汽车人机工程学
汽车构造中的人机工程学与人性化设计
汽车构造中的人机工程学与人性化设计现代汽车作为人们日常交通工具之一，其构造中的人机工程学和人性化设计起着至关重要的作用。
人机工程学研究了人与机器之间的交互关系，旨在提高人们使用汽车时的舒适度、效率和安全性。
而人性化设计则强调根据人类行为和需求来设计汽车，以提供更愉悦的驾驶体验。
本文将探讨汽车构造中人机工程学和人性化设计的重要性以及相关的应用。
第一部分：人机工程学人机工程学是一门跨学科的科学，研究人与工作环境、工具、系统之间的交互关系。
在汽车构造中，人机工程学考虑到驾驶员与汽车之间的交互动作和信息传递，旨在提高驾驶员的操作效率、准确性和舒适度。
以下是人机工程学在汽车构造中的应用之一：1. 座椅设计：座椅是驾驶员与汽车之间最直接的接触点，其舒适性对驾驶员的体验至关重要。
人机工程学研究了座椅的形状、材质、调节功能等方面，以确保驾驶员在长时间驾驶中的舒适感和支持性。
2. 仪表板布局：仪表板是驾驶员获取车辆信息的重要工具。
合理的仪表板布局可以使驾驶员在驾驶过程中更容易获取所需信息，减少分散注意力的情况。
人机工程学研究了仪表板上的控制按钮、指示器位置等因素，使其布局更加合理化。
3. 操控装置设计：操控装置包括方向盘、刹车踏板、油门踏板等。
人机工程学考虑了驾驶员的操作习惯和便捷性，对这些操控装置的形状、尺寸和位置进行了研究，以提高驾驶员的操作感觉和精确度。
第二部分：人性化设计人性化设计关注驾驶员的需求和行为特征，将人的因素纳入汽车设计中。
人性化设计旨在提供更智能化、舒适化和便捷化的驾驶体验。
以下是人性化设计在汽车构造中的应用之一：1. 智能驾驶辅助系统：智能驾驶辅助系统通过采用先进的传感器和计算技术，实现自动驾驶、自动泊车、车道保持等功能，大大减轻了驾驶员的负担。
这些系统不仅能提高驾驶安全性，还能为驾驶员带来更轻松的驾驶体验。
2. 信息娱乐系统：人性化设计将考虑驾驶员对信息娱乐的需求。
例如，通过与智能手机连接，驾驶员可以在车内获取导航、音乐、电话等功能，从而提供更便捷的娱乐体验。
汽车机械制造的人机工程学设计
汽车机械制造的人机工程学设计人机工程学是指将人类的认知、生理、心理等因素融入到产品设计中，以提高产品的人机交互性和适用性。
汽车作为一种复杂的机械系统，其设计不仅需要考虑到安全、性能、经济等因素，还要注重人机工程学的原则，以满足用户的需求并提供良好的使用体验。
一、人机工程学在汽车设计中的应用1. 车内布局与控制面板设计在汽车设计中，人机工程学将考虑到驾驶员的舒适性和操作便利性。
合理的座椅布局、采用人体工程学设计的座椅形状，以及合适的控制面板布局，都能提高驾驶员的操作舒适度和工作效率。
2. 仪表盘和显示屏设计仪表盘和显示屏是驾驶员获取车辆信息的重要工具，其设计应根据驾驶员的视觉特性进行合理布局。
通过合适的字体、图标和颜色搭配，以及良好的亮度和对比度设置，能够提高信息的可读性和辨识度，从而减少驾驶员的视觉疲劳。
3. 方向盘和操纵杆设计方向盘和操纵杆是驾驶员与汽车直接接触的部分，其设计应符合人体工程学原则，以保证驾驶员操作的精准度和舒适性。
合适的形状、材质和手感能够提高驾驶员的操控感，并减少驾驶时的疲劳感。
4. 汽车座椅设计汽车座椅是驾驶员和乘客长时间坐在车上的支撑部分，其设计应考虑到人体工程学原则，以提供舒适的乘坐体验。
合适的座椅形状、支撑性和调节功能能够减少驾驶员和乘客的疲劳感，同时也提高了安全性。
二、人机工程学设计在驾驶安全中的应用1. 视觉警示系统人机工程学设计能够在汽车中应用一些视觉警示系统，如倒车雷达、盲区监测等，以提醒驾驶员注意潜在危险。
这些警示系统通常采用颜色、光线和声音等多重感知方式，以提高驾驶员对周围环境的感知和反应能力，从而减少事故的发生。
2. 音频提示系统在汽车设计中，人机工程学设计也可以应用音频提示系统，如导航系统的语音提示、前方车辆和行人的警报声等。
通过合理的音频设计，能够提供驾驶员更加直观和及时的信息反馈，从而降低驾驶员分心的可能性，确保行车安全。
