汽车人机工程学-4资料
第四章 车辆人机工程学
4.1 人机工程学的研究内容
McCormick 和 Sanders 在《Human Factors in Engineering and Design》一书中给出人机工 程学的简要定义为： “为人的使用而设计” 和 “工 作 和 生活条件的最优化”。 Kroemer, Kroemer, Kroemer-lbert 等人在 《Ergonomics--How to Design for Ease and Efficiency》 一书中给出人机工程学的简要定义为： “为适当地设 计人的生活和工作环境而研究人的特性” 和 “工作的宜人化”。
5. 人-机关系的研究
（1）人机系统功能分配 （2）人机界面优化匹配 （3）人机系统特性协调 （4）人机系统可靠性 （5）人机系统安全性
4.1 人机工程学的研究内容
6.人-环境关系的研究 7. 机-环境关系的研究 8. 人-机-环境系统总体性能的研究
经验的 科学的
4.2 人机工程学 发展简史
现代的
4.1 人机工程学的研究内容
在我国，本学科处于初创阶段，名称尚不统 一，有“人机工程学”，“人类工效学”、“人 体 工 程学”和“工效学”等不同提法。 “Ergonomics” = “Ergon” + “Nomos”
“Ergon”的意思是 “出力”、“工作”， “Nomos”的意思是 “正常化、规律”。 “ Ergonomics” 的含意就是 “人出力正常化” 或 “人的工作规律”。
基于人脑特性的人机界面
人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外 界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计 算。 对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直 是热门的论题。无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向 任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多 媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。 近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者 认路、换档、避碰……。 在东京国际车展上展出的丰田POD概念车，还能记录车主的生活 和驾车习惯，以便向车主提供更加贴心的服务。
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用数第字5特0征百：分均位值人μ体，尺标寸准作差为σ产。品尺寸“设计按的”依据。减12mm 、“推”和“搬”减25mm，“取”（卡、票等） 确定了正常驾驶或乘坐的座椅最后位置减；20mm 。
➢ 心理修正量
考虑心理因素（如压抑感、恐惧感、美观等）而加的尺寸修正量。
产品功能尺寸的设定
产品最小功能尺寸＝人体尺寸百分位数＋功能修正量
车辆 人 机 工 程 学
人体尺寸在设计中的应用举例 城市客车扶手横杆高度的确定：
1.按乘客“抓得住”设计 男女通用，小尺寸设计（ⅡB型产品尺寸设计），选P5女， 由GB/T 13547查得“双臂功能上举高”(18~55岁）为1741mm， 加穿鞋修正量20mm，横杆高度应小于1761mm。
2.按乘客“不碰头”设计 男女通用，大尺寸设计（ⅡA型产品尺寸设计），选P95男， 由GB/T 10000查得“身高”(18~60岁）为1775mm， 加穿鞋修正量25mm、横杆半径15mm，横杆高度应大于1815mm。
车辆 人 机 工 程 学
GB/T 12985《在产品设计中应用人体尺寸百分位数正量：考虑穿鞋、戴帽、穿衣后的尺寸变化量。 考 模虑拟心胸理 部因 的素 部（ 分如 尺压 寸抑 、感质、 量恐 及惧 皮感 肤如、 的美 力：观 学着等 响） 应衣而 特修加 性的 。正尺量寸修：正坐量。姿的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm,胸厚加 只用代表“小个”的人体尺寸百分位数10作m为m尺,臀寸下膝限距值的加设2计0依m据m。。
满模穿足拟鞋度 人 修可体正由坐量设姿：计的立依姿H点据的位的身置人高。体、百眼分高操位、作算肩得高4修4。、m正肘m高量、。：手功考能虑高、不会同阴高操等作，男动子作加2（5m如m，用女手子加指20、mm手。掌、手臂操作）引
