安全人機工程學(xué)課程設(shè)計1

1、吉林建筑大學(xué)安全人機工程學(xué)課程設(shè)計設(shè)計題目人機工程學(xué)在轎車安全性設(shè)計中的應(yīng)用與分析姓 名學(xué) 號班 級安全121班專 業(yè)安全工程學(xué) 院市政與環(huán)境工程學(xué)院指導(dǎo)教師馬池香指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師：2015年6月19日摘要隨著社會的飛速發(fā)展，以及經(jīng)濟增長速度的大幅度提高，隨著物質(zhì)條件的優(yōu)越，人們對現(xiàn)代化交通工具的需求量也在不斷地加大，比如說轎車，以往，轎車只不過是少數(shù)人的特權(quán)產(chǎn)物，但是如今，他早就已經(jīng)走進了尋常百姓家，成為了大家外出必不可少的交通工具，而且，所扮演的戲份也是越來越大。而轎車的設(shè)計，也要充分的的人機工程尤其是安全人機工程的角度來考慮轎車的安全性與舒適性。而消費者在購買的過程中也越來越看重這

2、些，所以轎車內(nèi)的設(shè)施與配置的設(shè)計與安全人機工程的聯(lián)系也顯得越來越舉足輕重。本設(shè)計主要針對于轎車，分析人機工程學(xué)在轎車安全性設(shè)計中的應(yīng)用，通過主動與被動兩個方面來進行闡述。在主動安全系統(tǒng)中，駕駛員與轎車構(gòu)成了典型的人機系統(tǒng)，其中駕駛員是系統(tǒng)的核心，通過對人機工程學(xué)原理的應(yīng)用對轎車進行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)操縱裝置、儀表顯示裝置和駕駛視野的設(shè)計，從而提高了車輛的主動安全性。目錄第一章人機學(xué)的基本理論1第二章轎車的顯示裝置設(shè)計22.1顯示裝置的概念22.2顯示器的分類與選擇22.3儀表顯示器的設(shè)計2儀表顯示裝置2表盤的設(shè)計32.3.3 字符42.3.4 指針42.4信號燈顯示裝置52.5顯示裝置的布置6

3、第三章控制裝置設(shè)計的人機分析及改進83.1方向盤的設(shè)計分析83.1.1 方向盤的角度設(shè)計8方向盤的位置設(shè)計9方向盤大小的設(shè)計103.2變速桿設(shè)計分析10變速桿的形狀10變速桿的高度及位置11變速桿的操縱角度及位移113.3腳踏板的設(shè)計分析11第四章駕駛室、車身內(nèi)部空間布置方法134.1駕駛室內(nèi)部空間設(shè)計的人機分析134.2膝部空間的設(shè)計134.3 座椅設(shè)計的人機分析及改進134.3.1 座椅設(shè)計中相關(guān)人體尺寸134.3.2 座椅設(shè)計中相關(guān)尺寸154.3.3 座椅設(shè)計的人機分析及改進154.4車內(nèi)光環(huán)境的設(shè)計164.5車身內(nèi)部布置方法16從內(nèi)到外法16從外到內(nèi)法17第五章顏色設(shè)計185.1 駕駛

4、室內(nèi)的色彩設(shè)計185.2 轎車內(nèi)顯示裝置的顏色設(shè)計18第六章結(jié)論20參考文獻21第一章 人機學(xué)的基本理論人機工程學(xué)人機工程（Human Factors Engineering）或稱人體工學(xué)，是一門專門研究人與系統(tǒng)其他元素之間相互作用的技術(shù)科學(xué)，是探討人類工作或日常生活中如何與工具、設(shè)備、機器及周遭環(huán)境之間互動的關(guān)系，以及如何去設(shè)計這些會影響到人的事物及環(huán)境。易言之，人機工程就是要去改善那些人們所常使用的器物與所處的周遭環(huán)境，使其與人本身的能力、本能極限與工作需求之間能有更好的配合，以求安全、省事、省力、快速、舒適、不易犯錯、不會疲勞與正確等工作效益的提升。換個角度來看，就是將人視為整個系統(tǒng)的一

5、部份，除了技術(shù)外，為了發(fā)揮整個系統(tǒng)的預(yù)期功能，以及將人視為最有效的資源，再加上昂貴的人力成本，所以我們要研究人這個子系統(tǒng)，使其它的子系統(tǒng)與人類實體的、生理的、生物力學(xué)的、心理的、社會心理的、文化的因素兼容或適配，以發(fā)揮人的最大功能并使其不受傷害，這也就是人機工程的宗旨。第二章轎車的顯示裝置設(shè)計2.1顯示裝置的概念顯示裝置是指通過可視化的文字，曲線，數(shù)值，符號，標志，圖形，可聽得聲波及其他人體可感知的刺激信號向人傳遞機的各種運行信息的器具。2.2顯示器的分類與選擇 轎車中使用的最普遍的顯示裝置是視覺顯示裝置，主要是各種儀表及信號指示器，視覺顯示裝置應(yīng)使駕駛員既可以認讀準確迅速又不易疲勞，常用的視

