布置

1、轉向系統的人機分析

借助CATIA DMU 運動仿真分析軟件DPFMEA和質量功能展開工具，對市場用戶反映的轉向系統不舒適問題進行分析，問題主要集中在：方向盤高、調節范圍窄和儀表視野不佳三個方面。針對以上三個方面我們對市場車輛的設計進行的優化分析如下：

a）轉向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度：原始高度為856mm。見圖3。

圖3 轉向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度

b）轉向管柱角度及調節范圍：設計角度25°，前后調節量8°，上下調節量75mm。見圖4。

圖4 轉向管柱角度及調節范圍

c） 轉向管柱目前設計位置組合儀表視野：角度存在遮擋，距離R點500mm。見圖5。

圖5 組合儀表視野

通過人機分析可以發現，可以在這三個方面進行優化。

2、針對舒適性的優化提升措施

設計改進的優化原則參考汽車行業通用的SAE標準設計（SAE J833），基于調研卡車司機卡車駕駛習慣，研究分析駕駛者最舒適的駕駛角度姿態，對轉向操縱系統進行優化。新改進的轉向系統以第50%人機布置最優為準則，涵蓋90%的駕駛人群。 提出以下改進提升措施。

a）轉向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度：改進后高度為807mm。見圖6。

圖6 優化后轉向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度

b）轉向管柱角度及前后調節范圍：角度38°，前后調節量20°，前后調節量70mm見圖7。

圖7 優化后轉向管柱角度及調節范圍

c）轉向管柱優化后設計位置組合儀表視野：無遮擋，距離R點491mm。見圖8。

圖8 優化后組合儀表視野

通過對目前的設計和優化后的設計結果，人機參數對比可以看出：優化后的轉向系統調節參數，調節范圍更大，適用人群更廣；角度調節范圍由10°變更為20°；設計傾角由25°調整至38°；高度調節行程70mm，方向盤設計高度807mm。

優化后的設計改進已體現在市場車輛中，駕駛員認可了轉向系統的改進，改進工作得到了良好的效果。

3、結論

隨著商用車技術的不斷成熟，駕駛員的年輕化，這些改變都對商用車提出了更高的要求，尤其是在舒適性方面，成為現在駕駛員評論一款車好壞的一個重要標準，關注用戶和正向設計是目前商用車設計及優化提升的方向和潮流。

本文就是基于對用戶的高度關注，關注用戶群體對車輛的舒適度需求，來拉動企業的正向設計，借助人機工程等工具實現了設計的優化和產品性能的提升。此次通過對轉向系統的優化可以看出，優化后的轉向系統明顯更符合人機工程，也充分滿足了駕駛員對舒適性的要求；這一點在后期的駕駛員使用感受中得到了更好的驗證。

[1] 丁玉蘭.人機工程學（第四版） [M].上海交通大學出版社,2011.

[2] 劉惟信.汽車設計[M].北京:清華大學出版社,2010.

[3] 施建.CATIA DMU 設計優化[M].北京:清華大學出版社,2010.1.

A Commercial Vehicle Steering System Of The Man-machine Optimization Research

Hua Xin, Li Jiang, Shen Chengzhen, Jin Jiachen, Cai Xunxun
( Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200 )

With improving the quality of the daily life, and commercial vehicle drivers yonger, and beauty, as well as the comfort of commercial vehicles are put forward higher requirements; This article through to the needs of users on the market focus, through the analysis of man-machine optimization, optimize the steering comfort performance and improvement.

Steering Column; The Man-machine Optimization; The Angle; Highly

U461.4

A

1671-7988(2016)01-35-02

華鑫，就職于陜西重型汽車有限公司，主要研究整車設計、載貨車平臺設計。