3. 自动驾驶辅助系统自动驾驶辅助系统是近年来的热门研究领域，人机工程学设计在其中扮演着重要的角色。
汽车人机工程学
汽车人机工程学
汽车人机工程学是探讨人与汽车之间的互动的领域。
该学科重点强调通过设计舒适和安全的汽车内部空间，利用有效的操控技术，辅以科学的评估方法，使汽车驾驶最大限度地实现意图操纵，以便有效地满足个人和社会的需要，只有这样，汽车用户才能拥有更安全、更舒适的乘坐体验。
因此，汽车人机工程采用大量相关领域的设计思想，以及现代计算机的应用技术，来建立和改进汽车，以满足未来汽车人工智能快速发展的需求。
比如，由于道路状况的复杂性，由基于视觉的自动驾驶技术实现的汽车自主驾驶，必须解决对障碍物的精确检测、安全控制和决策驾驶路径等问题，以满足驾驶安全性和稳定性的需求。
另外，汽车人机工程还针对汽车安全系统提出了有效的分析与评估方法，旨在最大程度地发挥汽车安全系统的安全防护作用。
比如可以运用风险认知模型对驾驶行为进行分析，了解受劝导驾驶员的安全行为，以支持仿真分析和实验测试等措施来改善汽车的安全性。
未来，汽车人机工程将会带来更多可预期的发展，如自动驾驶技术、车载互联技术、智能交通系统等等。
汽车人机工程研究可以帮助我们设计更安全、容易使用的汽车，使汽车用户受益，提高汽车的安全性，减少社会的汽车事故损失。
综上，汽车人机工程是一个重要的学科，它不断为驾驶者和社会带来前所未有的汽车技术发展，改变我们汽车的使用体验，增强驾驶的安全性，减少社会对汽车事故的损失，进而提高汽车使用的安全性。
汽车人机工程学
THANKS.
自动驾驶对人机工程学的挑战
自动驾驶的安全性
自动驾驶技术的发展对人机工程学提出了新的挑战。如何确 保自动驾驶系统在各种路况和交通环境下的安全性和可靠性 ，是亟待解决的问题。
人机协同驾驶
在自动驾驶技术逐渐普及的背景下，人机协同驾驶将成为一 种新的驾驶模式。如何实现人车之间的顺畅交互，提高驾驶 的安全性和舒适性，是未来人机工程学研究的重点。
人机工程学在新能源汽车的应用
用户体验优化
新能源汽车在环保和节能方面具有优势，但同时也面临着续航里程、充电设施等 方面的挑战。人机工程学可以通过优化用户体验，提高新能源汽车的市场接受度 。
人机协同控制
新能源汽车的驾驶控制与传统汽车有所不同，人机工程学可以通过研究人车协同 控制，提高新能源汽车的驾驶安全性和舒适性。
车载娱乐系统
音频系统
01
提供高品质的音响效果，满足驾驶员和乘客的音乐、广播和电
影等娱乐需求。
视频系统
02
通过车载显示屏播放电影、电视节目和游戏等内容，增加行车
途中的娱乐性。
网络连接
03
提供车载Wi-Fi和蓝牙连接功能，方便驾驶员和乘客上网、听歌、
导航和语音通讯等。
汽车人机工程学挑战
05
与未来发展
汽车人机工程学原理
02
人体测量学
人体测量学定义
人体测量学是一门研究人体尺寸、形态、活动范围和生物 力学特性的科学，为汽车人机工程学提供基础数据。
人体尺寸测量
通过测量不同年龄、性别和地区的人体尺寸，为汽车设计 提供参考，确保座椅、方向盘、踏板等部件适应不同人群 的需求。
人体姿态与运动
研究人体在坐姿、立姿和运动状态下的姿态和运动特性， 为座椅、踏板和操作界面设计提供依据，提高驾驶的舒适 性和安全性。
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汽车人机工程学
人体尺寸与人体模型
• H点人体模型
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图1 H点人体模型
汽车人机工程学
人体尺寸与人体模型
• 汽车实际H点 汽车实际H点是指当H点三维人体模型按规定的步骤安放在汽车
座椅上时，人体模型上左右两H点标记连接线的中点。
☆ 汽车实际H点是与操纵方便性极坐姿舒适性相关的车内尺寸 的基准点； ☆ 汽车实际H点是确定眼椭圆在车身重位置的基准点； ☆ 汽车实际H点也是确定座椅参考点R（H点与R点重合）的基 准； ☆ 汽车实际H点的位置影响到驾驶员的手伸及界面。