汽车人机工程学
第六章 汽车人机 工程学
人体模型和工具
相关定位基准和 尺寸代号
造型和内饰设计 相关工作 概述
H点二维人体模 型
H点三维人体模 型
眼椭球
头廓包络
驾驶员手伸及界 面
其它人体工具
头廓包络
头廓包络是指不同身材的驾驶员和乘员在适意的驾驶和乘坐姿势时 ，他们头部的空间分布范围，用以确定车身内部顶棚的高度。根据 其用途，头廓包络只取其上半部分，其基本形状为椭球面。
A类车和B类车的区别主要就是：H30-座椅高度，TH17、TL23－座椅行程，A40－靠 背角，这几个参数取值范围的不同。
如表，是G小于-1.25、50%性别构成、使用盆骨和肩部安全带约束条件下的手伸及 界面数据表
其它人体工具
在方向盘、仪表台以及安全带的设计中，需要考虑驾驶员膝 盖、小腿和腹部占据的空间范围，对应的人体工具是驾驶员 对离合器踏板和加速踏板的胫膝位置、驾驶员腹部位置。在 SAE标准中，针对载货汽车驾驶员给出这两种工具，表现为二 维曲线轮廓，都为一定大小的圆弧。其尺寸和定位参数具体 参见SAE J1521和SAE J1522标准。
第六章 汽车人机 工程学
人体模型和工具
相关定位基准和 尺寸代号
造型和内饰设计 相关工作 概述
H点二维人体模 型
H点三维人体模 型
眼椭球
头廓包络
驾驶员手伸及界 面
其它人体工具
界面的定义及三 种操作任务
界面的定位基准 界面的数据表达
驾驶员手伸及界面是驾驶员 前方的空间曲面。根据操纵 任务的不同，表现为三个曲 面。 • 三指抓握方式的伸及界面 • 指按的伸及界面 • 手握方式的伸及界面
H点三维数字模型： H点设计工具 HPD（H-Point Design Tool） 进行乘员的布置设计
车辆人机工程学
各国量产车内饰色彩
德国奥迪A6的内饰色彩设计有黑色、浅灰、米色。黑色显得沉稳，浅灰稍显低调，米色显得高 贵大气。而奥迪A8内饰色彩有梧桐灰色和大理石灰色两种搭配。 日系车新逍客红黑内饰搭配使内饰空间更加灵活、时尚和精致。新天籁内饰均采用了黑色，彰 显高贵和大气。 美国雪佛兰爱唯欧内饰色彩有两款颜色：保守银灰色和彩色砖红色，配合个性时尚的中控和仪 表造型，特别强调科技感，彩色内饰搭配了砖红色，使人感觉更有活力，符合年轻人的审美。 目前中国的汽车内饰色彩选择比较单一，如长安逸动就只有一款米色的内饰颜色。
这款概念车运用了液态金属蓝，使其轮廓更加明显。
保时捷PST金属蓝车身
内饰颜色整体都是棕红色，真皮座椅和方向盘以棕红色为主，形成鲜明的 立体感，棕红色和亮银色金属双色包围着驾驶室，塑造出保时捷特有的美感， 内饰色彩感能让人感觉到：特别韵味，品质无暇，空间宽敞。
保时捷PST内饰色彩设计
宝马BMW
宝马BMW i8概念车蓝色的装饰曲线把车门踏板的动态体现得淋漓尽致。这种设计 突显概念车的动态理念，完美流线更是体现车的轻盈之态。而车门与顶棚独特透明设 计更是使得概念车的内外完美结合。
色彩构成
色彩构成是艺术设计的基础理论之一，它与平面构成及立体构成有着不可 分割的关系，色彩不能脱离形体、空间、位置、面积、肌理等而独立存在。
色彩要素
色彩的三要素： 色相，用来区分各种颜色，如红绿蓝等。 纯度，代表色彩的深浅。 明度，代表色彩的明暗。
色彩地位
色彩在汽车制造中的地位越来越重要： 色彩营销对汽车营销而言是十分重要的，利用色彩使产品和服务更有价值， 充分考虑消费者的情感和个体等方面。在对品牌进行设计以及提供产品服务时 ，将品牌文化展示出来。
消费7秒钟定律：通常人们在决定购卖商品买和不买之间做出的决定的时间。
车辆人机工程学ppt课件
车辆 人 机 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
工
程
学
百分位数
百分位数Pk将随机变量的总体或样本 的全部观测值分为两部分，有k%的观测 值等于和小于它，有(100- k) %的观测值 大于它。
百分位数是一种位置指标、一个界值。 人体尺寸用百分位数表示时，称人体 尺寸百分位数。
工
程
学
1.4 人机工程学的发展史
➢ 人机学的萌芽期：
《考工记》：“凡兵无过三其身。过三其身，弗能用也，而无己， 又以害人。”“故攻国之兵欲短，守国之兵欲长。”“凡兵，句 兵欲无弹，刺兵欲无蜎，是故句兵椑，刺兵抟。”“凡为弓，各 因其君之躬志虑血气。丰肉而短，宽缓以荼，若是者为之危弓， 危弓为之安矢。骨直以立，忿埶以奔，若是者为之安弓，安弓为 之危矢。”
车辆 人 机 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
