于麗麗, 馮志輝（.建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院；.常州市錢璟康復(fù)器材有限公司,江蘇 常州 3000）

人車結(jié)合應(yīng)用的探析

于麗麗1, 馮志輝2
（1.建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.常州市錢璟康復(fù)器材有限公司,江蘇 常州 213000）

摘 要：人機(jī)工程學(xué)，是把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一種新的理論依據(jù)和方法，從而優(yōu)化人機(jī)關(guān)系。隨著社會(huì)的進(jìn)步，汽車逐步成為人們的代步工具。在汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，充分考慮了人-車-環(huán)境三者之間的關(guān)系，改善了駕駛員的操作環(huán)境，勞動(dòng)強(qiáng)度以及安全性、舒適性。本文應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，通過駕駛員作業(yè)空間布置，汽車安全性、駕駛員坐姿等方面分析人機(jī)工程學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；人體測量

1 引言

汽車作為現(xiàn)代的代步工具，保有量的急劇上升，讓其已從一個(gè)奢侈品演變成普通家庭就可以使用的家用品。上百年的歷史，讓汽車不僅從外形還是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上都發(fā)生了巨大的變化。汽車在變，變舒適，變快，變得更易操縱，但不變的規(guī)律或是始終考慮的因素就是：人。

汽車的很多設(shè)計(jì)考慮了人的因素，人的視覺、聽覺等勞動(dòng)強(qiáng)度，解決人即將面臨的問題，達(dá)到人車結(jié)合的最高境界。這一規(guī)律完美符合了人機(jī)工程的研究方向。例如在安全或舒適方面：無論是以駕駛員為中心還是以乘坐人員為中心（人的乘坐尺寸指標(biāo)）的座椅設(shè)計(jì)，還是駕駛員常常接觸的方向盤和手柄，都最大限度地滿足人們，另外在安全方面各種主、被動(dòng)保護(hù)措施也使人們?cè)谕话l(fā)危險(xiǎn)時(shí)，能最大限度地減小傷害，確保人的安全等。人機(jī)工程學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛。本文針對(duì)這一成功的產(chǎn)物，著重從人機(jī)工程學(xué)方面研究人在汽車設(shè)計(jì)中的影響。

2 外形的設(shè)計(jì)分析

2.1 車型分析

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，人們同時(shí)也追求汽車車身外型的多樣式。根據(jù)汽車發(fā)展的歷史觀看，汽車車身的外型經(jīng)歷了馬車型、箱型、甲殼蟲型、船型、魚型、楔型等的變化。整個(gè)變化一部分考慮因素來源于汽車的動(dòng)力學(xué)，減少阻力。另一部分因素來源人的感官。因?yàn)檎l都無拒絕完美的線條，肌肉感，棱角等來帶的美感。不同人的性格、心理需求不同。又進(jìn)行詳細(xì)的分類，一般喜歡刺激、動(dòng)感的人則喜歡選擇有外形動(dòng)感、線條分明，有較低的風(fēng)阻系數(shù)的轎跑車或跑車外形的車，如法拉利、奔馳的C 系；而一些成功人士和商人則注重外表和自身的地位的展現(xiàn)，這些人一般會(huì)選擇外形大氣，車身較長，能顯示其地位的行政級(jí)或辦公級(jí)的豪華轎車，如寶馬的7系，奔馳的S系。

2.2 顏色分析

在外形上，車身顏色也很重要。在人們的心理上，通常認(rèn)為黑色或灰色車身給人以穩(wěn)重；一些鮮艷顏色如紅色，讓人感覺這車富有運(yùn)動(dòng)性能，有動(dòng)感；而綠色的小車則讓人感覺貼近自然，給人一種清新感。

3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

3.1 駕駛室的分析

駕駛室是駕駛員乘坐的環(huán)境，其大小直接影響駕駛員的工作強(qiáng)度、安全性及心情。過小，駕駛員操作時(shí)擁擠比較勞累，安全系數(shù)降低。過于寬敞，首先浪費(fèi)空間增加成本，再者讓駕駛員沒有安全感，影響駕駛。

整個(gè)操作過程都是坐著完成的。需要考慮坐姿的參數(shù)，在整個(gè)設(shè)計(jì)中主要參考了人自然放松的坐姿，除此之外還包括座椅的厚度、彈性、傾斜度，人員的衣服厚度、活動(dòng)范圍等。同時(shí)視線設(shè)計(jì)也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要參考坐姿眼高的數(shù)據(jù)以及最佳視線的位置。以上只是簡單介紹了空間的尺寸設(shè)計(jì)，而空間的舒適度和美感則從坐姿生物力學(xué)和作業(yè)面的空間布置來探討。