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汽车人机工程学
上下车方便性
• 车门立柱倾斜度
图12 立柱与座椅相对位置推荐值
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图13 车门立柱对上下车方便性的影响
汽车人机工程学
上下车方便性
• 通道尺寸
☆ 影响上下车方便性结构主要是车门，座椅及车门槛。对于 前座的上下车方便性（图14、15）H130（前门槛至地面的垂 直距离）、H74（在方向盘中心平面内，方向盘到未压坐垫的 最小距离）、HY1（R点到前车门上沿的垂直距离）、L18 （前入口的足部空间，前门最大开度时门内边缘或在门槛之上 102mm的立拄与前座椅最小距离）、LX1（前车门X方向最大 开度）、LX2（前车门对角最小距离）起着最关键的作用。不 管车型大小，前门上下车尺寸都以驾驶员的要求为中心的，不 同级别的尺寸大小相当。推荐值如下：L18>450mm H130<400MM H74>150MM HY1>750mm。
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图3 驾驶员前方180 °内视野评价
汽车人机工程学
驾驶员视野设计
汽车人机学复习
仪表观察距离
L3与水平面的夹角 应该在30°范围内。 仪表盘平面到眼椭 圆中心的距离应该 在650~760mm之间 选取，对于普通家 庭轿车，建议取为 710mm左右。
仪表平面角度
仪表盘平面与直线L3 的夹角一般控制在90°±10°范围内
汽车人机工程设计辅助工具 汽车人机工程布置设计内容
1、汽车人机工程设计辅助工具
H点工具 眼椭圆 头廓包络 膝部包络 胃部包络 手伸及界面
H点工具
H点测量工具和H点设计工具，H点工具可用于 建立车内布置关键基准点和尺寸。
H点是人体身躯与大腿的连接点，即胯点。
汽车实际H点是指当H点三维人体模型按规定步骤安放在汽车 座椅中时，人体模型上左、右两 H点标记连接线的中点。表示 汽车驾驶员或乘员入座后的胯点关节点在车身中的实际位置。
只需要人体尺寸的第 50 百分位尺寸数据作为产品尺寸
III型产品尺寸设计 设计的依据之设计任务，称为Ⅲ 型产品尺寸设计，也
称 折中设计。
满足度
所设计的产品或工程系统，在尺寸上能满足 的合适使用者的人数，占特定使用者群体的 百分率，称为满足度。
I型产品尺寸设计
应将满足度取为98%，应选用第99百分位和第1百分位 的人体尺寸数据作为尺寸设计上、下限值的依据。
•786-99G>L53，HR基准面位于SgRP处 •786-99G<L53，HR基准面位于AHP后方786-99G处 •L53：AHP到SgRP的水平距离
2、汽车人机工程布置设计内容
•踏板布置 •驾驶员H点布置 •转向盘布置 •仪表板布置 •手操纵杆布置 •驾驶员视野设计 •后排乘员空间布置 •头部空间布置 •宽度方向乘员布置 •后视镜布置
人机工程学在汽车设计中的应用
人机工程学在汽车设计中的应用近年来，汽车设计越来越注重人机工程学的应用，因为人是汽车驾驶者的主要组成部分。
而人机工程学是一门关于人机交互的科学，它的应用可以让汽车更加符合人类的使用习惯和心理需求。
本文将讨论人机工程学在汽车设计中的应用。
一、座位设计座位是汽车中最接近人体的部件之一，因此座位设计对于提高汽车乘坐舒适度非常重要。
人机工程学专家研究发现，座位设计需要考虑到身体的支持和减压，颈部和腰部的支撑以及舒适度等因素。
针对这些需求，现代汽车座椅是由一系列名为“智能位”的部件组成的。
它们被设计为可以调节角度、位置和硬度等参数，以适应不同驾驶人员的身体形态和习惯。
通过这些设计，座椅不仅可以提供足够的支持和舒适度，而且还可以减少长途驾驶者的疲劳程度。
二、方向盘设计方向盘是汽车驾驶者手部接触最频繁的部位之一，因此方向盘的设计对于提高驾驶者的操控性非常重要。
人机工程学专家的研究发现，方向盘的直径和厚度应该与驾驶者的手部大小和力量相匹配。
