人机工程在汽车总布置设计中的应用VIP免费

作者简介:张冰(1971—),工程师,主要从事整车系统集成,整车总体设计工作。收稿日期:2004-04-30人机工程在汽车总布置设计中的应用张冰(柳州五菱汽车有限责任公司技术中心,广西柳州545007)摘要:探讨总结人机工程在汽车总布置设计的应用,同时阐述了总布置中的一些概念和定义,并给出了相关的标准和参考值,可为新产品的开发和技术改进提供参考和帮助。关键词:人机工程;汽车;总布置;应用中图分类号:U46文献标识码:B文章编号:1672-545X(2005)03-0051-041人机工程的概况人机工程是从20世纪50年代开始迅速发展起来的新兴边缘学科,它是从人的生理和心理特点出发,研究人、机、环境相互关系和相互作用的规律,以优化人—机—环境系统的一门学科,其目标是让人在使用机械的过程中感到“安全、健康、舒适、高效”。在汽车的开发设计中,人机工程设计与车内空间的确定占有重要地位,必须根据新产品的实际情况,进行合理的布置设计。这不仅关系到有效利用车内空间及提高乘用舒适性,而且会影响整车、内外造型和尺寸参数,进而会影响整车性能和市场竞争力。而要获得人性化并贴近用户的最优化设计结果,就必须运用人机工程的设计方法程序。在我国,由于没有合适的人体数据及工具且缺乏设计经验,尚未形成清晰有效的汽车人机工程设计方法。2汽车人机工程设计的基本内容211汽车人机工程设计的任务与要求汽车的设计开发,必须围绕以人为中心的人性化前提展开。因此,汽车人机工程设计的任务就是开发出使驾驶者感到操纵方便、高效、不易疲劳,使乘坐者感到舒适、安全的汽车产品。由于驾驶者身材各异,而一种汽车的布置尺寸只有一种,要使一种操纵件的布置能最大限度地满足不同身材驾驶者的手脚伸及性与姿势舒适性的要求,必须对人机工程进行仔细研究。例如,同是操纵油门踏板,高个子驾驶者比矮个的座椅要靠后一些,但他们的手臂和腿的长度相差并不大,因此,高大的男人比娇小的女人更不易触到仪表板(如图1)。图1操纵件的手脚伸及性对操作姿势来说,通过试验研究,由座椅、踏板和转向盘的位置以及驾驶者姿势参数的变化得到了驾驶者的舒适特性(如图2)。212人体模板及百分位的应用人体模板是目前人机工程设计最常用的一种物理仿真模型。这种人体模板是根据人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸。百分位是人体工程学中表示人体的某项数据在使用对象中有百分之几的人适用,这种表达方式已在国际上通用。常用的百分位分为三档:第5百分位,表示在驾驶者中有5%身材矮于或等于这种尺寸,其余95%身材较高大;第50百分位,表示在驾驶者中有50%身材矮于或等于这种尺寸,其余50%身材较高大;另外还有第95百分位,意义同上。15《装备制造技术》2005年第3期©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net图2驾驶者的舒适性在汽车人机工程设计中,设计师根据设计对象的结构特点和设计参数来选用适当百分位的人体模板。通常在确定手臂活动的可及范围和脚踏板的位置时,宜选用小身材的人体模板(如第5百分位);而在确定内部空间尺寸时,如腿、脚活动的占有空间、人体、头、手、脚的通过空间等,宜选用大身材的人体模板(如第95百分位)。3轿车开发中人机工程设计的一般方法311前期开发前期开发的流程为:项目启动→市场调查→目标车型→技术及经济指标分析→方案设计,这个流程确定新产品的技术、经济指标及设计方案。312整车尺寸轿车设计时,要充分考虑人机工程的要求,由内向外进行布置,即由车内空间确定,到发动机舱和行李箱的设计,既要保证人员乘用安全和舒适的要求,又要尽可能减小整车尺寸,确保整车性能。如用第5百分位的人体模型样板,利用眼椭圆做前风窗下沿和发动机舱前端高点以下的盲区,以及后风窗下沿高点和行李箱后端高点以下的盲区情况,确定整车长度。还要考虑前后保险杠满足碰撞法规的要求,缓冲部分伸出太长则造成浪费,太短则影响安全。313确定最小离地间隙为进行轿车室内空间布置设计的需要,应该先参照现有的最小离地间隙标准与路边石高度的道路建筑规范及车辆的用途来确定整车的最小离地间隙。汽车离地间隙包括的内容和设计参考值如表1。表1设计参考值范围通过前方路边石高度最小值(mm)125～...