工
程
学
“人机工程学” ➢ Ergonomics （欧）/工效学、人类工效学 ➢ Human Engineering（美）/人体工程学 ➢ Human Factors Engineering /人因工程学、人因学 ➢ Human Factors （美） /人因工程学、人因学 ➢ 人间工学(日） ➢ 工程心理学 ➢ 人机工程学、人机学、
车辆 人 机 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
工
程
学
人－机关系
➢ 人机系统功能分配研究：系统中人的功能与机
的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之 间的功能分配方法。
2024版《人机工程学》PPT课件
《人机工程学》PPT 课件•人机工程学概述•人体生理与心理特征•人机界面设计原理•工作场所人机工程学应用目录•办公环境人机工程学应用•交通运输领域人机工程学应用•总结与展望CHAPTER人机工程学概述定义与发展历程定义发展历程人机工程学起源于20世纪初的工业生产领域，随着计算机技术的发展，逐渐拓展到信息技术、航空航天、医疗等领域。
研究对象与范围研究对象研究范围学科特点及意义CHAPTER人体生理与心理特征人体生理结构简介肌肉系统循环系统通过收缩和舒张产生运动，维持姿势。
输送氧气和营养物质，排除废物。
骨骼系统神经系统呼吸系统构成人体基本框架，支持体重，保护内脏。
传递和处理信息，控制人体各种活动。
吸入氧气，排出二氧化碳，维持生命活动。
感觉知觉感觉与知觉的关系030201感觉与知觉特性分析认知过程及影响因素认知过程01影响因素02认知负荷03CHAPTER人机界面设计原理清晰易读色彩搭配手机屏幕汽车仪表盘符合人体工学控制器的形状、大小和位置应符合人体工学原理，方便用户操作并减少误操作的可能性。
功能明确控制器的功能应明确、直观，避免使用过于复杂或混淆的操作方式。
•反馈及时：控制器应提供及时的操作反馈，如声音、灯光等提示，帮助用户确认操作是否成功。
电脑鼠标游戏手柄界面一致性减少认知负荷个性化定制多通道交互人机界面优化方法探讨CHAPTER工作场所人机工程学应用1 2 3基于工艺流程的布局规划基于人体工效学的布局规划基于环境因素的布局规划工作场所布局规划方法论述设备选型与配置策略探讨设备选型原则根据工作需求、设备性能、经济效益等因素，选择适合的设备类型和型号。
设备配置策略根据工艺流程、设备功能、空间布局等因素，合理规划设备的布局和配置，提高设备使用效率和工作效率。
设备维护与保养建立完善的设备维护和保养制度，确保设备处于良好状态，延长设备使用寿命。
劳动强度评价方法采用主观评价、客观测量等方法，对员工的劳动强度进行全面、准确的评价。
车辆人机工程学考点及答案
1，人机功能分配的原则有哪些?笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，应分配给机器承担；而指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，则由人承担。
或：1）人能完成并能胜过机器的工作：发觉微量的光和声，接受和组织声、光的型式，随机应变和应变程度，长时间大量储存信息并能回忆有关的情节，进行归纳推理和判断并形成概念和创造方法等。
2）目前机器能完成并胜过人的工作：对控制信号迅速作出反应，平稳而准确地产生“巨大力量，做重复的和规律性的工作，短暂地储存信息然后废除这些信息，快速运算，同一时间执行多种不同的功能。
2为何要进行人体测量尺寸的修正？（1）必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为功能修正量（2）为了消除人们心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”和“过于接近时的窘迫感和不舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，涉及人的产品和环境空间设计，必须再附加一项必要的心理空间尺寸，即心理修正量3防止和减轻眩光对作业的不利影响，应采取的主要措施有哪些？(1) 限制光源亮度。
当光源亮度大于16×104坎德拉/米2时，无论亮度对比如何，都会产生严重眩光现象。
对眩光光源应考虑用半透明或不透明材料减少其亮度或遮住直射光线；(2) 合理分布光源。
应尽可能将眩光光源布置在视线外微弱刺激区，采用适当的悬挂高度和必要的保护角；(3) 光线转为反射。
