整车总布置中的人机工程
人机工程学在车身设计中的运用
以5％和95％百分位的人 体尺寸确定车身室内各部件
的相对位置关系，而驾驶员
座椅的调节行程应能保证：
当座椅调整至最前端时，能 满足5％百分位的人体尺寸要 求；当座椅调整至最后端时， 能满足95％百分位的人体尺 寸要求
布置设计能满足从5％到95％百分 位之间的人体尺寸要求，即符合90％的 使用对象
《人机工程学在车身设计中的应用》
车身设计中，驾驶员的各种操纵装置应布置在人体 的操纵范围内，并使其驾驶操纵处于最佳的动作和施力 状态
《人机工程学在车身设计中的应用》
4.1 手的操纵范围
手的操纵范围是车身设计中确定方向盘、综合操纵杆、 各种控制按钮、开关键等的必要条件
研究
驾驶员的手伸及界面
人体工程学的手操纵范围中心
汽车室内手操纵装置和操纵钮键的布置
垂直距离
踵点位置 驾驶员人体模型布置 驾驶员人体设计H点位置
人体布置的轮廓形状曲线 座椅靠背的压缩量 座椅靠背的厚度
驾驶员座椅水平及垂直调节量
前座舱布置空间的后部设计界限
■考虑室内长和高设计指标,协 调空间大小与驾驶姿势的关系 ■比较三种百分位人体布置的 各关节角度变化和坐姿位置变
？人体伸腿空间
化的情况，确定各H点位置和
标准ISO4513适于下列尺寸范围的车身
座椅靠背角
5°～40°
最后H点到踵点的垂直距离 127mm～457rm
座椅垂直102rm～165mm
最后H点到踵点的水平距离 ≥508rnm
确定眼椭圆的方位角: 眼椭圆的空间位置是倾斜的，在侧视图上 的眼椭圆倾角为－6．4° (长轴前低后高)； 在俯视图上的眼椭圆倾角为5．4° (长轴向 右偏转)
注意: 车身设计应使实际H点位置完 全反映设计的H点位置,只有这样驾 驶员入座后,其驾驶姿势才能是室内 布置设计姿势的反映，即保证舒适 驾驶
试谈人机工程在汽车总布置设计中的应用
试谈人机工程在汽车总布置设计中的应用摘要：汽车总布置设计是一个多学科、多专业的工作，主要包括车身结构设计、总体布置设计、零部件布置设计以及电器电子设备布置设计等，涉及到的学科有机械、计算机、信息和数学等。
在汽车总布置设计中，人机工程的应用能有效避免传统的设计方法所带来的不足。
传统汽车总布置设计主要以人为中心进行设计，但在人机工程应用过程中，由于缺乏对人和人与机器之间相互关系的了解，导致在总布置方案的决策阶段所考虑的因素过于片面和主观，使人机工程在汽车总布置方案决策阶段没有发挥应有的作用。
所以，本文以人机工程在汽车总布置中的应用为切入点进行分析，并针对其中存在的问题提出相应的对策。
关键词：人机工程；汽车总布置；设计；应用人机工程主要是研究人与机器、环境之间的相互关系，并力求使人在使用机器时，对周围环境不产生有害作用。
汽车作为一种商品，必然要考虑到市场需求和经济效益，作为汽车生产厂家，不仅要注重技术水平的提高，更应该注重产品的质量。
由于我国的汽车起步较晚，所以在汽车设计过程中也存在着一些问题。
尤其是在人机工程方面，还不能完全满足消费者的需求，因此需要汽车生产厂家在设计过程中引入人机工程理念，以此提高产品质量。
1.人-机匹配人-机匹配指的是汽车总布置设计中要根据人的生理、心理特点，将人与汽车的关系进行有效匹配。
只有这样才能使汽车各部分之间相互协调，才能让人坐得舒服、坐得安全、用得方便，最终提高汽车整体性能。
具体来说，首先在进行汽车总布置设计时，需要对驾驶员进行身体尺寸方面的测量，以保证其与驾驶员之间的位置关系，从而确保驾驶员的操作舒适性。
其次在进行汽车总布置设计时，还需要对汽车座位的尺寸进行设计，使其能够满足驾驶员的身体特征。
最后还需要对汽车驾驶座椅和驾驶视野进行设计，这也是人-机匹配中最重要的一部分内容。
在汽车总布置设计过程中，必须要根据以上内容进行合理搭配，并且在具体操作过程中还需要尽量使人-机匹配性达到最佳状态。
人机工程在汽车总布置设计中的应用
作者简介:张 冰(1971—),工程师,主要从事整车系统集成,整车总体设计工作。