6、覺顯示裝置有數(shù)字顯示和模擬顯示兩大類，從安全人機工程學(xué)的觀點考慮，使用陰極射線管，氣體放電管和發(fā)光二極管等屏幕式顯示裝置更為適合，它既可以顯示數(shù)字量和模擬量，又能顯示過程參數(shù)的變化曲線和圖形，更適合人的心里和生活特點，認讀速度和準確度較高，能減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，也可以使駕駛員可以更加安全的架勢汽車，對于定量讀數(shù)的顯示，應(yīng)選擇電子式的數(shù)字顯示，這可以為駕駛員在觀察上提供極大地方便，避免了駕駛員因思索，計算等造成的注意力不集中而造成更大的更嚴重的后果，對于定性度數(shù)的顯示，由于它不需要具體的數(shù)據(jù)，且模擬現(xiàn)實更為靈敏，方便，因此選用指針式顯示，這樣做，可以使駕駛員直觀的觀察到，增加了安全性。汽

7、車在行駛中，駕駛員需要隨時獲得轎車的行駛狀況才能保證更好的駕駛，儀表板是精確的反映車況的唯一裝置，為轎車的安全運行提供了極大的支持，所以如何設(shè)計好儀表板的各項功能并合理布置成了一項重點。2.3儀表顯示器的設(shè)計為了使駕駛員能夠進行高效安全的駕駛作業(yè)，轎車駕駛室內(nèi)的視覺顯示裝置，應(yīng)能夠迅速，方便，準確的給人提供視覺信息，因此在進行視覺顯示器裝置設(shè)計時，應(yīng)該選擇合理的傳遞信息和數(shù)據(jù)的形式，并根據(jù)人的視覺特點，按最佳觀察方式來進行總體布置。把視覺顯示裝置類型的劃分中，可按其顯示形式的不同劃分為：儀表顯示，信號燈顯示?，F(xiàn)分別論述如下2.3.1儀表顯示裝置儀表是顯示裝置中使用最廣的一類視覺顯示器，按其認讀

8、特征又可劃分為數(shù)字顯示器和模擬顯示器。數(shù)字式顯示儀表是一種使用數(shù)字顯示有關(guān)參數(shù)或工作狀態(tài)的裝置，如各種數(shù)字顯示屏，機械和電子的數(shù)字計數(shù)器等，數(shù)字顯示的認讀過程比較簡單，只是對單一的數(shù)字或符號的辨認過程，這一類型的特點是：顯示簡單，精確。模擬顯示儀表是通過模擬量來顯示有關(guān)參數(shù)狀態(tài)的視覺顯示裝置。它具有顯示信息形象化，直觀化的特點，使人對示值在全量程范圍內(nèi)所處的位置一目了然，對于測量的偏差值，不僅顯示出偏差量，而且示出偏差量位于給定值的哪一側(cè)。在不需要精確度出顯示的具體數(shù)據(jù)時，他能夠迅速直觀的顯示出所處范圍的位置，機器的狀態(tài)，從而使操作者第一時間作出反應(yīng)。經(jīng)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，在現(xiàn)行轎車的儀表顯示器中，

9、大多為模擬式顯示器，比如通過指針式顯示器來指示發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化情況。駕駛員在駕駛過程中可以通過發(fā)動機的轉(zhuǎn)速表和邁速表來判斷轎車的運行狀況是否安全。當黑夜駕車時，儀表盤的背景燈光的顏色也要以人眼對顏色的識別序列為基準，人眼對顏色的反應(yīng)順序是紅綠黃藍，背景燈光的顏色也要以這幾種顏色為主。2.3.2表盤的設(shè)計針對儀表刻度盤的設(shè)計，主要可以通過其形狀的不同來進行不同的選擇。其類型有：開窗式、圓形、半圓形、水平直線型和垂直直線型。表2-1 5種顯示器讀數(shù)準確度的比較顯示器類型最大可見度盤尺寸（mm）讀數(shù)錯誤率（%）開窗式42.345圓形54.0100半圓形110153水平直線形180252豎直直線形18

10、0325根據(jù)表2-1可知，不同形式刻度盤的誤讀率不同。其讀數(shù)準確度由大到小依次為：開窗式、圓形、半圓形、水平直線形、豎直直線形。在設(shè)計轎車內(nèi)部的儀表盤形狀時，可以根據(jù)人機學(xué)的研究結(jié)果來進行合適的選擇，考慮到駕駛員在認讀表盤時首先進行的是判斷顯示在全范圍內(nèi)的位置，因此不宜使用開窗時的表盤。雖然開窗式的表盤認讀的準確率極高，但是卻沒有通過指針顯示所在量程范圍內(nèi)的具體位置，不能滿足駕駛員的第一判斷，圓形式具有良好的位置顯示和準確率，因此在大部分時候可以采用。但該形式的表盤的最大刻度數(shù)與最小刻度數(shù)連在一起或距離較近，因此，為了使駕駛員快速判斷，必須將最大可讀與最小刻度分開一定距離，以免發(fā)生識別錯誤，在

