王現(xiàn)武

鄭州日產(chǎn)汽車有限公司 河南省鄭州市 450046

汽車整體布置和設(shè)計(jì)進(jìn)行充分考慮人體尺寸數(shù)據(jù)，會(huì)提高汽車操作和使用的舒適性和方便性，同時(shí)對(duì)汽車的外觀和內(nèi)部尺寸都會(huì)產(chǎn)生影響，并且影響汽車的整體使用性能和經(jīng)濟(jì)市場的競爭能力。所以汽車的總布置要加強(qiáng)人機(jī)工程的設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，同時(shí)要合理分析和應(yīng)用人體數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)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(jī)工程設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：人體尺寸及駕駛姿態(tài)設(shè)計(jì)、視野及視認(rèn)設(shè)計(jì)、駕駛空間布置設(shè)計(jì)、操作部件布置設(shè)計(jì)、進(jìn)出方便性設(shè)計(jì)、儲(chǔ)物空間設(shè)計(jì)、整車姿態(tài)設(shè)計(jì)等。

1 汽車設(shè)計(jì)的人性化

在進(jìn)行汽車的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，要考慮使用者的舒適程度和方便性能，同時(shí)考慮駕駛?cè)藛T在進(jìn)行駕駛的過程中能夠減輕疲勞感，具有更高的穩(wěn)定性和安全性。這樣的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員必須充分考慮人體因素和數(shù)據(jù)，把它和汽車的機(jī)械設(shè)計(jì)緊密融合在一起。例如根據(jù)駕駛?cè)藛T的身高和體型數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)汽車整體布置。進(jìn)行油門踏板的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)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(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行調(diào)查人體數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果設(shè)計(jì)成可以進(jìn)行不同程度調(diào)節(jié)的座位、踏板以及方向盤的位置，讓駕駛?cè)藛T在進(jìn)行駕駛時(shí)具有更好的舒適度和安全感。

2 汽車人機(jī)工程的人體數(shù)據(jù)應(yīng)用

人體數(shù)據(jù)是所有人群的綜合數(shù)據(jù)，每個(gè)人具有不同的身體尺寸和體重體型，對(duì)人群的人體數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和收集，并根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行分成不同的百分位，在人機(jī)工程的應(yīng)用中結(jié)合具體的情況進(jìn)行不同人體數(shù)據(jù)段的選擇，使設(shè)計(jì)的汽車功能符合使用人員的需求，同時(shí)可以提高汽車的實(shí)用和舒適性。

2.1 人體數(shù)據(jù)百分比和人體模型

首先，人體模型。現(xiàn)在進(jìn)行汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)過程中多數(shù)都應(yīng)用人體模型。人體模型是設(shè)計(jì)人員根據(jù)人體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和研究生產(chǎn)制造出來的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和體型的人體，是人機(jī)工程技術(shù)在進(jìn)行研究和選擇使用的工具。在進(jìn)行人體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析時(shí)經(jīng)常使用百分比來進(jìn)行汽車的相關(guān)設(shè)計(jì)。其次，人體數(shù)據(jù)百分比。這是某個(gè)人體尺寸數(shù)據(jù)和小于這個(gè)數(shù)據(jù)的人數(shù)占據(jù)人員統(tǒng)計(jì)總數(shù)的比例。例如人體身高尺寸數(shù)據(jù)第50百分位，就是有50%的人的身高是這個(gè)數(shù)據(jù)或低于這個(gè)數(shù)據(jù)的和?，F(xiàn)在百分位一般可以分成三個(gè)檔位：首先是第五百分位，這個(gè)檔位是指在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中有5%的人適合這種設(shè)計(jì)；其次，是第五十百分位，這是說有大約50%的人適合這種設(shè)計(jì)；最后是第九十五百分位，這個(gè)檔位是說這種設(shè)計(jì)適合將近95%的人群駕駛。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的正態(tài)分布概念來描述人體多樣性，正態(tài)曲線是對(duì)稱的，50%的人體高于平均值，50%的人體低于平均值，一個(gè)人某個(gè)人群中是屬于50百分位人體，可能在另一個(gè)人群中卻屬于80百分位或20百分位。在汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合汽車的結(jié)構(gòu)特性和各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，選擇和應(yīng)用相應(yīng)的百分位的人體模型。