收稿日期:2004-04-30人机工程在汽车总布置设计中的应用张 冰(柳州五菱汽车有限责任公司技术中心,广西柳州 545007)摘要:探讨总结人机工程在汽车总布置设计的应用,同时阐述了总布置中的一些概念和定义,并给出了相关的标准和参考值,可为新产品的开发和技术改进提供参考和帮助。
关键词:人机工程;汽车;总布置;应用中图分类号:U 46 文献标识码:B 文章编号:1672-545X (2005)03-0051-041 人机工程的概况 人机工程是从20世纪50年代开始迅速发展起来的新兴边缘学科,它是从人的生理和心理特点出发,研究人、机、环境相互关系和相互作用的规律,以优化人—机—环境系统的一门学科,其目标是让人在使用机械的过程中感到“安全、健康、舒适、高效”。
在汽车的开发设计中,人机工程设计与车内空间的确定占有重要地位,必须根据新产品的实际情况,进行合理的布置设计。
这不仅关系到有效利用车内空间及提高乘用舒适性,而且会影响整车、内外造型和尺寸参数,进而会影响整车性能和市场竞争力。
而要获得人性化并贴近用户的最优化设计结果,就必须运用人机工程的设计方法程序。
在我国,由于没有合适的人体数据及工具且缺乏设计经验,尚未形成清晰有效的汽车人机工程设计方法。
2 汽车人机工程设计的基本内容211 汽车人机工程设计的任务与要求 汽车的设计开发,必须围绕以人为中心的人性化前提展开。
因此,汽车人机工程设计的任务就是开发出使驾驶者感到操纵方便、高效、不易疲劳,使乘坐者感到舒适、安全的汽车产品。
由于驾驶者身材各异,而一种汽车的布置尺寸只有一种,要使一种操纵件的布置能最大限度地满足不同身材驾驶者的手脚伸及性与姿势舒适性的要求,必须对人机工程进行仔细研究。
例如,同是操纵油门踏板,高个子驾驶者比矮个的座椅要靠后一些,但他们的手臂和腿的长度相差并不大,因此,高大的男人比娇小的女人更不易触到仪表板(如图1)。
汽车总布置设计-人机工程
校核内容
驾驶员SAE95%人体坐姿舒适性校核 后排乘员SAE95%人体坐姿舒适性校核 驾驶员SAE5%人体坐姿舒适性校核
引用标准
SAE J1100-2005 SAE J826-2002 SAE J4002-2005 SAEJ1517-1998 SAE J1052-2002 Motor Vehicle Dimensions（汽车尺寸） H点机械和设计工具规程和规格 H点机械和设计工具规程和规格 驾驶员选择的座椅位置 汽车驾驶员及乘员头部位置
E点
“E点”指驾驶员眼睛的中心，用于评估A柱妨碍视野的程度。
直接视野视点
参考IDG标准，用于校核A、B、C柱直接视野障碍角度的视点，相对驾驶员R点的坐标为 （0，0，635）。
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四、人体坐姿校核
校核目的
在整车布置设计的过程中,为了能尽量降低驾驶员的疲劳程度,通过对人体的生理结构进行研 究而得到人体的舒适驾驶姿势，这是在总布置设计中必须遵守的依据，同时本着提高车内 空间利用率、满足外造型和整车尺寸原则，进行人性化的最优化设计。
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三、人机工程关键硬点定义
眼椭圆大小
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三、人机工程关键硬点定义
眼椭圆位置
其中：具有离合踏板时t=1，无离合踏板时t=0 L1：加速踏板参考点（PRP）X坐标 L6：速踏板参考点到方向盘中心水平距离 H30：R点到踵点垂直距离 W20：R点Y坐标 H8：驾驶员踵点（AHP）Z坐标
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三、人机工程关键硬点定义
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四、人体坐姿校核
驾驶员SAE5%人体坐姿舒适性校核 轿车驾驶员人体坐姿舒适推荐值
代码 尺寸名称 舒适参考范围 250-405 —— 20-30 95-115 —— 100-145 87-110