11、進行儀表盤面設(shè)計時，某些設(shè)計要求選用圓形盤面時，應(yīng)考慮盤面的最大與最小刻度線要明顯的區(qū)分開，以保證認讀的準確性，半圓形式，給出了較好的準確率和位置顯示，在許多情況下能很好的顯示信息。而在汽車的部分儀表中，由于需要在盤面上顯示較多的刻度范圍，如果使用半圓形表盤，會因顯示面積受限而減小刻度之間的范圍，增加駕駛員的判斷的困難性。綜合考慮，在這種情況下，會采用略大于半圓形盤面的大半圓式盤面（圖2-1）。這樣，就可以滿足大部分盤面的設(shè)計原則。圖2-1汽車儀表合理盤面形式2.3.3字符為了能將儀表上的信息迅速準確的傳達給駕駛員，不僅要按照人機工程學(xué)來設(shè)計表盤的形狀和指針，還要使字符的設(shè)計符合人機學(xué)的原理，

12、具體要考慮的是字符的形狀，立位，大小等。對于儀表字符形狀的考慮，要求其簡單，顯眼，可通過直線和尖角等來加強字體本身特有的筆畫，使其具有便于認讀的特征。在儀表的刻度上標上相應(yīng)的字符時，為使人可以更好地認讀，一般采用直立。為了避免指針對標數(shù)的遮擋，字符應(yīng)標在刻度標記的外側(cè)，當不允許標在外側(cè)時才標在內(nèi)側(cè)，大小，應(yīng)能保證駕駛者在自然視覺范圍內(nèi)無論哪個方向及角度，都要看的清楚，黑夜，背景燈的作用下，也要能輕松的看清楚。2.3.4指針指針的形狀要單純明確，有明顯的指示性形狀，針身以頭頂尖，尾部平中間等寬或狹長的三角形為好。圖2-2 指針的常用形式2.4信號燈顯示裝置信號燈顯示裝置是指視覺信號由信號燈產(chǎn)生的

13、顯示裝置，目前已廣泛的使用與車輛，飛機，航海，家電，及儀表板等上，其特點是面積小視距遠，引人注目，但信息負載有限，當信號較多時，信號顯示會顯得雜亂，并相互干擾，信號燈顯示裝置主要有兩個作用，一是指示性二是顯示性，指示性是指引起操作者的注意或指示操作者進行操作，顯示性及反應(yīng)某個指令，某種操作或某種運行過程的執(zhí)行情況。在信號燈的設(shè)計中，必須使其符合人的視覺特性，以保證信息傳遞的速度和操作者的識別質(zhì)量，為了保證信號燈在使用過程中具有醒目，迅速的傳遞功能，要求對信號燈的亮度，顏色，和形象等方面進行多方面的考慮。針對信號燈的亮度，考慮到強光信號比弱光信號易于引起人注意，所以其亮度應(yīng)至少兩倍于背景的亮度，

14、以便引起操作者的注意，并且考慮到閃光信號比固定信號更能引起人注意這一點，在保證信號燈的亮度的基礎(chǔ)上，在部分重要信息或危險信號的信號燈的顯示上可采用閃光信號，以便引起觀察者的進一步注意，但要注意光的強度和閃爍不能使人感到刺眼和炫目。在顏色上，通過對顏色的含義，人的心理，及顏色的習(xí)慣使用特點等進行分析，綜合考慮應(yīng)在作為警戒，禁止或指示不安全情況的信號燈上使用紅色比較好，提醒注意的信號燈應(yīng)用黃色，表示正常運行的信號燈應(yīng)用綠色，其他信號燈的顏色應(yīng)按用途作出適當選擇。當信號燈較多時，除了用顏色進行去分外，還可以用形象化的形狀加以區(qū)分，這樣有利于加強視覺通道的傳遞，并且其形象最好能夠與它們所代表的意義有邏

15、輯上的聯(lián)系。如圖2-3所示1遠光指示燈2安全帶指示燈 3燃油液面指示燈4轉(zhuǎn)向信號指示燈 5發(fā)動機故障指示燈 6后霧燈指示燈圖2-3 汽車內(nèi)部信號顯示燈形象現(xiàn)行轎車內(nèi)部的指示燈的顯示裝置基本按照汽車行業(yè)通用的標準進行設(shè)計和使用，比如在指示燃料的剩余量過少時，燃油頁面指示燈將呈現(xiàn)黃色或紅色以提醒駕駛員進行燃料補充，以免發(fā)生不必要的情況，在指示安全帶沒有扣緊時，通過安全帶指示燈呈現(xiàn)紅色或黃色，來提醒駕駛員注意扣緊安全帶，以免因碰撞而造成傷害，這些指示燈的設(shè)計可以較好的減小駕駛員在駕駛過程中發(fā)生事故的可能性，比較符合人機工程學(xué)中對人的安全性的考慮，因此，是比較合理的設(shè)計。2.5顯示裝置的布置針對轎車顯

