汽車人機工程設計中人體數據應用方法分析

王現武

鄭州日產汽車有限公司 河南省鄭州市 450046

汽車整體布置和設計進行充分考慮人體尺寸數據，會提高汽車操作和使用的舒適性和方便性，同時對汽車的外觀和內部尺寸都會產生影響，并且影響汽車的整體使用性能和經濟市場的競爭能力。所以汽車的總布置要加強人機工程的設計方法的應用，同時要合理分析和應用人體數據，使生產的汽車更具有人性化，功能和使用的舒適度更符合使用者的要求。汽車人機工程設計包括以下幾個方面：人體尺寸及駕駛姿態設計、視野及視認設計、駕駛空間布置設計、操作部件布置設計、進出方便性設計、儲物空間設計、整車姿態設計等。

1 汽車設計的人性化

在進行汽車的設計和生產過程中，要考慮使用者的舒適程度和方便性能，同時考慮駕駛人員在進行駕駛的過程中能夠減輕疲勞感，具有更高的穩定性和安全性。這樣的設計要求設計人員必須充分考慮人體因素和數據，把它和汽車的機械設計緊密融合在一起。例如根據駕駛人員的身高和體型數據設計汽車整體布置。進行油門踏板的設計時，對于身體高的和身體矮的人員駕駛座位置是不一樣的。所以進設計時要進行調查人體數據，根據調查結果設計成可以進行不同程度調節的座位、踏板以及方向盤的位置，讓駕駛人員在進行駕駛時具有更好的舒適度和安全感。

2 汽車人機工程的人體數據應用

人體數據是所有人群的綜合數據，每個人具有不同的身體尺寸和體重體型，對人群的人體數據進行詳細的調查和收集，并根據設計需要進行分成不同的百分位，在人機工程的應用中結合具體的情況進行不同人體數據段的選擇，使設計的汽車功能符合使用人員的需求，同時可以提高汽車的實用和舒適性。

2.1 人體數據百分比和人體模型

首先，人體模型。現在進行汽車人機工程設計過程中多數都應用人體模型。人體模型是設計人員根據人體數據的統計分析和研究生產制造出來的標準尺寸和體型的人體，是人機工程技術在進行研究和選擇使用的工具。在進行人體數據統計和分析時經常使用百分比來進行汽車的相關設計。其次，人體數據百分比。這是某個人體尺寸數據和小于這個數據的人數占據人員統計總數的比例。例如人體身高尺寸數據第50百分位，就是有50%的人的身高是這個數據或低于這個數據的和。現在百分位一般可以分成三個檔位：首先是第五百分位，這個檔位是指在進行設計過程中有5%的人適合這種設計；其次，是第五十百分位，這是說有大約50%的人適合這種設計；最后是第九十五百分位，這個檔位是說這種設計適合將近95%的人群駕駛。應用統計學的正態分布概念來描述人體多樣性，正態曲線是對稱的，50%的人體高于平均值，50%的人體低于平均值，一個人某個人群中是屬于50百分位人體，可能在另一個人群中卻屬于80百分位或20百分位。在汽車人機工程設計時，結合汽車的結構特性和各項技術參數，選擇和應用相應的百分位的人體模型。