汽车人机工程-总布置
5 如何进行总布置设计
5．１ 总布置设计的三段式程序 5．２ 汽车参数的确定
汽车设计不是从零开始
市场报告 市场调研 以前的设计积累 对比车型 Competitive Vehicle 的分析评价 文献、报告、样本等信息的搜集 计算 对比计算的重要性 设计说明书及计算书 5．３ 汽车的分类 －法规性分类 GB/T15089-2001(代替1994) 与ECE R.E.3等效，增加了G类车 美国FMVSS，小客车、大客车、多用途汽车（MPV）、卡车。 越野汽车 军用汽车 －设计性分类 SAE J1100 汽车尺寸，为统一汽车空间尺寸的比较进行分类 －其他分类 术语及定义 GB/T3730.1-2001，市场的分类
总布置设计的特征
－ 目标明确 目标市场 /目标用户/目标售价/ 目标车型（包括技术目标）/其他目标
设计思想Design Philosophy 的确立
－ 多方案
方案可能是排他的也可能是互补的
－ 有约束 技术的 /经济的/ 法规的 /环境的/部件货源（供应商） 设计原则Design Criteria 的确立
黄 牌
N1
GVW≤3500kg，载 货 3500kg＜ GVW≤12000kg， 载货 GVW＞12000kg， 载货
—— 蓝 牌 中型以下载货汽车。 货车：GVW＜4500kg ，车身长度＜6m；
C1
小型、微型载客汽车以及轻 型、微型载货汽车；轻、小、 微型专项作业车
N2
——
中型以上载货汽车。 货车：GVW≥4500kg ，车身长度≥6m；
技术协议签订
典型产品技术参数对比分析 典型产品技术平台分析
造型趋势研究
市场可行性研究
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造型结果 检查评审
信息时代人机工程在汽车总布置设计中的应用探讨
信息时代人机工程在汽车总布置设计中的应用探讨摘要“以人为本、以人为中心”是当前汽车设计的重心，汽车设计追求的目标和主题是汽车的舒适性、安全性。
而安全性与舒适性与人息息相关，所以，人机工程学在汽车总布置设计中的应用得到了越来越多的关注。
人机工程学的基本目标是设计的零件能实现用户（司机）和零件（车辆）之间的最佳配合，以这样的方式改善用户的安全性（免受危害、伤害和损失）、舒适性、方便性、高性能和高效率（生产力或日益增加的输入/输出）。
关键词人机工程；汽车总布置设计；应用前言在汽车设计开发过程中，人机工程设计发挥着重要的作用。
在进行汽车设计时，设计人员必须根据汽车的市场定位，进行合理的空间布置设计。
这不但关系到车内空间的有效利用及提高乘员乘坐的舒适性，并且会影响整车、内外饰的尺寸参数，进而影响整车性能降低了产品的市场竞争力。
因此，要获得人性化的汽车产品就必须使用人机工程学进行设计。
同样，在汽车制造过程中的作业方式、作业环境也与人机工程息息相关。
1 人机的含义“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素，研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中，家庭生活中和闲暇时间内怎样统一考虑工作效率，人的健康，安全和舒适等问题的学科。
”人是指操作者或使用者，机泛指人操作或使用的物，可以说一个产品也可以是一个工作空间、一份用户手册甚至是一个软件界面，所有的人造物都可以看作是——机的概念；环境是指人、机所处的周围环境，作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等。
人——机——环境系统是指由共处于统一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人-机系统[1]。
2 车辆工程领域的人机工程学研究2.1 机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化匹配机动车辆驾驶操纵系统是一种有驾驶员参与的反馈控制系统，其人机界面是典型的第一类人机界面。
