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文档简介
人机工程学在汽车设计中的应用工业工程, 是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和设置的一门学科. 它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术, 以及工程分析和设计的原理与方法, 对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。工业工程的研究目标就是使生产系统投入的要素得到有效利用,降低成本、保证质量和安全、 提高生产率、 获得最佳效益。人机工程学是工业工程研究的众多重要领域之一。人机工程学概念所谓人机工程学,是把人的因素作为产品设计的重要参数,从而为产品设计提供一种新的理论依据和方法,人机工程学研究的中心问题就是优化人机关系。在汽车设计中人机工程学称为车辆人机工程学,它是以改善驾驶员的劳动条件和车内人员的舒适性为核心,以人的安全、健康、舒适为目标,力求使整个系统总体性能达到最优。车辆人机工程学应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率等人体机能特征参数,分析人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的机能特性。自从德国人卡尔本茨在1885年发明的三轮汽车开始,汽车已有百年历史。在这上百年时间里,汽车可谓进行了一番翻天覆地的变化,各大汽车厂商陆续建立,展开了激烈的竞争。现在汽车早已走进普通人家中,并成为人们出行必不可少的工具时,人机工程逐渐被重视,并广泛被应用到了汽车设计之中。无论是以驾驶员为中心还是以乘坐人员为中心,都最大限度地满足人们,并且各种主、被动保护措施也使人们在突发危险时,能最大限度地减小伤害,确保人的安全。总之,汽车设计中的各种设计都以将人的因素考虑其中,确保了以人为主的设计原则,使汽车更完美地服务于人们。 随着人机工程学的不断发展,人机工程学所涉及的研究和应用领域不断扩大,从事本学科研究的专家所涉及的专业和学科也愈来愈广泛,解刨学、生理学、工业卫生学、工业与工程设计、工作研究、建筑于照明工程、管理工程等多个方面都被包括其中,由此可见人们越来越重视人机工程学的发展。今天,汽车已广泛地被人们所接受,并作为日常外出的首选代步工具,因此人机工程学学在汽车设计中就显得更加重要。现在的新车不仅仅是外形或名字上的新,除了外形的设计较老款来说进一步之外,其人机工程学的设计也是非常先进的,具体体现在以下三个方面。 外型上的设计:在现在大多数人的印象当中,车的外形是很重要的。在现在人的购车观念中,首先是外形。不同的人对汽车的外形要求不一样,这是不同人的性格、心理需求不同。一般喜欢刺激、动感的人则喜欢选择有外形动感、线条分明,有较低的风阻系数的轿跑车或跑车外形的车,如法拉利、奔驰的C 系;而一些成功人士和商人则注重外表和自身的地位的展现,这些人一般会选择外形大气,车身较长,能显示其地位的行政级或办公级的豪华轿车,如宝马的7系,奔驰的S系。 在外形上,车身颜色也很重要。在人们的心理上,通常认为黑色或灰色车身给人以稳重;一些鲜艳颜色如红色,让人感觉这车富有运动性能,有动感;而绿色的小车则让人感觉贴近自然,给人一种清新感。 内部设计:汽车最让人关注的除了外形外还有内部的设计,而汽车内部的设计也分成几种设计风格,一是以驾驶员为中心,注重驾驶的乐趣;一种是以乘坐人员为中心,以舒适为主,还有一种是综合二者,既兼顾驾驶又注重乘坐人员。 以宝马的新7系轿车来看,该车属于豪华车,虽然兼顾驾驶,但显然是侧重于乘坐人员。首先从驾驶 席说起。在人机工程学仪表显示设计设计中,半圆形和圆形仪表的设计的误读率是最低的,数字式仪表具有读数准确,占用面积小的特点。新7系采用圆形组合式仪表设计,速表采用传统的指针设计,并按顺时针旋转,数字式仪表显示车内外温度及行驶里程等相关信息。而在仪表的色彩方面,新7系的仪表采用黑色表面及白色的数字和刻度线的设计,仪表的指针亦采用白色狭长三角形设计形式,使仪表清晰易读,准确地将相关信息反映给司机,便于司机进行相关操作。 其次是汽车座椅的设计,毕竟人是大多数时间呆在车里的。而说到座椅设计,最好的莫过于赛车座椅类的设计。采用桶形设计,对人体进行全方位有效的支撑,并且可以调节,以适应不同人群。这类型座椅采用近似弧面设计,当人坐下时对全身进行有效支撑,尤其是大腿及身体两侧,头枕设计确保颈椎自然,防止长时间驾驶带来颈部不适。人机工程学认为体位正确可以减少静态疲劳,有利于身体健康和工作质量和劳动效率的提高。汽车驾驶属于长时间需精神集中的工作,并且操作精确,手脚需并用,而这种情况下,符合人机工程学的座椅除了给身体提供良好支撑的同时也带来了正确的坐姿,完全符合人机工程学中作业姿势的设计原则。然而一般的座椅对人体的支撑已到位了。 