圖1

2.2 人體尺寸在汽車內室空間的應用

人體尺寸數據對于汽車的內室空間和內室功能結構的設計具有重要的作用。要達到汽車人機工程設計的合理性，必須要認真考慮和設計符合人的體型和身體尺寸數據，讓人在駕駛和乘坐的時候感到舒適和方便。人體尺寸包括兩種類型，分別是靜態的結構尺寸和動態的功能尺寸。結構尺寸包括人的手臂、腿長、眼高等具體的身體數據，和汽車的駕駛室里面的各種部件關系密切，比如座椅、方向盤等，是進行汽車設計的重要參考數據；動態尺寸是功能性尺寸，是人在進行駕駛或乘坐時的手腳等肢體活動的空間范圍。動態尺寸數據需要在活動的狀態下進行測量得到。需要關節的活動范圍和肢體長度形成的空間尺寸。結合不同的設計對象，根據其所進行的操作和使用情況的不同進行選擇不同的人體尺寸和百分位。其選擇的原則有下面幾點：第一，極端設計原則。設計時考慮使用人員的安全和健康，應用極端的方法選擇兩端的第五百分位和第九十五百分位的人體尺寸數據。如果設計的最大值是為了滿足所有人員需求的時候可以選擇應用人體尺寸的最大值。例如車門高度設計、腿位置寬度設計、座位的承重量設計等，在設計時是根據第九十五百分位的男性身體尺寸進行設計；如果設計最小值是為了滿足所有人需要時就選擇人體尺寸百分比的最小值。如汽車的座位和踏板的距離設計、駕駛員和操作臺的距離設計，進行駕駛操作時需要的力量設計等，一般都是選擇使用第五百分位的女性身體尺寸展開設計。假如人體尺寸超出了以上的數據界限，可能造成人體健康和安全的危害，在進行設計時要應用人體尺寸的極限值第一百分位和第九十九百分位的人體尺寸數值。第二，距離數值可調節原則。汽車的設計是為了可以適合更多的人群，在進行設計時，根據不同范圍的人群數據設置不同的檔位，并且可以進行相應設施的距離和高度等的調整。例如，汽車的座位可以進行前后和高度的調整。第三，平均原則。在一些普遍性設計時，沒有最大或最小的需求，根據人體尺寸的平均值進行設計，也就是選擇百分位第五十位數值的人體數據。

2.3 近身空間操作空間設計

這是駕駛員在進行駕駛的時候，坐在駕駛座位上的靜態和動態人體尺寸所需要的空間范圍。如圖2

這種近身空間的設計需要符合以下幾點：第一，所設計的作業空間要符合駕駛員的操作活動范圍、操作性質和操作內容。第二，人體尺寸數據要合理運用，這樣的限制性的空間必須根據人體數據百分位的尺度作參考進行各項設計。第三，在設計的時候考慮駕駛人員進行各項活動的空間范圍。活動不同所占據的空間范圍不一樣。

圖2

3 根據人體數據建立CATIA人機工程電腦模塊

現在是科技發展時代，人機工程是根據人體數據資料進行汽車設計的，同時可以把人體數據信息和現代的科學技術相結合，設計和應用電子技術模塊為汽車設計提供方便。CATIA人機工程模塊有四個模塊和人體數據有關。首先，人體模型構造模塊。這是根據各個國家的人體結構進行創建的模型。用戶進行創建人體模型時必須選擇模型的國家、性別、百分位等參數后才可以進行模型的建立。其次，人體測量編輯模塊。設計人員利用人體測量模塊里面所設置的人體測量工具和數據建立高級的人體模型，讓所建立的模型更加和實際的用戶的身體尺寸相接近。通過進行編輯人體數據修改人體信息，如人群、性別、體重及身高等，讓所設計的模型更符合設計要求。再次，人體行為分析模塊。這是人體模型進行活動和特定行為的分析，進行精確預測用戶的活動和行為，讓汽車的設計更能滿足客戶的需求。最后，人體姿態模塊。這個模塊能夠模擬某種環境下的人的這種姿態和身體動態。用戶也能自己創建所需求的數據庫，根據需要編輯改變關節角度和姿勢等。同時還設計了各個主體的顏色分區，進行姿態的優化。

結束語：

綜上所述，現在的汽車設計都應用人機工程方法和理念進行設計，人體數據在設計過程是非常關鍵的參考數據和設計的基礎依據。要做到汽車的舒適和具有人性化，必須對人體尺寸數據進行充分的了解，通過人體數據的調查，歸入數據百分比，使進行汽車設計時具有可靠的資料和依據。