光线经灯罩或天花板及墙壁漫射到工作场所；(4) 对于反射眩光，则通过变换光源的位置或工作面位置，使反射光不处于视线内。
此外还可以通过选择材质或涂色来降低反射系数，避免反射眩光；(5) 适当提高环境亮度以减少亮度对比。
4操纵器设计的一般人机学原则(1) 操纵器的尺寸、形状，应适合人的手脚尺寸及生理学解剖学条件。
人机工程学在车身设计中的应用
第四章人机工程学在车身设计中旳应用§4-1 概述人机工程学是近40年来发展旳一门新兴学科, 在车身设计中得到了大量旳应用。
一、人机工程旳概念研究对象: 人—机—环境系统旳整体状态和过程。
任务：使机器旳设计和环境条件旳设计适应于人, 以保证人旳操作简便省力、迅速精确、安全舒适, 充足发挥人、机效能, 使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。
研究范围:①人旳生理、心理特性和能力极限——能承受旳极限；②人机功能旳合理分派——充足发挥各自专长；③人机互相作用及人机界面设计；互相作用——运用信息显示屏和控制器实现人—机间信息互换旳过程；人机界面——使显示屏与人旳感觉器官旳特性相匹配, 使控制器与人旳效应器官相匹配, 以保证人、机之间旳信息互换迅速、精确。
④研究环境及其改善——温度、湿度、照明、噪声、振动、尘埃、有害气体等对人旳作业活动和健康旳影响。
以及控制、改善不良环境旳措施和手段；⑤研究作业及其改善——人从事体力和脑力作业时生理、心理变化, 由此确定作业时旳合理负荷及耗能量、合理旳作业和休息制度、合理旳操作措施→↓疲劳, 保障健康, ↑作业效率；⑥研究人旳可靠性与安全——工程系统日益复杂和精密, 操作人员面对大量旳显示屏、控制器, 轻易出现人为差错而导致事故发生。
→研究人旳可靠性及影响原因, 寻求减少人为差错, 防止事故发生旳途径和措施。
二、人机工程学与车身设计旳关系1.人机工程学旳研究目旳——要处理旳问题①怎样减少汽车旳多种物理性能对人生理、心理所产生旳影响；②怎样减少驾驶操作旳失误而导致旳事故。
2.在汽车工程中旳应用——对既有条件下驾驶汽车和乘坐汽车在生理、心理及社会等各方面进行大量记录与调查, 引入生理学、医学、心理学、人体解剖学、运动生物学、人体测量学、工程学、机械学、环境科学、信息工程、系统工程等学科旳观点和措施, 开展全面研究和分析→改善汽车旳多种性能。
目旳：为汽车设计、改善提供多种调查、改善、试验与分析成果, 使汽车更好地、尽善尽美地为人服务。
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按仪表的显示方式, 大体上可分作下列三类:
1. 指针式仪表 用不同形式的指针来指示有关参数或状 态。具体式样、形状和结构的差别很大。机动车辆上用 得最多的是指针运动型的仪表。
2. 数字式仪表 常用的有条带式数字仪表 (如机械式里 程表) 、液晶显示和数码管显示等。
3. 警戒用仪表 指示各种参数和状态是否处于正常范 围之内。它所指示的范围一般分为正常区、警戒区和 危险区三部分。当指针进入警戒区和危险区时,应及时 采取对策。
4. 追踪用仪表 专为追踪操纵而设置。追踪操纵是动 态控制系统中最常见的操纵方式, 其目的是通过人的 操纵使机器系统按照人所要求的或环境所限定的动态 过程工作。
对视觉显示装置的要求, 最主要的是使操作人员观察 认读既准确、迅速而又不易疲劳。
按所显示的信息量类型来划分, 视觉显示装置可分为 数字显示和模拟显示两大类。
模拟显示
数字显示与屏幕显示
数字显示的认读过程比较简单, 认读速度较快, 认读 准确度较高, 但不能给人以形象化的印象。
模拟显示恰恰相反, 它能给人以形象化的印象, 使人 对模拟量在全量程范围内所处的位置及其变化趋向一 目了然；对于测量的偏差量, 它不但显示偏差的大小, 而且显示偏差与给定值的相对关系(正或负,增或减)； 但其认读速度和准确度均比数字显示的低。
开窗式仪表显露的刻度少, 认读范围小, 视线集中, 认读时眼睛移动的距离短,因而认读起来迅速准确, 效果甚好。
圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度 盘；水平直线形优于竖直直线形。
刻度盘的形状
汽车使用的扇形仪表
刻度盘的大小
刻度盘大小与其刻度标记数量和观察距离有关。
刻度标记的数 量
刻度盘的最小允许直径/ mm
显示方式的类型
按信息传递的通道
视觉传递
听觉传递
触觉传递
显示系统的 工作条件参数
按所显示的参数