16、示裝置的布置， 在其最重要的儀表和指示燈的布置時，通過結(jié)合人機工程的儀表布置原則，并考慮到車內(nèi)空間的有限性，較理想的布置是將其布置在水平視野的25°的范圍和垂直視野（在視水平線下30°范圍內(nèi)）的10°范圍之內(nèi)（如圖2-4），其正確的認讀為1s左右，這樣可以保證駕駛員在較為狹小的空間范圍內(nèi)迅速準確的接受信息，并快速的做出反應(yīng)， 進行安全有效的操作，當水平視野超過25°時，會大大增加認讀的時間。圖2-4 轎車儀表盤的最佳布置區(qū)域人們在通過視覺識別信息時，其識別效果和方法除了受到視野視距和色彩的影響之外，還與人自身的視覺特征有關(guān)，因此在進行顯示裝置的整體布置時

17、，也要考慮人的視覺特征，并要有針對性的進行相應(yīng)的設(shè)計和調(diào)整。其主要考慮一下幾個方面。（1）眼睛沿水平方向運動比沿垂直方向運動快且不易疲勞。（2）視線的變化習(xí)慣從左到右，從上到下以及順時針運動。（3）人眼對水平方向的尺寸和比例的估計比對垂直方向尺寸和比例的估計準確的多，因而水平式儀表上的誤讀率（28%）比對垂直儀表的誤讀率（35%）要低很多。（4）當人眼偏離視中心時，在偏距相等的情況下，人眼對左上限的觀察最佳，依次為右上限，左下限，右下限?？紤]到以上幾個方面，所以轎車儀表板的外形都設(shè)計成橫向長方形，這能夠使駕駛員減少眼睛的運動時間和疲勞度，提高認讀，判斷的準確率；汽車儀表的刻度方向的設(shè)計基本都是

18、從左到右或者順時針方向進行數(shù)量和尺度方向的增加，以符合人的視覺習(xí)慣。此外，考慮到人對各象限觀察效果的不同，布置比較多的顯示裝置時，應(yīng)將最重要的布置在人的視線中心偏左的位置，以便使用者在識別信息過程中頭部不用轉(zhuǎn)動，只需要眼睛快速轉(zhuǎn)動就可以快速的獲取相關(guān)信息，其他次要的和不重要的則可依次按象限的觀察效果的排列結(jié)合其他設(shè)計原則進行總體布置。在進行視覺顯示裝置的總體布置時，要考慮顯示信息的種類和樹木等，在最佳條件下，一般人能夠同時接受工藝過程重要指示器示值多達七個，因此，需要考慮操作者的接受能力有一定的限制，在總體布置時，顯示的信息的種類和數(shù)目不宜過多，應(yīng)將顯示的信息數(shù)量控制在人的視覺通道容量所允許的

19、范圍之內(nèi)，使人處于最優(yōu)信息條件之下，如果一定要顯示多個信息，可以考慮結(jié)合另一種感覺器官來接受信息和數(shù)據(jù)。第三章控制裝置設(shè)計的人機分析及改進駕駛室內(nèi)的操縱裝置包括手操縱裝置轉(zhuǎn)向盤、變速桿、手制動、旋（按）鈕、開關(guān)等和腳操縱裝置（制動踏板、離合踏板、油門踏板），參照GB/T144751993操縱器一般人類工效學(xué)要求，其宜人性設(shè)計的評價指標為：操縱裝置的形狀、大小、安裝位置、操縱力、操縱位移、運動方向、顯示操縱比及操縱裝置編碼。 3.1方向盤的設(shè)計分析方向盤是汽車駕駛過程中，使用時間最長的操縱裝置，因此要更加注重駕駛員駕駛安全性、舒適性和作業(yè)效率。設(shè)計方向盤時應(yīng)做如下考慮：（l）使用軟體材料制作方向

20、盤的外層輪緣；（2）方向盤上的安全氣囊不僅在碰撞發(fā)生時能自動打開，保護駕駛員的面部和胸部，同時還應(yīng)該及時排氣，以免造成司機窒息；（3）采用可壓縮式方向盤立柱，以吸收沖擊力。從人機工程學(xué)的角度來看，主要可以通過方向盤的角度、位置、大小等幾個方面來進行分析。3.1.1 方向盤的角度設(shè)計汽車駕駛員在對方向盤的操縱中，主要通過單手或雙手抓握方向盤并對其施加一定的力量，產(chǎn)生較大的扭矩，從而達到對方向盤的控制。因此，在方向盤的設(shè)計中，應(yīng)保證駕駛員能夠發(fā)出較大的扭矩。根據(jù)人機工程學(xué)原理，方向盤傾斜角度對駕駛員施加到方向盤上的力有很大影響，方向盤的安裝角度越平緩，駕駛員可以施加的力越大，方向盤安裝角度與力的關(guān)

