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[摘 要]随着科技的不断发展，数字化设计应用的日益广泛，未来人机工程在汽车总布置设计中也向精确化、智能化发展，注重人信息处理能力的提高和发展。人机工程对于人机环境的研究也更加深入，促使人机工程系统的综合效能更高，汽车更适合人类使用。
[关键词]人机工程；汽车总布置；设计应用
中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0351-01
1.人机工程的概况
人机工程是从20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.汽车总布置中的人机关系匹配
人机工程学是二十世纪五十年代迅速发展起来的一门新兴学科，它主要研究工程技术设计如何与人体尺寸、生理和心理特性相适应的问题。人机工程学最大的特点是：把人看成系统中的一个元素，以人为主体详细分析人与机械之间的协调关系，使整个系统工作达到最优。合理的人机工程布置设计，不仅关系到有效的利用车内空间及提高乘坐舒适性，而且会影响车内、外部造型和整车尺寸参数，进一步影响整车性能和市场竞争力。汽车车身布置考虑的人机工程问题大致归纳为以下五个主要方面：
（1）汽车驾驶操纵系统人机界面的优化配置；
汽车驾驶操纵系统是一种有驾驶员参与反馈控制系统。这类人机界面的优化匹配问题，在人机工程学科领域最有代表性，因为驾驶操纵是驾驶员最基本、最频繁、最重要的操作。
（2）汽车行车安全性及车内成员的人体保护技术；
汽车车辆的撞车、翻车事故严重的威胁成员的安全性。在进行汽车车身总布置时，一定要考虑到安全技术性能，利用有效的车内成员人体保护技术来避免或减轻乘员可能遭受搞严重的伤害。
（3）汽车乘员的乘坐舒适性；
汽车驾驶员和乘员的乘坐舒适性，主要取决于座椅与热机界面能否为人提供舒适稳定的坐姿、驾驶员（或乘员）——座椅——汽车系统能否有效地隔离或减弱来自路面不平度的激励而产生的振动、驾驶员（或乘员）——座椅——驾驶室系统的几何位置关系能否为驾驶员提供良好的视野和相对于各种操纵机构与显示装置的舒适位置。
（4）汽车驾驶员的驾驶适宜性；
进行车身总布置也应该考虑到驾驶适宜性，所谓驾驶适宜性是指人具备圆满、不出差错地完成驾驶工作的素质。考虑到不同车型适合何种人群使用，相应的进行车身布置。
（5）汽车的道路交通适应性；
我们认为，应该把人——车——路作为一个系统来研究，设计汽车性能时既要充分考虑到人的因素，如人体尺寸、人的生理和心理特征、人的习惯等人——车的关系，又要考虑到道路交通特性。进行车身总布置时，考虑到人——车——路系统的综合优化。
3 汽车总布置设计中人机工程的应用
3.1 整车尺寸
汽车总布置设计中要充分考虑人机工程是要求，在布置时要本着由内向外的原则，既首先确定车内空间，而后设计行李箱与发动机舱，做到不但确保乘车人员的舒适性和安全性，而且要确保汽车整体性能的前提下，尽可能减少车体尺寸。如汽车采用第五百分位的人体模型样板时，车辆的整体长度要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结合后风窗下沿高点和行李箱后端高点以下的盲区情况确定，此外，前后保险杠也要注意达到撞法规的规定。控制缓冲部分的伸出长度，太短容易造成安全隐患，太长则产生浪费。
3.2 确定最小离地间隙
汽车最小离地间隙的确认，能够为汽车室内空间布置设计提供更加有力的支撑，确认汽车最小离地间隙应结合汽车本身的实际用途参考边石高度的道路建筑规范以及现行关系最小离地间隙标准的规定，综合确定车辆最小离地间隙。
3.3 踏板布置
由于踏板的使用性比较频繁，因此在布置踏板时要做好长时间操作的舒适性布置，加速踏板未踩下时，要确保踝关节角度大于等于87°，踩到底后踝关节角度要不大于105°。踏板中心高度应该使驾驶员脚部的拇趾点踩在踏板中心位置。加速踏板前后位置在考虑踩踏行程所需的空间后应尽量靠前，以节省空间，加速踏板布置对于操纵舒适性具有重要影响。为了保障驾驶员在踩踏踏板的过程中，踏板的表面能够与驾驶员鞋底有良好的贴合，要结合踏平面角具体确定踏板表面的倾斜角度。当布置完成完踏板之后，要对三种百分位驾驶员的下肢舒适性进行研究分析，在研究的过程中对于女性驾驶员要考虑到穿高跟鞋驾驶的情况。
