汽车人机工程设计中人体数据应用方法分析

2018-06-18王现武

时代汽车 2018年8期

王现武

郑州日产汽车有限公司河南省郑州市 450046

汽车整体布置和设计进行充分考虑人体尺寸数据，会提高汽车操作和使用的舒适性和方便性，同时对汽车的外观和内部尺寸都会产生影响，并且影响汽车的整体使用性能和经济市场的竞争能力。所以汽车的总布置要加强人机工程的设计方法的应用，同时要合理分析和应用人体数据，使生产的汽车更具有人性化，功能和使用的舒适度更符合使用者的要求。汽车人机工程设计包括以下几个方面：人体尺寸及驾驶姿态设计、视野及视认设计、驾驶空间布置设计、操作部件布置设计、进出方便性设计、储物空间设计、整车姿态设计等。

1 汽车设计的人性化

在进行汽车的设计和生产过程中，要考虑使用者的舒适程度和方便性能，同时考虑驾驶人员在进行驾驶的过程中能够减轻疲劳感，具有更高的稳定性和安全性。这样的设计要求设计人员必须充分考虑人体因素和数据，把它和汽车的机械设计紧密融合在一起。例如根据驾驶人员的身高和体型数据设计汽车整体布置。进行油门踏板的设计时，对于身体高的和身体矮的人员驾驶座位置是不一样的。所以进设计时要进行调查人体数据，根据调查结果设计成可以进行不同程度调节的座位、踏板以及方向盘的位置，让驾驶人员在进行驾驶时具有更好的舒适度和安全感。

2 汽车人机工程的人体数据应用

人体数据是所有人群的综合数据，每个人具有不同的身体尺寸和体重体型，对人群的人体数据进行详细的调查和收集，并根据设计需要进行分成不同的百分位，在人机工程的应用中结合具体的情况进行不同人体数据段的选择，使设计的汽车功能符合使用人员的需求，同时可以提高汽车的实用和舒适性。

2.1 人体数据百分比和人体模型

首先，人体模型。现在进行汽车人机工程设计过程中多数都应用人体模型。人体模型是设计人员根据人体数据的统计分析和研究生产制造出来的标准尺寸和体型的人体，是人机工程技术在进行研究和选择使用的工具。在进行人体数据统计和分析时经常使用百分比来进行汽车的相关设计。其次，人体数据百分比。这是某个人体尺寸数据和小于这个数据的人数占据人员统计总数的比例。例如人体身高尺寸数据第50百分位，就是有50%的人的身高是这个数据或低于这个数据的和。现在百分位一般可以分成三个档位：首先是第五百分位，这个档位是指在进行设计过程中有5%的人适合这种设计；其次，是第五十百分位，这是说有大约50%的人适合这种设计；最后是第九十五百分位，这个档位是说这种设计适合将近95%的人群驾驶。应用统计学的正态分布概念来描述人体多样性，正态曲线是对称的，50%的人体高于平均值，50%的人体低于平均值，一个人某个人群中是属于50百分位人体，可能在另一个人群中却属于80百分位或20百分位。在汽车人机工程设计时，结合汽车的结构特性和各项技术参数，选择和应用相应的百分位的人体模型。

图1

2.2 人体尺寸在汽车内室空间的应用

人体尺寸数据对于汽车的内室空间和内室功能结构的设计具有重要的作用。要达到汽车人机工程设计的合理性，必须要认真考虑和设计符合人的体型和身体尺寸数据，让人在驾驶和乘坐的时候感到舒适和方便。人体尺寸包括两种类型，分别是静态的结构尺寸和动态的功能尺寸。结构尺寸包括人的手臂、腿长、眼高等具体的身体数据，和汽车的驾驶室里面的各种部件关系密切，比如座椅、方向盘等，是进行汽车设计的重要参考数据；动态尺寸是功能性尺寸，是人在进行驾驶或乘坐时的手脚等肢体活动的空间范围。动态尺寸数据需要在活动的状态下进行测量得到。需要关节的活动范围和肢体长度形成的空间尺寸。结合不同的设计对象，根据其所进行的操作和使用情况的不同进行选择不同的人体尺寸和百分位。其选择的原则有下面几点：第一，极端设计原则。设计时考虑使用人员的安全和健康，应用极端的方法选择两端的第五百分位和第九十五百分位的人体尺寸数据。如果设计的最大值是为了满足所有人员需求的时候可以选择应用人体尺寸的最大值。例如车门高度设计、腿位置宽度设计、座位的承重量设计等，在设计时是根据第九十五百分位的男性身体尺寸进行设计；如果设计最小值是为了满足所有人需要时就选择人体尺寸百分比的最小值。如汽车的座位和踏板的距离设计、驾驶员和操作台的距离设计，进行驾驶操作时需要的力量设计等，一般都是选择使用第五百分位的女性身体尺寸展开设计。假如人体尺寸超出了以上的数据界限，可能造成人体健康和安全的危害，在进行设计时要应用人体尺寸的极限值第一百分位和第九十九百分位的人体尺寸数值。第二，距离数值可调节原则。汽车的设计是为了可以适合更多的人群，在进行设计时，根据不同范围的人群数据设置不同的档位，并且可以进行相应设施的距离和高度等的调整。例如，汽车的座位可以进行前后和高度的调整。第三，平均原则。在一些普遍性设计时，没有最大或最小的需求，根据人体尺寸的平均值进行设计，也就是选择百分位第五十位数值的人体数据。

2.3 近身空间操作空间设计

这是驾驶员在进行驾驶的时候，坐在驾驶座位上的静态和动态人体尺寸所需要的空间范围。如图2

这种近身空间的设计需要符合以下几点：第一，所设计的作业空间要符合驾驶员的操作活动范围、操作性质和操作内容。第二，人体尺寸数据要合理运用，这样的限制性的空间必须根据人体数据百分位的尺度作参考进行各项设计。第三，在设计的时候考虑驾驶人员进行各项活动的空间范围。活动不同所占据的空间范围不一样。

图2

3 根据人体数据建立CATIA人机工程电脑模块

现在是科技发展时代，人机工程是根据人体数据资料进行汽车设计的，同时可以把人体数据信息和现代的科学技术相结合，设计和应用电子技术模块为汽车设计提供方便。CATIA人机工程模块有四个模块和人体数据有关。首先，人体模型构造模块。这是根据各个国家的人体结构进行创建的模型。用户进行创建人体模型时必须选择模型的国家、性别、百分位等参数后才可以进行模型的建立。其次，人体测量编辑模块。设计人员利用人体测量模块里面所设置的人体测量工具和数据建立高级的人体模型，让所建立的模型更加和实际的用户的身体尺寸相接近。通过进行编辑人体数据修改人体信息，如人群、性别、体重及身高等，让所设计的模型更符合设计要求。再次，人体行为分析模块。这是人体模型进行活动和特定行为的分析，进行精确预测用户的活动和行为，让汽车的设计更能满足客户的需求。最后，人体姿态模块。这个模块能够模拟某种环境下的人的这种姿态和身体动态。用户也能自己创建所需求的数据库，根据需要编辑改变关节角度和姿势等。同时还设计了各个主体的颜色分区，进行姿态的优化。