同时，方向盘的表面应该具有足够的摩擦力，以保证驾驶者可以牢固地掌握方向盘。
为此，现代汽车方向盘的设计采用了多种材质和形状。
例如，一些高档车型采用了真皮和木材等材质，以增强手感和美感。
而一些经济车型则采用了橡胶和硅胶等材质，以提高摩擦力和减少手部疲劳。
三、控制台和娱乐设备设计控制台和娱乐设备是汽车中驾驶者接触最频繁的电子设备之一。
它们的设计应该符合人类的使用习惯和心理需求。
据人机工程学专家的研究，控制台和娱乐设备的操作应该简单、直观和易于理解。
为此，现代汽车控制台和娱乐设备采用了大尺寸、高分辨率的触摸屏设计，以便驾驶者可以轻松地控制车辆的各项功能。
在操作流程方面，控制台和娱乐设备的设计应该是线性的，以便驾驶者可以一目了然地找到目标功能。
此外，在语音交互等方面的应用也越来越广泛。
四、其他人机工程学设计除了上述部分，人机工程学在汽车设计中的应用还包括：1.可见性设计：例如，汽车A柱的设计应该尽可能小，以增强驾驶者的前方视野。
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
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场
。
倒车雷达对于躲避后方障碍物避免发生碰撞
是很好的警示设备，摆放在仪表台上的显示屏
倒
随时显示着与车后物体的距离，但是许多司机
车
的驾驶习惯还是转过头去一边观察后方情况，
雷
达
一边操控汽车，这也就无暇顾及显示屏的数据
。而且，提示的蜂鸣音又不能准确地标示出实
际距离，令人放心地倒车。
友福汽车服务公司向大家推荐的一款会说
A 要用来防止汽车在起步、加速时车轮的滑转，保证汽 S 车的加速过程中的稳定性并改善在不良路面上的驱动 R 附着条件。驱动力调节装置又称电子防滑系统，它还 系 统 可以使无差速锁的汽车在冰雪路面和泥泞道路上起步
并改善其通行能力，还可能防止在车速较高并通过滑
溜路面又转弯时汽车后部的侧滑现象。
牵
引
在汽车工业发达的国家，巨大的人力、财力 、物力不断投入到汽车安全性的研究领域，并 制定了大量相关的汽车安全性标准，如国际标 准(ISO)欧共体标准(ECE)、联合国欧洲经济委 员会标准(EEC)以及各个国家标准(其中美国联 邦机动车安全标准FMVSS及日本的汽车安保 基准颇具影响)。
尽管世界各地的安全标准千差万别，但由于 汽车工业的国际化特征，汽车大国之间通过双 边及多边的合作不断对汽车安全标准、法规加 以协调、整合，使该领域的国家边界日益模糊 。经过近几十年，尤其是进入90年代以来的发 展，未来汽车安全的新概念已大致形成
一、汽车主动安全技术
过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统 ，如设置安全带、安全气囊、保险杠、吸能装 置等。
现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全 设计，使汽车能够自己“思考”，主动采取措 施，避免事故的发生。
在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在 车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷 达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进 行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等 易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶 者提供车体周围必要的信息，并可自动采取措 施，有效防止事故发生。另外，在计算机的存 储器内还可储大量有关驾驶者和车辆的各种信 息，对驾驶者和车辆进行监测控制。
根据日本政府“提高汽车智能和安全性的高
级汽车计划”，由日本丰田公司研制成功的“
丰田高级安全汽车”即具有驾驶者困倦预警系
