汽车人机工程学-10
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。
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
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。
汽车人机工程复习资料
汽车人机工程复习资料1.人机工程学的英文名字是什么?答：Ergonomics2.作业场所光照有几种方式？答:有天然采光和人工照明两种方式.后者又有一般照明、局部照明、混合照明三种形式.3.室内设计中，应如何安装水银灯才能让人舒适?答：24％的人对于安装在水平视线以上21度的水银灯感到舒适,90%对31度的水银灯感到舒适。
4. 汽车视野设计中一般以什么为依据？答：静视野5。
汽车人机工程学研究的内容是什么？答：汽车人机工程学是把人机系统作为统一整体来研究，创造最适合人的汽车操控设备和作业环境。
6.在显示装置—人-控制装置链条中，哪部分的能力最关键？答:控制装置7。
指针式模拟显示要提供哪些内容？答：除提供定量信息外，还要表示汽车稳定状态，并给出给出检测信息等。
8. 数字、字母、几何形状、位置和色彩这几种常用视觉编码方式中，哪种最为有效?哪种效率最低？答：数字和色彩编码最为有效，位置方式的效率最低。
9。
报警采用什么方法最好？答:变频方式10. 显示器布局中的主要问题有哪些？答：有最佳认读区域和仪表配置方法两个问题11.在日本人机工程学称为什么?答：人间工学12.人机工程学大发展的第二阶段是在什么时期？答：第二次世界大战期间13.下列哪个命名为我国普遍采用的学科名?答：人类工效学14.我国男性成年人是指什么年龄段？答：18～6015。
在水平面内双眼视区大约在左右多少度以内？答：60°16。
人能听到的声音频率是多少Hz?答：20～2000017.大脑皮质的连络区中哪一区是接受、加工和储存信息的联络区？答：第二区18.视网膜能可以分辨出多少种颜色?答：18019。
请简述人机工程学的主要研究内容.答：人机工程学主要由研究和实验，应用和工程两个研究方向构成，其主要内容包括：（1）人的特性的研究:人体尺寸及人体测量技术，人体的力学性能。
人的劳动生理功能,劳动中人的心理过程，人的信息传递能力，人的可靠性，人员的选拔和培训，人的动作时间研究及人体模型等.（2)机的特性研究：信息传递技术，操纵控制技术，安全保障技术，动力学仿真技术及宜人化技术。
汽车的人机工程学
汽车的人机工程学汽车驾驶座椅布置设计H 点人体模型中的H点是人体身躯与大腿的连接点,即跨点(Hip Point) ,它是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内尺寸的基准点。
驾驶员以正常姿势入座后,其体重的大部分通过臀部由座椅和坐垫来支撑,一部分通过背部和腰部由靠背来承受,另一部分通过左右手作用于方向盘上。
在这种特定的约束坐姿下,驾驶员在操作时身躯上部的活动必然是绕过实际H 点的横向水平轴线的转动。
人机工程学专家从多方面研究表明为了减轻驾驶员驾驶时的疲劳,驾驶员身体各部分之间的夹角应当保持在某一合理的范围之内, 这些角度称为舒适角(见图1 )H 点的分布区域的约束条件有如下几方面:( 1 ) 下肢舒适性约束：以驾驶员下肢的关节角度的舒适性作为约束来计算H点分布区域。
( 2 ) 上肢舒适性约束：以驾驶员上肢的关节角度的舒适性作为约束来计算H 点分布区域。
( 3 ) 视野约束：以保证驾驶员视野舒适性为约束条件计算H 点分布区域。
根据人体关节与驾驶室之间的几何关系,推导出舒适角计算公式, 以舒适角在舒适范围内和方向盘与身体不发生干涉为约束条件,确定合理的跨点高度、座椅水平调节量、靠背椅调节范围和方向盘位置及倾角, 然后利用计算结果绘制驾驶员上下视野极限,进行校正,找到合适点, 如图2 所示。
驾驶员在驾驶室中的坐姿几何关系如图3 所示。
A 点为驾驶员的脚和地面的接触点, B 点为人的膝关节点, C 点为人的肩关节点, H 点为人的胯关节点, D 点为人的肘关节点, E点为人的腕关节点, F 点为方向盘的中心,α1 为小腿和脚的夹角,α2 为大腿和小腿的夹角,α3 为大腿和躯干的夹角,α4 为躯干和铅垂线的夹角,α5 为大臂和小臂的夹角,αk 为大臂和躯干的夹角, X 为踏板和胯关节点距离, Z 为胯关节点的高度, L 为转向杆的长度, XE 和ZE 分别为腕关节到转向器的水平和垂直距离, XF 和ZF 分别为方向盘中心到转向器的水平和垂直距离,αF 为转向杆和水平线的夹角,人体尺寸对于特定的百分位是常量。
汽车人机工程学ppt课件
驾驶员视野设计
v 前方视野 ☆ 驾驶员前方180º范围内直接视野：在通过V1的水平面下方 和通过V2的三个平面(三个平面都和水平面向下成4°夹角，其 中一个平面垂直于Y基准平面，另两个平面垂直于X基准平面) 上方的范围内，除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后 视镜和风窗玻璃刮水器等造成的程学是20 世纪70 年代初迅速发展起来的一门新兴学 科,它从人的生理和心理出发,研究人-机- 环境相互关系和相互 作用的规律,并使人—机系统工作效能达到最佳。在汽车车身设 计中应用人体工程学,就是以人(驾驶员、乘客) 为中心,研究车 身设计(包括布置和设备等) 如何适应人的需要,创造一个舒适的、 操纵轻便的、可靠的驾驶环境和乘坐环境, 即设计一个最佳的人 —车—环境系统。
上下车方便性
v 车门立柱倾斜度
☆ 考虑上下车方便性，首先要考虑的是车门立柱是否符合要 求，下面图12给出了前座不能翻倒的轿车车身与座椅相对位 置的推荐值。当立柱倾斜度过低或者为0时，前后座入座都会 不舒适，如果将门立柱往后倾斜适当角度，则可以大大改善入 座离座的方便性，参考图13所示。
上下车方便性
上下车方便性
v 通道尺寸
☆对于后座的上下车方便性(图14、15)， H131 (后门槛至 地面的垂直距离)、 HY2 (R点到后车门上沿的垂直距离)、 L19 (后入口的足部空间，后门最大开度时内边缘或在门槛之 上102mm的立柱与前座椅最小距离)、 LX1 (前车门X方向最 大开度)、 LX2 (前车门对角最小距离)、 LX3 (后车门X方 向最大开度)有直接影响。一般而言，高度方向上的上下尺寸 不因级别而异，而长度方向的尺寸则因级别的不同而有不同的 要求，级别越高，尺寸越大。推荐值如下：L19>250mm H131<400mm HY2>750mm 。
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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
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
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
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
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
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
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
话的“倒车雷达”很好地满足了大畏惧心理，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
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
汽车安全技术
➢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。
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。
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
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。
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。
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
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