发布时间 : 星期六 文章安全人机工程学课程设计(1) - 图文更新完毕开始阅读8026e364f8c75fbfc77db2c0
对于汽车方向盘离座椅距离的确定，可以根据图3-3作为设计参考依据，这样大身材和小身材人在操纵时都可以通过部分调整进行使用。在同一座高时，不同身高的人可以通过座椅的前后移动获得大小腿的舒适夹角。而对于方向盘的前后位置，同样通过距离的改变，可以基本满足不同长度的手臂在抓握方向盘时，前臂与上臂保持在舒适夹角范围内。
图3-3 驾驶姿势时人体各部分夹角的合理范围的模板
3.1.3 方向盘大小的设计
转向盘与手指接触的部位应有适合指形的波纹，横截面应为椭圆形或圆形，以保证操纵舒适、握持牢靠；转向盘大小应符合动作肢体的人体测量学指标，转向盘直径为 330～600mm，握把直径为 20～50mm。
3.2 变速杆设计分析
对于变速杆的人机分析，主要针对它的高低、前后的位置、手握部分的形状以及操纵的角度、位移等几个方面来进行。
3.2.1 变速杆的形状
驾驶员在对变速杆进行控制时，是通过手握住来进行操纵。因此，要求变速杆的手握部分的形状应符合手的生理特点，以使驾驶员手握舒适、施力方便、不产生滑动。在设计时应根据各自特点并结合手掌的解剖特征来进行考虑。针对这种抓握方式的操纵器的手握部分，可以考虑将它的顶面设计成平面或接近平面的弧面，这样能够使它与掌心间留有一定的间隙，从而可以避免对肌肉较少的掌心部位的压迫。这样，能使驾驶员手的抓握更紧，可以防止驾驶员在用力操作过程中手的滑脱。此外，为了防止操作过程中手的滑动，手握部分不能设计的太光滑，最好能有一定的纹理，这样可产生一定的摩擦阻力，有利于操作和防止手滑动，但须注意纹理不能过分粗糙，以免影响驾驶员操作时的手感和舒适度。
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3.2.2 变速杆的高度及位置
变速杆是驾驶员通过前后推拉和左右推拉进行控制，用以改变汽车速度的一种控制杆，它需要较大的力来进行操纵。当人在进行前后推拉或者左右推拉的时候，其施力大小会有所不同。当手作前后运动时，拉力要比推力大，往后要比往前大。
在操纵杆的设计中，为使操作者能有一个较为舒适的控制过程，应尽可能的将操纵杆设置在人能够有较大施力的位置，并且对于需要使用较大力量操纵的控制杆，为便于施力，手把的位置在立姿作业时应与肩同高，坐姿作业时应与肘同高，如图 3-4所示。并且应考虑到在不同方式和位置下施力的大小，对控制杆的阻挠力大小进行相应的改变，这样能减小驾驶员操纵的疲劳度。
图3-4 控制杆的把手位置
3.2.3 变速杆的操纵角度及位移
在对操纵器的设计中，除了要对它的位置、形状进行考虑外，还要对控制杆的操纵角度和位移量进行考虑。操纵器的操纵角度和位移量不能太大，因为这样不仅会占用较大的操作空间，而且会使操作者在进行操纵时由于运动消耗量增大而加快产生疲劳的速度。所以，控制杆的操纵角度和位移量应在一个适宜的范围内。对于控制杆的操纵角度，以30°～60°为宜，一般不超过90°。控制杆的位移量范围随控制杆的运动方向不同有所不同，当控制杆前后运动时，最大为 150mm；控制杆左右运动时，最大为130mm。
3.3 脚踏板的设计分析
汽车的脚控操纵装置中，主要是油门踏板、制动踏板和离合器踏板。汽车的脚控装置的作用是在汽车启动、变速、制动时进行不同功能操作。汽车脚控操纵装置进行分析和研究，最主要的是对它们的位置进行考虑。踏板设计应表3-1人体下肢尺寸和力学参数为基础。
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表3-1 人体相关尺寸
年龄分组 百分位数 测量项目 身高（mm） 体重（kg） 上臂长（mm） 前臂长（mm） 大腿长（mm） 小腿长（mm） 5 男(16～60岁) 50 1678 59 313 237 465 369 95 1775 75 338 258 505 403 女（18～55岁） 5 1484 42 262 193 402 313 50 1570 52 284 213 438 344 95 1659 66 308 234 476 375 1583 48 289 216 428 338 为便于脚施力，脚踏板多采用矩形和椭圆形平面板，而脚踏钮有矩形也有圆形，图3-5是一种设计较好的脚踏板和相关尺寸。常用脚踏钮的设计尺寸。脚踏板和脚踏钮的表面都应设计成齿纹状，为避免脚在用力时滑脱。
图3-5 脚踏钮尺寸
脚操纵器的空间位置直接影响的施力和操纵效率。对于蹬力要求较大的脚操纵器，其空间位置应考虑到施力的方便性，即使脚和整个腿在操作时形成一个施力单元。为此，大、小腿间的夹角应在105°～135°范围内，以120°为最佳，这种姿势下脚的蹬力可达2250N，如图3-6所示
图3-6 小汽车驾驶室脚踏板的空间布置
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第四章 驾驶室、车身内部空间布置方法
4.1 驾驶室内部空间设计的人机分析
环境是影响安全、健康和舒适的因素，内部空间、光环境、色环境、空气环境等环境因素均会影响驾驶员的操作。因此，轿车驾驶室的设计也要从人-环境关系方面加以考虑。进行汽车内部空间设计时，在人有可能干涉的地方都应该合理设计，才能保证乘坐舒适性和撞车安全性。
4.2 膝部空间的设计
驶员的膝部空间直接影响到操作方便性和撞车时驾驶员身体的运动轨迹及伤害程度，膝部空间主要指仪表板下方与膝部之间的空间。
可以通过使用安全带、安全气囊、能量吸收转向柱（二次伸缩式方向盘）和膝垫等，同时为保证碰撞发生时乘员的安全，车身前部设计还必须满足以下两点：①尽量缓解乘员受到的冲击，尽可能地吸收车辆及乘员的运动能量；②确保乘员的有效生存空间，并保证碰撞后乘员易于逃脱和进行车外救护。
为此，车身前部（如方向盘）在碰撞发生时必须能迅速退到规定的范围内，而且受压各部件的变形形式也必须得到控制，以防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入驾驶室而伤害驾驶人员。此外，还必须保证驾驶室坚固、不易变形以利于乘员快速逃脱。
4.3 座椅设计的人机分析及改进
汽车中的座椅是影响驾驶和乘坐舒适程度的重要设施，而司机的座椅更为重要。舒适而操作方便的驾驶座椅，可以减少司机的疲劳程度，降低事故的发生率。
座椅设计的宜人性评价指标选择主要考虑：座椅的尺寸是否适合人体的测量值；是否能保证人体具有良好的作业姿势；座面是否舒适。依据GB/T 14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》，评价指标为座椅结构参数（包括座高、座宽、座深、座面倾角、腰靠长、腰靠宽、腰靠厚、腰靠高、腰靠圆弧半径、倾覆半径、腰靠倾角）和座面舒适性。
4.3.1 座椅设计中相关人体尺寸
影响人体座椅的尺寸如图4-1所示。
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