统、轮胎压力预报系统、发动机火警报警系统
、车前灯自动调整系统、拐角监控系统、汽车
间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自
动制动系统、SOS停车系统、灭火系统，以及
各向气囊系统等，其中有些单项设备已投放市
牵引力辅助系统是建立在ABS的功能基础上
力
的，它使 ABS 不仅在制动过程中维持牵引力的
辅
控制，而且在加速过程中也能发挥牵引力控制
助
的作用。它的基本组件与四轮ABS的相同。
系
统
牵 引 力 辅 助 系 统
新的悬架系统是随着计算机技术在车辆三维构型模 拟中的应用来满足顾客对转向、操纵性、乘坐舒适性 和其他性能的要求而产生的。
话的“倒车雷达”很好地满足了大家的需求。
倒
尤其解决了新手倒车时的畏惧心理，真人语言
车
提示随时将车后空间距离读报出来，既准确又
雷 达
方便，完全可以在语言提示下放心地将车停放
入位，一旦进入危险距离范围内，语言提示用ห้องสมุดไป่ตู้
急促的声音告诉你“停车”、“停车”，这时
踩下刹车踏板就可以避免撞车的危险。
此产品主机为智能微电脑控制，采用多重
汽车人机工程学
➢汽车主动安全技术 ➢汽车被动安全技术 ➢汽车碰撞试验 ➢C-NCAP新车评价规程
汽车安全是汽车设计的重要内容，也是人们 最为关心的问题之一。
汽车诞生和发展的百余年来，汽车安全一直 受到汽车制造企业、汽车消费者以及各国政府 的普遍重视和关注。汽车发展的历史同时也是 汽车安全性能不断提高的历史。
盘 式 制 动 器
ABS、BAS、EBS 和 ASR
自80年代后期以来，汽车技术的最大成就之 一，就是汽车制动防抱死系统（Anti Blocking System，简称ABS）的实用并在此基础上发展 了制动辅助系统BAS、电子制动系统EBS和驱动 力调节装置ASR。
A
ABS 系统对于汽车在各种行驶条件下的制动
测
上减速停车，检查或更换轮胎，这大大地避免
仪
了因爆胎造成的交通事故
盘
60年代汽车工业引进盘式制动器给汽车制
式
动技术带来了飞跃性进步。盘式制动器不仅能
制
提供更短的制动距离，而且在各种制动条件下
动
都具有更加连惯的制动性能。现在，许多汽车
器
制造商都提供四轮盘式制动器，而且现在的盘
式制动器具有更强的制动性能。
悬
架
悬架的电子控制系统能够根据汽车的瞬时驾驶条件
系 自动调节悬架组件的性能，即通过各种传感器对汽车
倒
防误报技术，广角多探头超声波扫描，蓝屏液
车
晶显示，360度自由转换，不需要语音提示时，
雷 达
可将音量关闭，依靠液晶显示屏提供倒车距离
信息。
倒 车 雷 达
轮
友福公司还推出了轮胎防爆监测仪；安装
胎
于轮胎内的感应器将胎内温度和气压的数据随
防
时发射到置于仪表台上的显示屏中，一旦超过
爆 监
安全数值，监测仪会发出报警声音，提示你马
A
会被抱死，ABS 就没有机会发挥作用，从而达
S
不到预期的效果。
系 统
为此，汽车工程师们设计了制动辅助系统
BAS（brake-assist-system），即让现有的
ABS具有一定的智能，能测出驾驶者的紧急制
动并让ABS工作。
传统的汽车制动系统管路长，阀类元件多。对
E
于长轴距汽车或多轴汽车或汽车列车来说，气体
B
传输路线长，速度慢，常产生制动滞后现象，导
S
致制动距离增大，安全性能降低，而且制动系的
系
成本也比较高。如果将制动系的许多阀省去，制
统
动管路以电线代替，用电控元件来控制制动力的
大小和各轴制动力的分配，便是汽车的电子制动
系统 EBS（Electronic Braking System）。
驱动力调节装置 ASR（Antispin Regulator）主
B
效能及制动安全尤为重要，特别是紧急制动，能够
S
充分利用轮胎和路面之间的峰值附着性能，提高汽
系 统
车抗侧滑性能并缩短制动距离，充分发挥制动效能
，同时增加汽车制动过程中的可控性。
ABS 能缩短制动距离，并能防止车辆在制
动时失控，从而减少事故发生的可能性。但如
B
果采用点刹的办法或制动不够有力，车轮就不