21、系如圖3-1。由圖可知，當方向盤水平安裝時，人的施加力可達到最大。但是，考慮到人在這種角度操作時，手部腕關(guān)節(jié)處于非自然狀態(tài)，極易產(chǎn)生疲勞，因此，方向盤一般不適宜安裝成 0°角。從人手腕關(guān)節(jié)的自然姿勢角度考慮，當方向盤垂直安裝時，人的操縱最自然，但此時人能對方向盤的施加力很小，在要求比較大的扭矩時，操縱起來比較困難，因此也不適宜。所以方向盤的安裝角度通常應(yīng)選在便于活動的 15°70°之間。圖3-1方向盤施加力隨方向盤傾角的變化曲線3.1.2方向盤的位置設(shè)計人的各關(guān)節(jié)活動有一個舒適的角度范圍。因此，方向盤的設(shè)計除了要考慮到它的安裝角度之外，還需要考慮到它的安裝位置。它

22、離座椅的遠近和離地板的高度等都應(yīng)有一個合適的尺寸，以便駕駛員能夠在駕駛過程中保持肢體各部分的操縱舒適性。如果離座椅的距離較遠，駕駛員在操縱方向盤的時候，手必須前伸一個較大的距離，這時，不僅會使手的小臂與上臂之間的夾角加大，而且會使上臂上抬一個角度，使肩關(guān)節(jié)處于非自然狀態(tài)。此時，駕駛員在進行駕駛時，極易造成肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的疲勞，從而導(dǎo)致工作效率下降。如果方向盤離座椅距離較近，又會使手的小臂與上臂之間夾角減小，并使得前臂和上臂部分肌肉互相壓迫，造成肌肉緊張而產(chǎn)生疲勞。而且，方向盤離座椅較近，會使人在駕駛時身體離方向盤距離很小，這不僅限制人的活動，影響人對其它操縱裝置的控制，并且在發(fā)生碰撞時，由于距

23、離過近而對人造成較大的傷害。因此，方向盤離座椅的距離應(yīng)適宜，應(yīng)使駕駛員在操縱時前臂與上臂的夾角處于舒適夾角范圍內(nèi)。圖3-2 為人在操縱不同距離的方向盤時手臂的不同情況對比。圖3-2 操縱不同距離的方向盤時手的不同情況對比對于汽車方向盤離座椅距離的確定，可以根據(jù)圖3-3作為設(shè)計參考依據(jù)，這樣大身材和小身材人在操縱時都可以通過部分調(diào)整進行使用。在同一座高時，不同身高的人可以通過座椅的前后移動獲得大小腿的舒適夾角。而對于方向盤的前后位置，同樣通過距離的改變，可以基本滿足不同長度的手臂在抓握方向盤時，前臂與上臂保持在舒適夾角范圍內(nèi)。圖3-3 駕駛姿勢時人體各部分夾角的合理范圍的模板3.1.3方向盤大小

24、的設(shè)計轉(zhuǎn)向盤與手指接觸的部位應(yīng)有適合指形的波紋，橫截面應(yīng)為橢圓形或圓形，以保證操縱舒適、握持牢靠；轉(zhuǎn)向盤大小應(yīng)符合動作肢體的人體測量學(xué)指標，轉(zhuǎn)向盤直徑為 330600mm，握把直徑為 2050mm。3.2變速桿設(shè)計分析對于變速桿的人機分析，主要針對它的高低、前后的位置、手握部分的形狀以及操縱的角度、位移等幾個方面來進行。3.2.1變速桿的形狀駕駛員在對變速桿進行控制時，是通過手握住來進行操縱。因此，要求變速桿的手握部分的形狀應(yīng)符合手的生理特點，以使駕駛員手握舒適、施力方便、不產(chǎn)生滑動。在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各自特點并結(jié)合手掌的解剖特征來進行考慮。針對這種抓握方式的操縱器的手握部分，可以考慮將它的頂面設(shè)

25、計成平面或接近平面的弧面，這樣能夠使它與掌心間留有一定的間隙，從而可以避免對肌肉較少的掌心部位的壓迫。這樣，能使駕駛員手的抓握更緊，可以防止駕駛員在用力操作過程中手的滑脫。此外，為了防止操作過程中手的滑動，手握部分不能設(shè)計的太光滑，最好能有一定的紋理，這樣可產(chǎn)生一定的摩擦阻力，有利于操作和防止手滑動，但須注意紋理不能過分粗糙，以免影響駕駛員操作時的手感和舒適度。3.2.2變速桿的高度及位置變速桿是駕駛員通過前后推拉和左右推拉進行控制，用以改變汽車速度的一種控制桿，它需要較大的力來進行操縱。當人在進行前后推拉或者左右推拉的時候，其施力大小會有所不同。當手作前后運動時，拉力要比推力大，往后要比往前