3.4 驾驶员设计H点布置
由于驾驶员乘坐位置必须与整车尺寸相适应，以保证驾驶员良好的前方视野，在概念设计初期就需要将驾驶员乘坐方案确定下来。保障驾驶员前方视野是驾驶员座位设计的首要条件，确定具有极限人体尺寸驾驶员的乘坐极限位置，据此来确定驾驶员群体的乘坐位置分布范围。驾驶员乘坐位置设计不能脱离整车的外形、尺寸约束和性能要求。驾驶员H点布置方案应该包括驾驶员群体的乘坐位置分布范围。对于具有两向H点调节行程的座椅，正常驾驶时有两个重要的设计H点位置：最前位置和最后位置。对于轿车，身材高大的驾驶员乘坐位置通常偏后、偏下，以便于获得良好的前方上视野、降低顶盖高度和避免进出时腿部与转向盘干涉；身材矮小的驾驶员乘坐位置则偏前、偏上，以满足其前方下视野和操作转向盘要求。H点调节范围（包括水平调节量TL23和TLl8，以及垂直调节量TH17）根据5百分位女子和95百分位男子设计确定。如果调节轨迹为曲线，还要根据其他百分位驾驶员来设计H点位置确定调节轨迹形狀。座椅调节机构设计需参照设计H点调节轨迹，其调节范围应大于正常驾驶时设计H点调节范围，例如：座椅调节机构前调极限位置可参照5百分位女子设计H点确定，后调极限位置参照95百分位男子设计H点确定。
对于具有四向H点调节行程的座椅，正常驾驶的设计H点调节行程需要根据最前最高位置、最前最低位置、最后最高位置和最后最低位置4个设计H点位置确定。六向调节行程座椅主要用于一些高级轿车上，其调节行程需要根据6个设计H点位置确定。
结语
人机工程学最大的特点是：把人看成系统中的一个元素，以人为主体详细分析人与机械之间的协调关系，使整个系统工作达到最优。将人与汽车内部空间的设计及布置进行和谐的结合，运用合理的人机工程数据及原则，对轿车内部的布置设计进行分析，以提高驾驶员操纵的便利性、安全性和准确性，有效的提高车内空间，为驾驶员和乘客节省出更多的活动空间，以提高乘坐的舒适性，让驾驶员和乘客充分享受驾乘汽车带来的便利和乐趣。
参考文献
[1] 张冰.人机工程在汽车总布置设计中的应用[J].装备制造技术.2015（03）21-22.
[2] 任金东.汽车人机工程学[M].北京市：北京大学出版社，2010（08）.102-113.
[3] 郭秀荣，马雷主.汽车造型设计[M].机械工业出版社，2013.（01）.117-132.
[关键词]人机工程；汽车总布置；设计应用
中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0351-01
1.人机工程的概况
人机工程是从20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.汽车总布置中的人机关系匹配
人机工程学是二十世纪五十年代迅速发展起来的一门新兴学科，它主要研究工程技术设计如何与人体尺寸、生理和心理特性相适应的问题。人机工程学最大的特点是：把人看成系统中的一个元素，以人为主体详细分析人与机械之间的协调关系，使整个系统工作达到最优。合理的人机工程布置设计，不仅关系到有效的利用车内空间及提高乘坐舒适性，而且会影响车内、外部造型和整车尺寸参数，进一步影响整车性能和市场竞争力。汽车车身布置考虑的人机工程问题大致归纳为以下五个主要方面：
（1）汽车驾驶操纵系统人机界面的优化配置；
汽车驾驶操纵系统是一种有驾驶员参与反馈控制系统。这类人机界面的优化匹配问题，在人机工程学科领域最有代表性，因为驾驶操纵是驾驶员最基本、最频繁、最重要的操作。
（2）汽车行车安全性及车内成员的人体保护技术；
汽车车辆的撞车、翻车事故严重的威胁成员的安全性。在进行汽车车身总布置时，一定要考虑到安全技术性能，利用有效的车内成员人体保护技术来避免或减轻乘员可能遭受搞严重的伤害。
（3）汽车乘员的乘坐舒适性；
汽车驾驶员和乘员的乘坐舒适性，主要取决于座椅与热机界面能否为人提供舒适稳定的坐姿、驾驶员（或乘员）——座椅——汽车系统能否有效地隔离或减弱来自路面不平度的激励而产生的振动、驾驶员（或乘员）——座椅——驾驶室系统的几何位置关系能否为驾驶员提供良好的视野和相对于各种操纵机构与显示装置的舒适位置。
（4）汽车驾驶员的驾驶适宜性；
进行车身总布置也应该考虑到驾驶适宜性，所谓驾驶适宜性是指人具备圆满、不出差错地完成驾驶工作的素质。考虑到不同车型适合何种人群使用，相应的进行车身布置。