这类人机界面的优化匹配问题，在人机工程学领域最具有代表性，是人机工程学应当研究和解决的基本技术之一。
汽车总布置人机工程学 ppt课件
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9、踏板布置校核
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10、上下车方便性校核
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5、人体坐姿校核
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6、视野校核
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8、手伸及界面校核
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9、踏板布置校核
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6、视野校核
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关于人机工程在汽车总布置设计中的应用分析
１ 人机工程的具体含义和其涵盖的内容
人机 工程 又叫 人文 ［程 ，它是 接于 人体 需求 而产生 的一种 新兴学 科 ， 人机工程 主要 为 了 人 体 的 心 理 和 生 理 的 舒 适 性 做 出 机 械 部 件 与 人 类 使 用 工具 的 规 范性 调 整 。 它 仅 汽 车 领 域 使 用 广 泛 ， 更 庄 人 文 领 域 、装 修 领 域 、 航 天领 域 等 方 面均 具有 广 泛 的 应 不 长 ， 所 以 我 们 对 人机 丁程的理 解和具 体实践 还具 有 一定 的缺 陷 ，这 就需要 我们 对此加强 思考 。首先
２ 在 汽车 总布 置设 计 中人 机工 程主 要 涵 盖 的 方 面
２．１ 对 汽 车 人 机 工 程 设 计 工 作 中 主 要 任 务 和 相 关 要 求 的 简 要 分 析
任汽 车设计 中首 先就是 安以 人为核心 ， 让 人 感 到 舒 适 和 放 松 ，其 次 才是 汽 车 的性 能 和 质量分析 ，这就 是人机 工程在 汽车 设讣 工 作 【１ｌ最主要 的任 务。首先 往座椅 的设 计 卜， 座椅 的设计 首先要 满足 人文精神 的要求 ，不 能 奇形怪 状 ，不 能 为 了节 省预 算 而 以次 充 好 ， 不 能 为 了 突 出 造 型 设 计 而 违 反 人 体 ＿＿【＝ 程 学 的 理 论 。 更 不 能 为 了 突 出功 能 的 强 大 而 影 响 了整 个 座 椅 的 乘 坐 舒 适 性 。 其 次 就 是 在 汽 车内 部空 间设计 上，汽车 内部空 间 首先 要 满 足人 体活动 的需求 ，不能 为节省 汽车体 积 而 压缩 驾驶 员活动的空 间 ，因 为窄 问 一旦 狭
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按GB11556-1994的要求，求出前视野的A区和B区：
A区域是下述从V点（即指V1和V2点，见GB115621994中3.5.1所述）向前延伸的4个平面与风窗玻璃外 表面相交的交线所封闭的面积。 1) 通过V1和V2点且在X轴的左侧与X轴成13º角的铅 垂平面； 2) 通过V1点，与X轴成3º仰角且与Y轴平行的平面； 3) 通过V2点，与X轴成1º俯角且与Y轴平行的平面； 4) 通过V1和V2点，向X轴的右侧与X轴成20º角的铅 垂平面。 B区域是指由下述4个平面所围成的风窗外表面的面积 ，且距风窗玻璃透明部分面积边缘向内至少25mm， 以较小面积为准。 1) 通过V1点，与X轴成7º仰角且与Y轴平行的平面； 2) 通过V2点，与X轴成5º俯角且与Y轴平行的平面； 3) 通过V1与V2点，在X轴的左侧与X轴成17º角的铅 垂平面； 4) 以汽车纵向中心平面为基准面，且与3）所述平面 对称的平面。