26、大。在操縱桿的設(shè)計中，為使操作者能有一個較為舒適的控制過程，應(yīng)盡可能的將操縱桿設(shè)置在人能夠有較大施力的位置，并且對于需要使用較大力量操縱的控制桿，為便于施力，手把的位置在立姿作業(yè)時應(yīng)與肩同高，坐姿作業(yè)時應(yīng)與肘同高，如圖3-4所示。并且應(yīng)考慮到在不同方式和位置下施力的大小，對控制桿的阻撓力大小進行相應(yīng)的改變，這樣能減小駕駛員操縱的疲勞度。圖3-4 控制桿的把手位置3.2.3變速桿的操縱角度及位移在對操縱器的設(shè)計中，除了要對它的位置、形狀進行考慮外，還要對控制桿的操縱角度和位移量進行考慮。操縱器的操縱角度和位移量不能太大，因為這樣不僅會占用較大的操作空間，而且會使操作者在進行操縱時由于運動消耗量增

27、大而加快產(chǎn)生疲勞的速度。所以，控制桿的操縱角度和位移量應(yīng)在一個適宜的范圍內(nèi)。對于控制桿的操縱角度，以30°60°為宜，一般不超過90°?？刂茥U的位移量范圍隨控制桿的運動方向不同有所不同，當控制桿前后運動時，最大為 150mm；控制桿左右運動時，最大為130mm。3.3腳踏板的設(shè)計分析汽車的腳控操縱裝置中，主要是油門踏板、制動踏板和離合器踏板。汽車的腳控裝置的作用是在汽車啟動、變速、制動時進行不同功能操作。汽車腳控操縱裝置進行分析和研究，最主要的是對它們的位置進行考慮。踏板設(shè)計應(yīng)表3-1人體下肢尺寸和力學(xué)參數(shù)為基礎(chǔ)。表3-1 人體相關(guān)尺寸年齡分組百分位數(shù)測量項目男(

28、1660歲)女（1855歲）5509555095身高（mm）158316781775148415701659體重（kg）485975425266上臂長（mm）289313338262284308前臂長（mm）216237258193213234大腿長（mm）428465505402438476小腿長（mm）338369403313344375為便于腳施力，腳踏板多采用矩形和橢圓形平面板，而腳踏鈕有矩形也有圓形，圖3-5是一種設(shè)計較好的腳踏板和相關(guān)尺寸。常用腳踏鈕的設(shè)計尺寸。腳踏板和腳踏鈕的表面都應(yīng)設(shè)計成齒紋狀，為避免腳在用力時滑脫。圖3-5 腳踏鈕尺寸腳操縱器的空間位置直接影響的施力和操縱效率

29、。對于蹬力要求較大的腳操縱器，其空間位置應(yīng)考慮到施力的方便性，即使腳和整個腿在操作時形成一個施力單元。為此，大、小腿間的夾角應(yīng)在105°135°范圍內(nèi)，以120°為最佳，這種姿勢下腳的蹬力可達2250N，如圖3-6所示圖3-6小汽車駕駛室腳踏板的空間布置第四章 駕駛室、車身內(nèi)部空間布置方法4.1駕駛室內(nèi)部空間設(shè)計的人機分析環(huán)境是影響安全、健康和舒適的因素，內(nèi)部空間、光環(huán)境、色環(huán)境、空氣環(huán)境等環(huán)境因素均會影響駕駛員的操作。因此，轎車駕駛室的設(shè)計也要從人-環(huán)境關(guān)系方面加以考慮。進行汽車內(nèi)部空間設(shè)計時，在人有可能干涉的地方都應(yīng)該合理設(shè)計，才能保證乘坐舒適性和撞車安全性。

30、4.2膝部空間的設(shè)計駛員的膝部空間直接影響到操作方便性和撞車時駕駛員身體的運動軌跡及傷害程度，膝部空間主要指儀表板下方與膝部之間的空間。 可以通過使用安全帶、安全氣囊、能量吸收轉(zhuǎn)向柱（二次伸縮式方向盤）和膝墊等，同時為保證碰撞發(fā)生時乘員的安全，車身前部設(shè)計還必須滿足以下兩點：盡量緩解乘員受到的沖擊，盡可能地吸收車輛及乘員的運動能量；確保乘員的有效生存空間，并保證碰撞后乘員易于逃脫和進行車外救護。為此，車身前部（如方向盤）在碰撞發(fā)生時必須能迅速退到規(guī)定的范圍內(nèi)，而且受壓各部件的變形形式也必須得到控制，以防止車輪、發(fā)動機、變速箱等剛性部件侵入駕駛室而傷害駕駛?cè)藛T。此外，還必須保證駕駛室堅固、不易變