在现在的汽车内部设计中,方向盘也被列入了人机工程学的设计范围之内。方向盘的变化可谓不小,从最初的单一转向工具变为现在的多功能艺术品,其中最有名的莫过于法拉利的方向盘。现在的方向盘综合了若干功能,包括影音控制键,蓝牙免提键,悬挂调节键等,在此基础上方向盘还提供了多向调节功能,这就与可调节的座椅形成了完美组合,满足了不同身高的司机都能够舒适驾驶的需求。方向盘上各种快捷键的设计使司机的手可以在不离开方向盘的情况下便可以完成相应操作,避免了在驾驶过程中因注意力不集中而发生事故。 现在汽车中功能最丰富的非中控台莫属。汽车中控台的设计可以说是最能体现人机工程学的。还是以宝马的新7系来说,其中控台集汽车信息显示,CD控制器,空调控制器以及宝马独创的iDrive系统于一体,虽然看起来功能繁多,但操作却简单明了,各种按键都按规律排布,符合人机工程学中的按功能进行组合排列原则,降低了误操作的可能性。并且新一代的导航屏有10.1寸,比上一代更大,这也就便于人们更清楚地了解信息。 我认为将导航设备如GPS的屏幕垂直于中控台而安装的方式不是很好。因为通常情况下,司机是GPS的主要使用者,而在司机驾车的过程中,导航屏正好处在视平面的右下方,在人机工程学研究中,通过对视觉特征的研究可知,当人的眼睛偏离视觉中心时,在偏离距离相等的情况下,人眼对左上限的观察最优秀,而右下限最差,因此在导航屏设计时应考虑到。 作为一款针对乘坐人员的豪华车,新7系的后排乘坐区也是毫不含糊的。与前排相同的可调节座椅,并且后排中央扶手区同样设有iDrive系统,影音控制系统和独立空调系统,这样就满足了后排乘坐人员也同样能感受影音娱乐,并且前排的正副驾驶后面的显示屏能够同时播放不同节目,更加满足了乘坐人员的需求。并且新7系的后排空间够大,完全满足VIP的需要,是乘坐人员不会感到压抑,乘坐时更舒服。说到乘坐的舒适性,新7系还应用了更加先进和出色的悬挂系统和独创的四轮独立转向保证了舒适性。防止了长时间的乘坐而感到疲劳。操纵手把和各种旋钮在汽车的设计中很常见,如排挡杆,雨刷控制器,转向灯控制器一般都采用拉杆式设计,这就涉及到了操作手把的设计。由于手是人们用来操作活动最多的器官,长期使用不合理的操作手把,可使操作者产生痛觉,出现老茧甚至变形,并可影响到劳动情绪,劳动效率和劳动质量。因此操纵手把除了应满足造作要求外,还应符合手的结构,及触觉特征。在进行手把设计时要充分考虑手把的形状与手的生理特点相适应,其形状应便于识别,还应符合手的尺度需要。在许多的汽车上出现了天窗甚至全景天窗。这种设计使人们一抬头便可以看见蓝天白云,给人一中很亲近自然的感觉,同时这一设计,尤其是全景天窗的设计让人感觉空间一下子变大了,减小了压抑感,而这种设计更适合小型车。安全方面的设计:随着生活水平的提高,人们对所乘坐汽车的安全性也提出了更高的要求。而ABS(刹车防抱死系统),ESP(电子稳定系统),以及EBD(电子助力转向)等的发明标志着车辆的安全性能得到提高,并且在人机工程学方面也起到了一定的作用。预紧式安全带确保了车辆在发生交通事故时使人们的身体一直与座椅保持接触状态,防止了因身体的过度前倾而使身体受伤害,因为在大部分的事故中,因人的身体过分前倾而造成的伤害太多了。 我们都知道在战斗机中,飞行员头盔前面的玻璃既起到保护作用,也同时起到了显示屏的作用。宝马公司发明的抬头显示系统便和这个大同小异。通过投影技术将相关信息显示在风挡玻璃上,在保证不影响驾驶员视野的同时提供了丰富的信息,使驾驶员不用低头,只需变化一下焦点就能做到“一切尽收眼底”,从而避免了注意力的分散,驾驶安全性得到了保证,同时也确保了人机信息的快速交换,相应的操作效率也得到大幅度的提升。在光线进入人眼的管线瞬间出现变化时,人眼会出现瞬间无法看清面前的物体,往往需要一段时间才能看清物体,这被称为适应。在夜间驾车的过程中,当两车相对行驶的过程中,由于双方的车灯亮度不同,较亮的一方的车灯就会使对方瞬间失明,甚至出现严重事故。现在人们开始对车灯进行了改良,采用了冷光车灯,并且加入了转向随动系统,当车辆转弯时,灯光的照射方向也随之发生改变,这种设计使夜间行车变得安全,危险系数也变低了。 虽然在夜间有了车灯,但人眼的视觉范围是有限的,距离较远是仍无法看清远处的物体。而车载夜视系统的出现无疑解决了这一问题,这样,即使是在大雾天气下也能看清周围一切,而这也同样保障了人身安全,确保了在不良视野下的安全驾驶。 在未来的汽车安全方面的设计中,智能安全气囊,倒车影像,ESC电子稳定控制,胎压低压报警和侧气帘会渐渐成为主流配置。此外,车内紧急呼叫、智能巡航等也会被采用,利用雷达和传感器在保证车距的同时预测危险并在驾驶员做出反应之前刹车,避免事故发生。 人机工程学的人与环境的研究中认为,环境噪声可能妨碍工作者对听觉信息的感知,也可能造成心理上的伤害,因而将影响操作者的工作效能,舒适性
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