浅析人机工程学在汽车设计中的运用

吴腾

摘要：人机工程作为汽车设计开发过程中的重要工具，在现代汽车设计制造业中得到了广泛的应用。随着技术的不断进步，人们已经不能满足于汽车的代步功能，对汽车的人性化设计提出了更高的要求。本文从人机工程学角度出发，对人机工程在汽车设计和汽车制造中的应用进行了论述。

  关键词：人机工程；汽车设计；应用

  引言：随着科学技术的进步和社会的发展，汽车作为当今社会常用的交通工具发挥着越来越重要的作用。近年来，消费者对汽车的操纵稳定性、乘坐舒适性提出了更高的要求。若解决此类问题就应用到了人机交互原理，这样由原来纯粹的汽车研究转向了人与汽车配合上来，一门新兴的学科即人机工程应运而生。

  人机工程既是一种设计理论，也是一种系统评价技术，主要是运用科学理论方法来处理人、机、环境三大因素之间的关系。汽车工程主要涉及到汽车设计和汽车制造两个方面，其中汽车设计主要从乘坐舒适性、操纵方便性、目视装置便捷性进行人机工程设计，汽车制造则使用人机工程学解决整车装配中的高频重复性操作、工作环境差等问题。

1、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。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。             

2、人机工程学在汽车设计上的运用

2.1基于人体形态的设计和制造

人体形态方面，不同的性别、不同的人种、不同地区及年龄等都是影响人体形态的因素，人体的身体尺寸、特点各有不同，因此汽车设计时就需要考虑到目标客户的地区、群体的人体形态特点，这也决定了当今社会中，以一种特定的产品规格同时满足不同地区的市场需求是非常困难的。在汽车设计过程中，需要对目标市场的特点和需求确定人体尺寸标准和尺寸范围标准，通常做法是选用5%、50%、95%这三个百分位的人体尺寸（百分位是表示人体尺寸标准小于此值的人数的比例），这三个百分位的人体尺寸分别代表了矮小、中等以及高大这三类人体尺寸特点。而一款产品应该满足5%到95%百分位这部分群体的需求，相应的设计参数也应该跟群体相对应。如在具体设计中，车身高度的最大值可以按95%百分位的人体尺寸进行设计，这一设计方法已经应用得非常成熟。但是随着汽车业的不断发展，汽车市场也在不断细分，根据不同的细分市场，汽车所需要针对的客户群体也种类繁多，整个车的设计都以目标客户的人体形态特点进行设计，这也体现了设计以人为本的理念。

2.2基于人体感官的设计要求

从当前汽车市场来看，汽车内部的显示装置主要是乘员舱内的仪表板和各种信号控制灯。从人机工程学的角度来讲，为了汽车驾驶的安全性，就需要驾驶员可以迅速准确的识别各种显示装置的位置，并且在操作上也不能过于复杂。汽车内部的显示装置，在不同的位置有不同的含义，在功能发挥上也各有作用，在人机工程学理论应用下，就要对显示位置进行合理设计，保证各个功能按钮可以更方便驾驶人员的操作，同时也可以避免误操作出现，保证行车安全。例如在对仪表板部分进行设计时，对于体现数量信息的装置要采用数字显示仪表为主，这种设施所占的区域面积很小，而且信息读取也十分迅速；采用以运动型模拟显示仪表为主的调节性能装置与监控性能装置，通过观察指针的位置，最终确定显示信息。同时，设计人员在设计信号灯的过程中必须保证位置的准确性，并且不同颜色信号灯的功能不同，在实际设计过程中需要合理对待。

2.3基于操控性能的汽车设计

要考虑驾驶者在不同的驾驶状态下，尤其要考虑到驾驶者的驾驶姿势不尽相同，因此这要求操控汽车时所需要的力量、距离及反应时间等应该在一定范围内，且尽可能地减少驾驶者的疲劳程度。为实现这一目的，汽车设计也进行了非常多的努力和尝试，如转向助力器的出现就是为了实现减轻操纵力目的，又如大量的研究试验发现，人在采用坐姿的情况下，腿的蹬踏力量在过臀部水平线下方20°左右达到一个较大值，而且此时的操纵性也较为理想，因此汽车的制动踏板设计在这一位置。人体在不同的驾驶姿势时，不同的肌肉群在进行控制，其动作的灵活性、反应速度以及频率都不尽相同，因此，针对不同的操控频率要求，设计与之相对应的动作方式来实现。

在对于操纵装置进行设计时，基于人机工程学的考虑，要充分满足驾驶人的心理特点和生理特点，例如操作的力度需要依据驾驶人的中下限能力进行合理设计，运动方向则是需要和汽车的运行状态保持一致，并且要尽可能的利用人体操纵的范围进行合理设计，避免出现操纵难度较大的设计情况。此外，操纵装置的形状和功能也要保证具有很好的识别性，可以让驾驶人员一眼明确，很快适应驾驶操纵

2.4基于力学特性的设计要求

人在坐姿不同时，用力的大小不同。比如：转向助力器就是为了操纵轻便而设计的。人体在不同姿态下的最大拉力和最大推力也不相同，人体在不同姿态下使用不同的肌肉群进行工作，动作的速度、灵便性和最高频率都不相同。例如：手指可以较高的频率进行敲击，而腿的反复伸缩具有较低的频率。因此，在操纵频率不同的情况下，要选用不同的动作方式来完成。

        
3结束语        
  在设计中，我们应当秉承“以人为本”人性化设计理念；对人人体生理结构、人的行为习惯、心理状况、思维方式等等探讨其在产品中的相互作用影响。而汽车本身是一项服务于人类的产品，随着社会的进步发展，使用者的需求越来越明确，要更好地满足使用者需求，汽车设计中离不开人机工程学，对人机车辆工程学的研究与探析，是为了让人与机器的条件和特点分配更为合理，人机工程系统的创新和普及，还会促进汽车制造行业的深层次发展，能进一步发展汽车设计，让汽车更好地服务于人类！

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