工程学在汽车工程的应用

1安全人机工程在汽车制造中的应用

1.1基于人体感官的设计要求

人的感官包括视觉、听觉、触觉等，而视觉在汽车安全工程中的应用最为重要。在汽车高速行驶时，驾驶员的视角、视野受汽车本身影响，在该过程中人对颜色的分辨力、视物的灵敏度等都将受到影响，因此就需要充分考虑到汽车的前挡风玻璃、仪表板以及仪表的设计，通过具体的设计，保证驾驶者能够拥有足够的视野，帮助驾驶者迅速辨别信号，降低失误等，确保驾驶者的人身安全。第一，根据人的正常视角、视距确定仪表的大小、位置、距离，通常来讲，普通人的正常视距为45～70cm，视觉效率最高的视角为40°左右，其中又以视野中心30°的范围内影像最为清晰。基于此，需要将最重要的、使用频率最高的仪表设计在视野中心30°的范围内，次要及使用频率较低的放在视野中心30°～60°之间。第二，按人的视觉惯性排列仪表的顺序。从空间角度来讲，人的观察顺序一般为从上往下，从左往右以及顺时针转动，因此仪表设计时应遵从这一规律。随着汽车智能化程度的增高，仪表逐渐增多，为了方便驾驶者观察数据，应对仪表进行功能区划，并且仪表的刻度线应粗细分明，间距合理。另外，仪表盘上应具备相应的照明装置，改善驾驶者的用眼环境，减轻驾驶者的视觉疲劳。第三，为了提高行车安全性，必须提高汽车的视野性能。汽车的后视野与后视镜的布置、尺寸、可调角度及镜面光学特性有关，还与人眼的视觉规律、人体测量的统计尺寸及驾驶员的眼椭圆等有关，设计时必须考虑这些因素。除了视觉之外，针对听觉、触觉等感官因素，汽车设计和制造中也大量应用了人机工程学的理论。

1.2基于人体形态的设计要求

人的身体尺寸因地区、年龄、性别、种类的不同而有差异,为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数,在当今社会,想以一种产品规格占有不同地区的市场是很难的。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态,在不同的姿态下工作,人体全身的骨头和关节处于不同的相对位置,全身的肌肉紧张状态不同,心脏负担不同,疲劳程度也不同。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵,选定姿态后,还要考虑到对人体进行支撑的最舒适的方式,并合理布置被操作对象的位置,可以减少人的疲劳和失误。例如司机采用坐姿驾驶汽车的时候,座椅的设计要符合人体背部、腰部、臀部等的最佳轮廓,操纵杆的位置要在人的肢体灵活运动的范围内，仪表的安装应在视野良好的地方。

1.3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，例如：人平坐下时腿的蹬力在过臀部水平线下20°时较大，操纵性也较好，因此制动踏板就装在这个位置上。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。

2结束语

虽然目前许多汽车在安全设计方面已有比较成熟的理论与方法,但是随着科学技术的进步与发展,又有新的课题需要解决。符合人机工程、人性化的设计是最实在,同时也是最前沿的潮流与趋势,是一种人文精神的体现,是人与产品完美和谐的结合。可以预见,在我国,人机工程学应用在汽车安全方面的潜力非常巨大,必将产生巨大的经济效益和社会效益。

作者：罗龙飞 冯如只 单位：中原工学院机电工程学院 河南机电职业学院汽车工程系

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