（5）汽车的道路交通适应性；
我们认为，应该把人——车——路作为一个系统来研究，设计汽车性能时既要充分考虑到人的因素，如人体尺寸、人的生理和心理特征、人的习惯等人——车的关系，又要考虑到道路交通特性。进行车身总布置时，考虑到人——车——路系统的综合优化。
3 汽车总布置设计中人机工程的应用
3.1 整车尺寸
汽车总布置设计中要充分考虑人机工程是要求，在布置时要本着由内向外的原则，既首先确定车内空间，而后设计行李箱与发动机舱，做到不但确保乘车人员的舒适性和安全性，而且要确保汽车整体性能的前提下，尽可能减少车体尺寸。如汽车采用第五百分位的人体模型样板时，车辆的整体长度要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结合后风窗下沿高点和行李箱后端高点以下的盲区情况确定，此外，前后保险杠也要注意达到撞法规的规定。控制缓冲部分的伸出长度，太短容易造成安全隐患，太长则产生浪费。
3.2 确定最小离地间隙
汽车最小离地间隙的确认，能够为汽车室内空间布置设计提供更加有力的支撑，确认汽车最小离地间隙应结合汽车本身的实际用途参考边石高度的道路建筑规范以及现行关系最小离地间隙标准的规定，综合确定车辆最小离地间隙。
3.3 踏板布置
由于踏板的使用性比较频繁，因此在布置踏板时要做好长时间操作的舒适性布置，加速踏板未踩下时，要确保踝关节角度大于等于87°，踩到底后踝关节角度要不大于105°。踏板中心高度应该使驾驶员脚部的拇趾点踩在踏板中心位置。加速踏板前后位置在考虑踩踏行程所需的空间后应尽量靠前，以节省空间，加速踏板布置对于操纵舒适性具有重要影响。为了保障驾驶员在踩踏踏板的过程中，踏板的表面能够与驾驶员鞋底有良好的贴合，要结合踏平面角具体确定踏板表面的倾斜角度。当布置完成完踏板之后，要对三种百分位驾驶员的下肢舒适性进行研究分析，在研究的过程中对于女性驾驶员要考虑到穿高跟鞋驾驶的情况。
3.4 驾驶员设计H点布置
由于驾驶员乘坐位置必须与整车尺寸相适应，以保证驾驶员良好的前方视野，在概念设计初期就需要将驾驶员乘坐方案确定下来。保障驾驶员前方视野是驾驶员座位设计的首要条件，确定具有极限人体尺寸驾驶员的乘坐极限位置，据此来确定驾驶员群体的乘坐位置分布范围。驾驶员乘坐位置设计不能脱离整车的外形、尺寸约束和性能要求。驾驶员H点布置方案应该包括驾驶员群体的乘坐位置分布范围。对于具有两向H点调节行程的座椅，正常驾驶时有两个重要的设计H点位置：最前位置和最后位置。对于轿车，身材高大的驾驶员乘坐位置通常偏后、偏下，以便于获得良好的前方上视野、降低顶盖高度和避免进出时腿部与转向盘干涉；身材矮小的驾驶员乘坐位置则偏前、偏上，以满足其前方下视野和操作转向盘要求。H点调节范围（包括水平调节量TL23和TLl8，以及垂直调节量TH17）根据5百分位女子和95百分位男子设计确定。如果调节轨迹为曲线，还要根据其他百分位驾驶员来设计H点位置确定调节轨迹形狀。座椅调节机构设计需参照设计H点调节轨迹，其调节范围应大于正常驾驶时设计H点调节范围，例如：座椅调节机构前调极限位置可参照5百分位女子设计H点确定，后调极限位置参照95百分位男子设计H点确定。
对于具有四向H点调节行程的座椅，正常驾驶的设计H点调节行程需要根据最前最高位置、最前最低位置、最后最高位置和最后最低位置4个设计H点位置确定。六向调节行程座椅主要用于一些高级轿车上，其调节行程需要根据6个设计H点位置确定。
结语
人机工程学最大的特点是：把人看成系统中的一个元素，以人为主体详细分析人与机械之间的协调关系，使整个系统工作达到最优。将人与汽车内部空间的设计及布置进行和谐的结合，运用合理的人机工程数据及原则，对轿车内部的布置设计进行分析，以提高驾驶员操纵的便利性、安全性和准确性，有效的提高车内空间，为驾驶员和乘客节省出更多的活动空间，以提高乘坐的舒适性，让驾驶员和乘客充分享受驾乘汽车带来的便利和乐趣。
参考文献
[1] 张冰.人机工程在汽车总布置设计中的应用[J].装备制造技术.2015（03）21-22.
[2] 任金东.汽车人机工程学[M].北京市：北京大学出版社，2010（08）.102-113.
[3] 郭秀荣，马雷主.汽车造型设计[M].机械工业出版社，2013.（01）.117-132.