显示系统的 工作状态参数
显示系统的 输入参数
定量显示
显示系统的 输出参数
定性显示
警戒显示 （显示正常、警戒、危险）
按显示的形式
模拟式显示
数字式显示
屏幕式显示
视觉显示装置的功能和类型
视觉显示装置是人机系统中功能最强大、使用最广 泛的显示装置。视觉显示装置的功能, 是向操作人员提 供机器系统运行过程的有关信息, 使操作人员及时、合 理地进行操纵, 从而使机器系统按预期的要求运行, 完成 预定的工作。
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刻度和刻度线设计
刻度盘上刻度线间的距离称为刻度。 刻度的大小根据人眼的最小分辨能力来确定。人 眼直接读数时, 刻度的最小尺寸不应小于 0.6～l mm, 一般宜在 1～2.5 mm 间选取,必要时也可取 为 4～8 mm 。 若用放大镜读数, 最小刻度一般应 取为 1/f mm ( f 为放大镜的放大率)。 刻度的最小值还受所用材料的限制, 钢和铝的最 小刻度为 1 mm, 黄铜和锌白铜的最小刻度为 0.5 mm 。
读的显示器型式及与其相关的匹配条件(如颜 色、照明条件等)。
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指针式仪表的设计
刻度盘设计 刻度和刻度线设计
文字符号设计 指针设计
指针式仪表的颜色匹配
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刻度盘的形状, 常用的有圆形、半圆形、直线形、
扇形等。
按刻度盘与指针相对运动的情况, 有指针运动而刻 度盘固定、刻度盘运动而指针固定以及二者都运动 的三类 , 最后一类用得极少。
第4章 显示装置
13 显示装置的类型 2 指针式仪表的设计
63 图形标志设计 7 荧光屏显示
33 仪表板的总体设计 4 仪表的照明设计 5 信号灯设计
83 车辆驾驶员的眼椭圆 9 汽车后视镜设计 10 改善车辆视认性的途径
显示装置的类型
人机系统中, 显示装置的功能通过可视化 的数值、文字、曲线、符号、标志、图形、 图像, 可听的声波以及其它人体可感知的刺 激信号向 “人” 传递 “机” 的各种运行 信息。
机动车辆上使用最普遍的视觉显示装置, 目前主要还 是各种仪表和信号灯。
仪表
按功能 读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表 调节用仪表
按显示方式 指针式仪表 数字式仪表 图形式仪表
按仪表的功能, 大体上可分作下列五类:
1. 读数用仪表 指示各种参数和状态的具体数值, 要求 认读迅速、准确。其中以数字显示为最优(荧光屏显示 又比数码管显示更好), 圆形指针式仪表次之。
刻度大小要适宜，太小不利于认读，读数的准确度和 速度都低；太大则使刻度盘尺寸增大，不但不经济，而 且也使认读效果降低。
因此, 刻度盘尺寸过大或过小都不适宜, 应取使认读效 果最优的中间值。通常, 刻度盘认读效果最优的尺寸是 其对应的视角在 2.5°～ 5°范围内, 只要确定了操作者 与显示装置间的观察距离, 就能据此算出刻度盘的最优 尺寸。
应当注意, 设计开窗式仪表时, 为了有利于认读,应当 使刻度盘无论转到什么位置, 都能在观察窗口内至少看 得到相邻两个刻有数字的刻度线。
2. 检查用仪表 指示各种参数和状态是否偏离正常位 置, 要求突出指针位置, 使之清晰显目。以指针运动式 仪表为最优, 操作者一眼便可看出指针偏离正常位置的 情况。其设计要点是使指针在仪表面上显得十分突出而 引人注目, 为此在指针偏离正常位置的同时, 可使仪表 内部照明的颜色或亮度呈现一个明显的变化。
3. 图形式仪表 用图形来形象化地显示机器系统的运行 状态。
表 4-1 列出了模拟显示与数字显示式仪表的主要特性对比 情况。
视觉显示装置设计的人机工程学问题, 可概括为下列三 个方面: (1) 确定操作者与显示装置间的观察距离。 (2) 根据操作者所处的位置,确定显示装置相对于
操作者的最优布置区域。 (3) 选择有利于传递和显示信息、易于准确快速认
观察距离为500 mm
25.4
70
25.4
100
36.4
150
54.4
200
72.8
300
109.0
25.4 32.5 45.5 64.3 98.0 120.6 196.0
当刻度盘尺寸增大时, 刻度、刻度线、指针和字符都可 随之增大, 这样可提高清晰度；但却使眼睛的扫描路线 变长, 不利于认读的准确度和速度, 同时也使安装面积 增大, 布置不紧凑。