圖1

2.2 人體尺寸在汽車內(nèi)室空間的應(yīng)用

人體尺寸數(shù)據(jù)對(duì)于汽車的內(nèi)室空間和內(nèi)室功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要的作用。要達(dá)到汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)的合理性，必須要認(rèn)真考慮和設(shè)計(jì)符合人的體型和身體尺寸數(shù)據(jù)，讓人在駕駛和乘坐的時(shí)候感到舒適和方便。人體尺寸包括兩種類型，分別是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)尺寸和動(dòng)態(tài)的功能尺寸。結(jié)構(gòu)尺寸包括人的手臂、腿長、眼高等具體的身體數(shù)據(jù)，和汽車的駕駛室里面的各種部件關(guān)系密切，比如座椅、方向盤等，是進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)的重要參考數(shù)據(jù)；動(dòng)態(tài)尺寸是功能性尺寸，是人在進(jìn)行駕駛或乘坐時(shí)的手腳等肢體活動(dòng)的空間范圍。動(dòng)態(tài)尺寸數(shù)據(jù)需要在活動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行測量得到。需要關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍和肢體長度形成的空間尺寸。結(jié)合不同的設(shè)計(jì)對(duì)象，根據(jù)其所進(jìn)行的操作和使用情況的不同進(jìn)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(diǎn)：第一，極端設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)時(shí)考慮使用人員的安全和健康，應(yīng)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(shù)據(jù)。如果設(shè)計(jì)的最大值是為了滿足所有人員需求的時(shí)候可以選擇應(yīng)用人體尺寸的最大值。例如車門高度設(shè)計(jì)、腿位置寬度設(shè)計(jì)、座位的承重量設(shè)計(jì)等，在設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)第九十五百分位的男性身體尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)；如果設(shè)計(jì)最小值是為了滿足所有人需要時(shí)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(shè)計(jì)、駕駛員和操作臺(tái)的距離設(shè)計(jì)，進(jìn)行駕駛操作時(shí)需要的力量設(shè)計(jì)等，一般都是選擇使用第五百分位的女性身體尺寸展開設(shè)計(jì)。假如人體尺寸超出了以上的數(shù)據(jù)界限，可能造成人體健康和安全的危害，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要應(yīng)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(shù)值。第二，距離數(shù)值可調(diào)節(jié)原則。汽車的設(shè)計(jì)是為了可以適合更多的人群，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)不同范圍的人群數(shù)據(jù)設(shè)置不同的檔位，并且可以進(jìn)行相應(yīng)設(shè)施的距離和高度等的調(diào)整。例如，汽車的座位可以進(jìn)行前后和高度的調(diào)整。第三，平均原則。在一些普遍性設(shè)計(jì)時(shí)，沒有最大或最小的需求，根據(jù)人體尺寸的平均值進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是選擇百分位第五十位數(shù)值的人體數(shù)據(jù)。

2.3 近身空間操作空間設(shè)計(jì)

這是駕駛員在進(jìn)行駕駛的時(shí)候，坐在駕駛座位上的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)人體尺寸所需要的空間范圍。如圖2

這種近身空間的設(shè)計(jì)需要符合以下幾點(diǎn)：第一，所設(shè)計(jì)的作業(yè)空間要符合駕駛員的操作活動(dòng)范圍、操作性質(zhì)和操作內(nèi)容。第二，人體尺寸數(shù)據(jù)要合理運(yùn)用，這樣的限制性的空間必須根據(jù)人體數(shù)據(jù)百分位的尺度作參考進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)計(jì)。第三，在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮駕駛?cè)藛T進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)的空間范圍?；顒?dòng)不同所占據(jù)的空間范圍不一樣。

圖2

3 根據(jù)人體數(shù)據(jù)建立CATIA人機(jī)工程電腦模塊

現(xiàn)在是科技發(fā)展時(shí)代，人機(jī)工程是根據(jù)人體數(shù)據(jù)資料進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)的，同時(shí)可以把人體數(shù)據(jù)信息和現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)和應(yīng)用電子技術(shù)模塊為汽車設(shè)計(jì)提供方便。CATIA人機(jī)工程模塊有四個(gè)模塊和人體數(shù)據(jù)有關(guān)。首先，人體模型構(gòu)造模塊。這是根據(jù)各個(gè)國家的人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)建的模型。用戶進(jìn)行創(chuàng)建人體模型時(shí)必須選擇模型的國家、性別、百分位等參數(shù)后才可以進(jìn)行模型的建立。其次，人體測量編輯模塊。設(shè)計(jì)人員利用人體測量模塊里面所設(shè)置的人體測量工具和數(shù)據(jù)建立高級(jí)的人體模型，讓所建立的模型更加和實(shí)際的用戶的身體尺寸相接近。通過進(jìn)行編輯人體數(shù)據(jù)修改人體信息，如人群、性別、體重及身高等，讓所設(shè)計(jì)的模型更符合設(shè)計(jì)要求。再次，人體行為分析模塊。這是人體模型進(jìn)行活動(dòng)和特定行為的分析，進(jìn)行精確預(yù)測用戶的活動(dòng)和行為，讓汽車的設(shè)計(jì)更能滿足客戶的需求。最后，人體姿態(tài)模塊。這個(gè)模塊能夠模擬某種環(huán)境下的人的這種姿態(tài)和身體動(dòng)態(tài)。用戶也能自己創(chuàng)建所需求的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要編輯改變關(guān)節(jié)角度和姿勢等。同時(shí)還設(shè)計(jì)了各個(gè)主體的顏色分區(qū)，進(jìn)行姿態(tài)的優(yōu)化。

結(jié)束語：

綜上所述，現(xiàn)在的汽車設(shè)計(jì)都應(yīng)用人機(jī)工程方法和理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，人體數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)過程是非常關(guān)鍵的參考數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)。要做到汽車的舒適和具有人性化，必須對(duì)人體尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的了解，通過人體數(shù)據(jù)的調(diào)查，歸入數(shù)據(jù)百分比，使進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)時(shí)具有可靠的資料和依據(jù)。