区
度
视
野
四、视野检查
①前方180°视野
GB 11562-1994 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法
四、视野检查
②玻璃透明区
GB 11562-1994 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法
四、视野检查
③A柱盲区
GB 11562-1994 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法
四、视野检查
④雨刮区域 GB 15085－1994 汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器的性能要求和试验方法
五、上下车方便性检查
整车总布置中的人机工程
目录
时间流程 整体概括 布置关联性 输入 空间布置 人机工程 标准检查 输出
时间流程 设计阶段
概念设计
验证阶段
项目管理
主观评价
校核阶段
总布置设计 工程设计
整体概括
仪表 车身尺寸 转向盘 换挡杆
踏板 手刹制动 安全带 座椅
输入
C级车
后视镜
人机工程 B
整车标准 检查
二、人机工程相关定义
百分位
百分位是人体工程学中常用的一个术语，举如下例子来说明百分位的意义： 美国男性成年人第5百分位的身高为1648mm，它表示有5%的人的身高低于此 值，所以第5百分位的身高代表矮小身材；第50百分位的身高为1778mm，它表 示有50%人的身高低于1778mm，另有50%人的身高高于此值，所以，第50百分 位对应的身高就是平均身高。同理，第95百分位的身高代表高大身材。在设计 中，一般选用的人体范围是从第5百分位到第95百分位，这样的设计结果可满足 90%的使用对象。 同时，根据设计对象的结构特点和设计参数来选用适当百分 位的人体模板。通常，确定外部尺寸，如手臂活动的可及范围、脚踏板的位置等 ，宜选用小身材的人体模板（如第5百分位）；确定内部尺寸，如腿、脚活动所 需要的空间，人体、头、手、脚的通过空间等，宜选用大身材的人体模板（如第 95百分位）。
眼椭圆位置
其中：具有离合踏板时t=1，无离合踏板时t=0
L1：加速踏板参考点（PRP）X坐标 L6：加速踏板参考点到方向盘中心水平距离
H30：R点到踵点垂直距离
W20：R点Y坐标
H8：驾驶员踵点（AHP）Z坐标
二、人机工程相关定义
法规视点 V点
“V点”是表征驾驶员眼睛位置的点，它与通过驾驶员R点及设计座椅靠背角有关。此点用 于检查车辆视野是否符合要求。
操作性
整车标准 检查
输出
布置关联性
仪表 车身尺寸
输入
转向盘 换挡杆
整车
踏板
手刹制动
安全带 座椅
后视镜
视野可视性
人机工程 B
室内居住性
乘降性
操作性
整车标准 检查
输出
布置关联性
仪表 车身尺寸
输入
转向盘 换挡杆
整车
踏板
手刹制动
安全带 座椅
后视镜
视野可视性
人机工程 B
室内居住性
乘降性
操作性
整车标准 检查
五、上下车方便性检查
门
侧
上
门
转
转
开
围
车
洞
向
向
度
倾
踏
尺
盘
盘
及
斜
板
寸
与
与
上
角
尺
制
座
下
度
寸
动
垫
车
踏
间
通
板
隙
道
五、上下车方便性检查
①门开度及上下车通道宽度 前后车门开启角度推荐不小于60°； L18≥380mm， L19≥300mm。 50%
95%
五、上下车方便性检查
②转向盘与坐垫最小间隙（H74） H74≥150mm。
参考SAE J1052
二、人机工程相关定义
眼椭圆
汽车驾驶员眼椭圆是指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到适宜位置、并以正常 的驾驶姿势入座后，他们的眼睛位置在车内坐标系中的统计分布图形，由于图形呈椭圆状， 因此被称为驾驶员眼椭圆。
参考SAE J941
二、人机工程相关定义