31、形以利于乘員快速逃脫。4.3 座椅設(shè)計的人機分析及改進汽車中的座椅是影響駕駛和乘坐舒適程度的重要設(shè)施，而司機的座椅更為重要。舒適而操作方便的駕駛座椅，可以減少司機的疲勞程度，降低事故的發(fā)生率。座椅設(shè)計的宜人性評價指標選擇主要考慮：座椅的尺寸是否適合人體的測量值；是否能保證人體具有良好的作業(yè)姿勢；座面是否舒適。依據(jù)GB/T 147741993工作座椅一般人類工效學(xué)要求，評價指標為座椅結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括座高、座寬、座深、座面傾角、腰靠長、腰靠寬、腰靠厚、腰靠高、腰靠圓弧半徑、傾覆半徑、腰靠傾角）和座面舒適性。4.3.1 座椅設(shè)計中相關(guān)人體尺寸影響人體座椅的尺寸如圖4-1所示。圖4-1 坐姿靜態(tài)尺寸圖圖

32、中，各個編號代表的尺寸含義如表4-1所示表4-1 各尺寸間的對應(yīng)關(guān)系編號12345678名稱坐高坐姿眼高坐姿膝高坐姿肘高小腿加足高坐姿大腿厚臀膝距坐深尺寸3.13.73.73.53.83.63.103.9轎車座椅設(shè)計時的人體尺寸參數(shù)如表4-2表4-2 人體尺寸參數(shù)年齡分組百分位數(shù)測量項目男(1860歲)女（1855歲）5509555095坐高858908958809855901坐姿頸椎點高615657701579617657坐姿眼高749798847695739783坐姿肩高557598641518556594坐姿肘高228263298215251284坐姿大腿厚112130151113130

33、151坐姿膝高456493532424458493小腿加足高383413448342382405坐深421457494401433469臀膝距515554595495529570坐姿下肢長92199210638519129754.3.2座椅設(shè)計中相關(guān)尺寸圖4-2座椅尺寸圖椅面高度A：椅面高度定義為椅面前緣至駕駛員踵點的垂直距離。在設(shè)計時主要考慮到兩點：椅面過高會使大腿肌肉受壓，椅面過低就會增加背部肌肉負荷。駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。椅面寬度B：在空間允許的條件下，以寬為好。但對于汽車駕駛座椅來講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢，通常設(shè)計應(yīng)以滿足最寬人體需要為準。椅面深度C：指椅面前緣至靠背前面

34、水平距離。其尺寸應(yīng)滿足：腰部得到靠背的支承；椅面前緣與小腿之間留有適當距離，以保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。靠背高度D及寬度：靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕?？勘硟A角：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。椅面傾角：指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動而是椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。通過以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。4.3.3 座椅設(shè)計的人機分析及改進座椅是影響駕駛與乘坐

35、舒適程度的重要設(shè)施，而駕駛員的座椅就更為重要。舒適而操作方便的駕駛座椅，可以減少駕駛員的疲勞程度，降低故障的發(fā)生率。駕駛員座椅設(shè)計優(yōu)劣與否直接關(guān)系到駕駛質(zhì)量。針對轎車駕駛室座椅的設(shè)計，其理想座椅的設(shè)計要求有如下幾個方面：（1）結(jié)構(gòu)形式使操作者身體舒適、穩(wěn)定，能準確進行操作；（2）座高和腰高便于調(diào)節(jié)，并能進行可靠的緊固，根據(jù)人體測量數(shù)據(jù)的可調(diào)性準則，調(diào)節(jié)范圍從女子5百分位數(shù)到男子95百分位數(shù)。座高：360480mm，無級或20mm一檔，有級調(diào)節(jié)；腰高：165210mm，無級調(diào)節(jié)；（3）在加速踏板的整個行程中，腿腳夾角在9001100的范圍內(nèi)變化；（4）外露部分沒有易傷人的尖角、銳邊、突頭等；（5

36、）結(jié)構(gòu)材料無毒，阻燃，耐用；坐墊、腰靠材料柔軟，防滑，透氣，吸汗不導(dǎo)電。4.4車內(nèi)光環(huán)境的設(shè)計駕駛員在駕駛汽車時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)和視覺器官（眼睛）始終處于注意力集中的緊張狀態(tài)，當駕駛時間一長，便會引起視覺疲勞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞。為了減少駕駛員的視覺疲勞，汽車駕駛室內(nèi)必須要有良好的光環(huán)境，以便駕駛員能夠舒適、快速地進行各種信息的識別和判斷。對于作業(yè)場所的光環(huán)境，有天然采光和人工照明兩種。由于汽車車窗玻璃的透光性比較好，在白天光線較亮?xí)r，駕駛員都能較好地進行觀察。所以，在汽車駕駛室內(nèi)考慮光環(huán)境，主要是考慮夜間或者白天能見度較低時所使用的車內(nèi)人工照明。在轎車駕駛室內(nèi)，為了創(chuàng)造良好的視覺工作條件，應(yīng)有足

