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(zhuǎn)向系統(tǒng)的人機(jī)優(yōu)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(zhì)的提升，商用車駕駛?cè)藛T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(guān)注出發(fā)，通過人機(jī)優(yōu)化分析，對轉(zhuǎn)向舒適性能進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。

轉(zhuǎn)向管柱；人機(jī)優(yōu)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(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時，還要保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系,駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車保持在直線或轉(zhuǎn)彎運(yùn)動狀態(tài)，或者保障上述兩種運(yùn)動狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向傳動軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、轉(zhuǎn)向節(jié)、前軸、輪胎等基本部分組成，并稱之為機(jī)械轉(zhuǎn)向系。有些汽車還裝有動力轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向減振器和管柱潰縮吸能防傷機(jī)構(gòu)等。從上面對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(jī)舒適性需求。

根據(jù)對市場上用戶駕乘某公司重型商用車型的改進(jìn)需求調(diào)研：該款車型的轉(zhuǎn)向，需進(jìn)一步改善操縱費力和導(dǎo)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(zhuǎn)向管柱的上下調(diào)節(jié)位置提出改進(jìn)建議。該公司高度關(guān)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(jìn)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(fā)并結(jié)合人機(jī)工程的優(yōu)化手段，完成了此問題的優(yōu)化和改進(jìn)。改進(jìn)前后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)人機(jī)布置分別見圖1和圖2。

圖1 改進(jìn)前人機(jī)布置

圖2 改進(jìn)后人機(jī)布置

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的人機(jī)分析

借助CATIA DMU 運(yùn)動仿真分析軟件DPFMEA和質(zhì)量功能展開工具，對市場用戶反映的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不舒適問題進(jìn)行分析，問題主要集中在：方向盤高、調(diào)節(jié)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(shè)計進(jìn)行的優(yōu)化分析如下：

a）轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度

b）轉(zhuǎn)向管柱角度及調(diào)節(jié)范圍：設(shè)計角度25°，前后調(diào)節(jié)量8°，上下調(diào)節(jié)量75mm。見圖4。

圖4 轉(zhuǎn)向管柱角度及調(diào)節(jié)范圍

c） 轉(zhuǎn)向管柱目前設(shè)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(jī)分析可以發(fā)現(xiàn)，可以在這三個方面進(jìn)行優(yōu)化。

2、針對舒適性的優(yōu)化提升措施

設(shè)計改進(jìn)的優(yōu)化原則參考汽車行業(yè)通用的SAE標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計（SAE J833），基于調(diào)研卡車司機(jī)卡車駕駛習(xí)慣，研究分析駕駛者最舒適的駕駛角度姿態(tài)，對轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。新改進(jìn)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以第50%人機(jī)布置最優(yōu)為準(zhǔn)則，涵蓋90%的駕駛?cè)巳骸?提出以下改進(jìn)提升措施。

a）轉(zhuǎn)向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度：改進(jìn)后高度為807mm。見圖6。

圖6 優(yōu)化后轉(zhuǎn)向管柱方向盤中心到駕駛員踵點高度

b）轉(zhuǎn)向管柱角度及前后調(diào)節(jié)范圍：角度38°，前后調(diào)節(jié)量20°，前后調(diào)節(jié)量70mm見圖7。

圖7 優(yōu)化后轉(zhuǎn)向管柱角度及調(diào)節(jié)范圍

c）轉(zhuǎn)向管柱優(yōu)化后設(shè)計位置組合儀表視野：無遮擋，距離R點491mm。見圖8。

圖8 優(yōu)化后組合儀表視野

通過對目前的設(shè)計和優(yōu)化后的設(shè)計結(jié)果，人機(jī)參數(shù)對比可以看出：優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，調(diào)節(jié)范圍更大，適用人群更廣；角度調(diào)節(jié)范圍由10°變更為20°；設(shè)計傾角由25°調(diào)整至38°；高度調(diào)節(jié)行程70mm，方向盤設(shè)計高度807mm。

優(yōu)化后的設(shè)計改進(jìn)已體現(xiàn)在市場車輛中，駕駛員認(rèn)可了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的改進(jìn)，改進(jìn)工作得到了良好的效果。

3、結(jié)論

隨著商用車技術(shù)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(xiàn)在駕駛員評論一款車好壞的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注用戶和正向設(shè)計是目前商用車設(shè)計及優(yōu)化提升的方向和潮流。

本文就是基于對用戶的高度關(guān)注，關(guān)注用戶群體對車輛的舒適度需求，來拉動企業(yè)的正向設(shè)計，借助人機(jī)工程等工具實現(xiàn)了設(shè)計的優(yōu)化和產(chǎn)品性能的提升。此次通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化可以看出，優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)明顯更符合人機(jī)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(jī)工程學(xué)（第四版） [M].上海交通大學(xué)出版社,2011.

[2] 劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[3] 施建.CATIA DMU 設(shè)計優(yōu)化[M].北京:清華大學(xué)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(shè)計、載貨車平臺設(shè)計。