眼椭圆尺寸
二、人机工程相关定义
二、法规检查
汽
汽
汽
外
内
车
车
车
部
部
护
牌
前
凸
凸
轮
照
后
出
出
板
板
端
物
物
防
护
三、 法规检查
①GB 7063－1994 汽车护轮板
三、 法规检查
②GB 15741－1995 汽车和挂车号牌板（架）及其位置
三、 法规检查
③GB 17354－1998 汽车前、后端保护装置
碰撞形式分为角度碰撞和中心碰撞，碰撞器分别以2.50＋0.1km/h 和4.0＋0.25km/h的碰撞速度撞击被测量车体前端，要求车体变形 要尽可能的小，保险杠后部结构，包括保险杠横梁以及纵梁前端 ，要尽可能的不变形。
一、人机工程学概述
定义：所谓人机工程学是从人的生理和心理特点出发， 研究人、机、环境的相互关系和相互作用的规律，以 优化人—机—环境系统的一门学科，简单的说人机工 程学就是在机械设计中考虑如何使人操作简便而又准 确的一门学科。
二、人机工程相关定义
H点
指三维人体模型的躯干线与大腿线的交点。（针对的是人体模型）
四、视野检查
⑦遮阳板
当遮阳板翻转至其下边缘处于最低位置时，其下边缘高度应尽量处于 下图所示范围之内：上边界为一条与95%眼椭圆上部相切且向前向下 倾斜1度的直线；下边界为通过ERP点的水平直线。不使用时，其本 体不应减小驾驶员视野。
四、视野检查
⑧仪表盲区
a) 求做封闭曲线 过转向盘上半部轮缘中心点， 作中间眼椭圆的切线，这些切 线的反向延长线与仪表板表面 相交，形成一个封闭曲线。
P点
“P点”指当驾驶员眼睛高度上的头部中心点，用于评估A柱盲区。
E点
“E点”指驾驶员眼睛的中心，用于评估A柱盲区。
眼睛参考点（ERP）
用于校核A、B、C柱直接视野障碍角度的视点，相对驾驶员R点的坐标为（0，0，635）。
C点(Cowl Point):Y0平面上的机盖最高点（用来控制前下视野）。 D点(Deck Point):Y0平面上的行李舱盖最高点。
乘降性
门洞尺寸 门框高度 坐垫通过性 门开度
标准法规检查
机动车辆牵引装置 机动车辆及其挂车加热系统 机动车及挂车的机械联接装置
与造型相关 EEC：10项
GB：10项
可回收再生利用性
空调系统
标准检查
C
系统控制 EEC：27项
GB：22项
整车碰撞 EEC：4项
GB：3项
行人保护
输出
4.总布置图 1.车身总布置报告
转向盘前后位置
转向盘角度
转向盘直径
转向盘与踏板距离
盲区
转向盘
反光性
仪表
换挡杆
长、宽、高、门洞尺寸、ABC柱宽度
轴距、前、后悬 地面线
座椅滑动行程 座椅滑动倾角
车身尺寸
空间布置 A
座椅 安全带 后视镜
操作手柄
安装固定点 强度 佩戴区域
操作舒适性
踏板
操作力 踏板高度
踏板间距
手刹制动 操作舒适性
后视野分析 内视镜操作分析
输出
布置关联性
仪表 车身尺寸
输入
转向盘 换挡杆
整车
踏板
手刹制动
安全带 座椅
后视镜
视野可视性
人机工程 B
室内居住性
乘降性
操作性
整车标准 检查
输出
输入
前后轮心位置
前后R点位置 车身主要尺寸
人机工程主要尺寸 （空间、操作力）
竞争车测量
输入
项目输入
造型目标 尺寸目标 技术目标 性能目标 重量目标
车身空间布置
四、视野检查
⑧仪表盲区 仪表显示面
方向盘
眼椭圆
四、视野检查
⑨仪表眩目(白天)
白天驾驶时，仪表眩目由组合仪表透明面罩反射外界光线产 生。外界光线包括：透过风挡入射的日光及车内反光物体（ 如驾驶员的手、脸、身体及所佩带的首饰等）
四、视野检查
⑨仪表眩目(白天)
能产生眩目 的发光区域
四、视野检查
⑨仪表眩目(夜间) 夜间驾驶时，仪表眩目是由仪表发出的光线经由风挡反射进人眼产生的。
刮水器的刮刷面积应覆 盖A区域的98%以上，
B区域的80%以上
四、视野检查 GB 15084－2006 机动车后视镜的性能和安装要求
⑤内后视镜(a)
依据法规GB15084-2006中7.5.2的要求，驾驶员借助内后视镜必须能在水平路 面上看见一段宽度至少为20m的视野区域，其中心平面为汽车纵向基准面，并 从驾驶员的眼点后60m处延伸至地平线。