37、夠的亮度。因為在亮光下，瞳孔縮小，視網(wǎng)膜上成像更為清晰，視物更清楚，并且良好的照明能提高近視力和遠視力。當照明不良時，因反復(fù)努力辨認，易使視覺疲勞，工作不能持久。據(jù)統(tǒng)計，夜間發(fā)生道路交通事故的可能性比白天高 l.01.5 倍，而且重大事故多，損失嚴重。發(fā)生事故的一個主要原因就是照度水平低，駕駛員視認條件差。但是，轎車駕駛室內(nèi)的亮度也不應(yīng)過高，因為人眼在亮度對比過大或物體及其周圍背景發(fā)出刺目和耀眼光線時（即在眩光狀況下），會因瞳孔縮小而降低視網(wǎng)膜上的照度，并在大腦皮層細胞間產(chǎn)生相互作用，使視覺模糊。眩光在眼球介質(zhì)內(nèi)散射，也會減弱物體與背景間的對比，造成不舒適的視覺條件，進而導(dǎo)致視覺疲勞。因此，轎

38、車駕駛室內(nèi)的照明亮度應(yīng)適度，不然亮度過高或過低都會造成對駕駛員駕駛的不良影響。4.5車身內(nèi)部布置方法4.5.1從內(nèi)到外法從內(nèi)到外法簡單地說就是從人的位置定義到車身定義，SAE有關(guān)標準推薦的眼橢圓，頭部包絡(luò)線，手申及界面等都說明了從內(nèi)到外的布置方法，這些標準都是基于一個思想，從一些布置工具的創(chuàng)建和定位來一步一步的定義駕駛員和乘員的乘坐空間和車內(nèi)部件的布置，這也是從內(nèi)到外設(shè)計法的基本思想。具體實現(xiàn)如下。（1）由SAE推薦的任意線或區(qū)域來確定不同百分位人體模型的H點位置。（2）確定座椅參考點的位置，座椅靠背角和座椅調(diào)節(jié)行程。(3)調(diào)用頭廓包絡(luò)線，結(jié)合內(nèi)部空間控制尺寸，確定頂蓋的位置以及完成對車身內(nèi)部

39、寬度的確定。（4）調(diào)用眼橢圓，手伸及界面等設(shè)計布置工具設(shè)計儀表盤的斷面形狀及其操作縱件的布置。(5)而后進行方向盤，操縱機構(gòu)和踏板的布置。(6)進行駕駛員的視野設(shè)計。（7）前后風(fēng)窗及后圍的布置。4.5.2從外到內(nèi)法從內(nèi)到外的設(shè)計方法實際上是一種從零設(shè)計的方法，是一個反復(fù)設(shè)計和檢驗的過程，當今，隨著全球一體化以及市場競爭的日益激烈，過長的開發(fā)周期是市場所不允許的，現(xiàn)在的汽車設(shè)計，都在參考同類型車的基礎(chǔ)上，在運用安全人機工學(xué)的原理，進行變形設(shè)計，這就是從外到內(nèi)的布置方法。第五章 顏色設(shè)計色彩是人體視覺的生理特性以及人的心理屬性的綜合反映。好的色彩環(huán)境有助于提高工作效率，減少或避免差錯，提高人對信號

40、、標志的辨別速度，且可加快恢復(fù)人的視覺能力，減少疲勞等；而壞的色彩環(huán)境將影響人的心理情緒和視覺功能，影響工作效率。駕駛室的色彩配置一般以較低明度的偏冷色，使駕駛員在視覺和心理上產(chǎn)生柔和安靜的感覺，以愉快的情緒駕駛汽車保證安全性。5.1 駕駛室內(nèi)的色彩設(shè)計對于轎車駕駛室內(nèi)色彩，考慮到駕駛員的駕駛是一個較長時間的高注意力的作業(yè)過程，所以要求車內(nèi)色彩應(yīng)平緩、柔和、無強烈刺激，儀表板上的各種文字、刻度、符號應(yīng)清晰、易辨，以使駕駛員能夠保持一個較為平靜、舒適的心情進行駕駛。由于冷色（藍色、淺藍色等）和淡淺顏色（如白色）能夠使人有寧靜感，并能促進人的注意力集中，因此這些色彩適用于操作者停留時間較長、注意力較集中的環(huán)境場所?？紤]到色彩的這一特性以及駕駛對車內(nèi)色彩的要求，所以在轎車內(nèi)宜選用冷色和淺淡顏色作為其主體色彩，另外考慮到車內(nèi)色彩亮度不能太高，以免造成對視覺刺激過大而產(chǎn)生疲勞，因此建議在轎車駕駛室內(nèi)使用中明度、中純度的淺色調(diào)作為主體色彩，如乳白色、淺藍灰色等。5.2 轎車內(nèi)顯示裝置的顏色設(shè)計在視覺顯示裝置的設(shè)計中，色彩對顯示的效果、識別的清晰程度都有著重要影響。為了創(chuàng)造一個良好的工作和生活環(huán)境，視覺顯示裝置的色彩設(shè)計應(yīng)該具有良好的傳達性、記憶性、舒適安全性和聯(lián)想性。汽車內(nèi)部顯示裝置的色彩設(shè)計，應(yīng)根據(jù)不同情況和需要，采用不同的色彩。在駕駛室內(nèi)，要求色彩無刺激、無強烈的反光，儀表板上的