3.2 汽車座椅分析

人—座椅—車身—底盤組成了一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中要求臨近或相互連接的各子系統(tǒng)振動(dòng)的固有頻率分布必須錯(cuò)開，以避免引起共振；并且要求人體界面上的子系統(tǒng)（座椅、轉(zhuǎn)向盤），其固有頻率要與人體敏感頻率范圍分開。座椅對(duì)于安全性具有重要意義而確定座椅幾何參數(shù)最主要依據(jù)是目標(biāo)群體的測量數(shù)據(jù)。

以人體特征點(diǎn)來確定座椅特征部位，就能在很大程度上保證舒適坐姿。

由于汽車座椅有其特定的使用環(huán)境，其許多幾何參數(shù)的確定還需要考慮座椅在汽車內(nèi)的布置和使用情況。

4 安全方面的設(shè)計(jì)分析

4.1 后視鏡的設(shè)計(jì)分析

汽車后視鏡是輔助駕駛員在駕駛時(shí)獲得最佳視線，了解實(shí)時(shí)路況。設(shè)計(jì)時(shí)為保證安全駕駛，駕駛員不宜轉(zhuǎn)頭側(cè)面應(yīng)以直線視線為宜。

（1）駕駛員側(cè)后視鏡。鏡中心與靠近視鏡一側(cè)眼點(diǎn)連線（或眼橢圓切線）與駕駛員直前視線的夾角不大于55°觀察后視鏡的視線不應(yīng)被立柱阻擋。

（2）副駕駛員側(cè)后視鏡：應(yīng)安裝在駕駛員直前視線75°范圍內(nèi)。

4.2 三點(diǎn)式安全帶的設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)在的安全帶均由強(qiáng)度極大的合成纖維制成，帶有自鎖功能的卷收器，采用對(duì)駕、乘人員的肩部和腰部同時(shí)實(shí)現(xiàn)約束的三點(diǎn)式設(shè)計(jì)。這樣的安全帶能將駕乘人員束縛在座位上，防止了二次碰撞，而且它的緩沖作用能吸收大量動(dòng)能，減輕駕乘人員的傷害程度。

4.3 安全氣囊的設(shè)計(jì)分析

當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全帶將乘員“約束”在座椅上，使乘員的身體不至于撞到方向盤、儀表板和風(fēng)擋玻璃上，避免乘員發(fā)生二次碰撞；同時(shí)避免乘員在車輛發(fā)生翻滾等危險(xiǎn)情況下被拋離座位。安全氣囊的保護(hù)原理是：當(dāng)汽車遭受一定碰撞力量以后，氣體發(fā)生器中的化學(xué)物質(zhì)被點(diǎn)燃，瞬間會(huì)釋放出大量氮?dú)?，隱藏在車內(nèi)的安全氣囊就在瞬間充氣彈出，在乘員的身體與車內(nèi)設(shè)備碰撞之前起到鋪墊作用，減輕身體所受沖擊力，從而達(dá)到減輕乘員傷害的效果。

4.4 安全輔助系統(tǒng)（ABS、EBD、 ESP）的設(shè)計(jì)

汽車在緊急制動(dòng)時(shí)輪胎會(huì)發(fā)生抱死現(xiàn)象，在摩擦系數(shù)差別大的路面制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力分配不均會(huì)側(cè)滑等。為了保證人員駕駛的安全，減少事故發(fā)生，設(shè)計(jì)出安全輔助系統(tǒng)例如ABS、EBD、ESP等提高了安全性能。

5 結(jié)束語

人們的生活水平在不斷提高，人們對(duì)汽車的使用要求也越來越高。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是駕車的舒適性方便性；二是汽車的安全性能。本文通過幾個(gè)常見的案例驗(yàn)證了這一點(diǎn)，并分析了人機(jī)工程學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。從易見的外形到操作的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都采用人機(jī)工程學(xué)的概念。后續(xù)的汽車發(fā)展也會(huì)繼續(xù)延續(xù)人機(jī)合一的理念，完美體現(xiàn)人-車-環(huán)境的和諧關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]任金東主編.汽車人機(jī)工程學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社,2011.

[2]丁玉蘭主編.人機(jī)工程學(xué)（修訂版）[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2011.