1、汽車人機工程學中的人體因素2概述3 1目 錄汽車人機工程布置設計與車室尺寸設計3汽車視野設計4汽車顯示與操作裝置設計5乘坐舒適性設計61、人機工程學的發展人機工程學是工程學科中的一個分支，是研究人、機具（包括汽車、飛行器等）及其相關工作環境之間相互作用的一門學科。經驗人機工程學經驗人機工程學科學人機工程學科學人機工程學現代人機工程學現代人機工程學19世紀后期世紀后期20世紀初期世紀初期二次世界大二次世界大戰期間戰期間20世紀世紀60年代年代22、汽車人機工程學汽車人機工程學：人機工程學知識、理論和方法在汽車工業及其相關領域中的應用；汽車人機工程學通過揭示人、車、環境之間相互關系的規律，以達到確

2、保人車環境系統總體性能的最優化。 汽車人機工程設計的主要任務：利用人機工程因素解決汽車（車身）設計中的“空間幾何”和“人機界面問題”；空間幾何是指汽車的車室空間設計尺寸和造型設計尺寸應該滿足駕駛員和乘員的主觀與客觀要求；人機界面的設計目標是優化和減輕駕駛員的工作負荷和疲勞。 3作 業 思 考1.什么是汽車人機工程學？什么是汽車人機工程學？2.汽車人機工程學研究的主要內容？汽車人機工程學研究的主要內容？4l人的特性l人體測量l人體尺寸第2章 汽車人機工程學中的人體因素51.人體運動系統組成 骨骼 關節 肌肉2、人體測量人體測量就是獲得包括人體高度、人體各部分長度、厚度及活動位移范圍等參數的測量工

3、作。測量姿勢立姿坐姿測量基準面矢狀面水平面冠狀面6人體運動系統的組成人體測量分類靜態人體測量：被測者靜止地站著或坐著進行；設計工作區域的大小動態人體測量：被測者處于動作狀態下進行；測量人在執行某種動作時的形體特征7百分位數人體測量的數據用百分位數表示人體尺寸的等級，常用的是第5、第50、第95三種。其中，第5百分位數表示有5%的人群人體尺寸小于此值。均值方差標準差xP2211()1niixn83、人體尺寸的應用產品尺寸設計分類按照所使用的人體尺寸的設計界限值的不同情況，可將產品尺寸設計任務分為三種基本類型:I型產品尺寸設計需要同時利用需要同時利用兩個人體尺寸兩個人體尺寸百分位數作為尺寸百分位數

4、作為尺寸上限值上限值和和下限值下限值的依據之設計任務，稱為的依據之設計任務，稱為型產品尺寸設計，型產品尺寸設計，又稱又稱雙限值設計。雙限值設計。II型產品尺寸設計只需要利用一個人體尺寸百分位數作為尺寸只需要利用一個人體尺寸百分位數作為尺寸上限值上限值或或下限值下限值的依據之設計任務的依據之設計任務,稱為稱為型產品尺寸設計，又型產品尺寸設計，又稱稱單限值設計單限值設計。III型產品尺寸設計只需要人體尺寸的只需要人體尺寸的第第 50 百分位尺寸百分位尺寸數據作為產品尺寸數據作為產品尺寸設計的依據之設計任務，稱為設計的依據之設計任務，稱為 型產品尺寸設計，也型產品尺寸設計，也稱稱 折中設計折中設計。

5、9所設計的產品或工程系統，在尺寸上能滿足的合適使用者的人數，占特定使用者群體的百分率，稱為滿足度。滿足度I型產品尺寸設計應將滿足度取為應將滿足度取為98%，應選用，應選用第第99百分位百分位和和第第1百分位百分位的人體尺寸數據作為尺寸設計上、下限值的依據。的人體尺寸數據作為尺寸設計上、下限值的依據。II型產品尺寸設計應將滿足度取為應將滿足度取為98%或或95%，大尺寸設計大尺寸設計應選用第應選用第98百分位或第百分位或第95百分位的人體尺寸數據作為尺寸百分位的人體尺寸數據作為尺寸設計上設計上限值限值的依據；的依據；小尺寸設計小尺寸設計應選用第應選用第2百分位或第百分位或第5百分百分位的人體尺寸

6、數據作為位的人體尺寸數據作為尺寸設計下限值尺寸設計下限值的依據。的依據。III型產品尺寸設計必須以第必須以第50百分位的人體尺寸數據為依據。百分位的人體尺寸數據為依據。101、百分位有何含義？2、產品尺寸設計的分類有哪些？課后作業百分位是人體測量學中的一個術語，是用以表示人體某項尺寸數據的等級。以95th百分位人體尺寸為例，表示人群中有95%的個體該尺寸小于此值，有5%的個體該尺寸大于此值。 型產品尺寸設計（雙限值設計）型產品尺寸設計（單限值設計）IIA-單上限、IIB-單下限 型產品尺寸設計（折中設計） 11第3章 汽車人機工程布置設計與車室尺寸設計l汽車人機工程設計輔助工具l汽車人機工程布

7、置設計內容121、汽車人機工程設計輔助工具H點工具 眼橢圓 頭廓包絡 膝部包絡 胃部包絡 手伸及界面 13H點工具 H點測量工具和H點設計工具，H點工具可用于建立車內布置關鍵基準點和尺寸。H點是人體身軀與大腿的連接點，即胯點。汽車實際H點是指當H點三維人體模型按規定步驟安放在汽車座椅中時，人體模型上左、右兩 H點標記連接線的中點。表示汽車駕駛員或乘員入座后的胯點關節點在車身中的實際位置。14硬點是對于整車性能、造型和車內布置具有重要意義的關鍵關鍵基準基準；這些基準在總布置方案確定之后就固定下來，不能夠隨便改動硬點尺寸指連接硬點之間、控制車身外部輪廓和內部空間，以滿足使用要求的空間尺寸。15眼橢

8、圓 汽車駕駛員眼橢圓是指不同身材的駕駛員按自己的意愿將座椅調整到適意位置，并以正常的駕駛坐姿入座后，眼睛位置在車內坐標系中的統計分布形狀。利用眼橢圓可進行視野的設計和校核。視切比：含眼橢圓的含眼橢圓的切線一側區域內的眼睛數切線一側區域內的眼睛數與與眼睛總數眼睛總數之比之比包含比：眼橢圓內眼橢圓內包含的眼睛數包含的眼睛數與與眼睛總數眼睛總數之比之比16B類汽車是指H點高度在405530范圍內且轉向盤直徑在450560范圍內的汽車，通常包括重型及中型載貨車及一些大客車。 A類汽車是指H點高度低于405mm且轉向盤直徑小于450的汽車，通常包括轎車、旅行車及轎車變型車。 影響眼橢圓尺寸及位置的因素車

9、型男女比例座椅位置百分位數人體尺寸17頭廓包絡 頭廓包絡線是指不同百分位身材的駕駛員和乘員在乘坐狀態下，他們頭廓線的包絡線;用于在設計中確定乘員所需的頭部空間。頭廓包絡線的生成原理通過對人的頭部尺寸進行測量和統計，SAE制定了平均頭廓線，來描述側視和后視方向頭廓的平均尺寸將平均頭廓線樣板上的眼點沿著眼橢圓輪廓上半部分運動，平均頭廓線隨之平動，描繪出的各個位置平均頭廓線的包絡就是頭廓包絡線。18膝部包絡 膝部包絡線是指不同百分位身材的駕駛員在工作狀態下，膝部運動的包絡線;用于確定駕駛室儀表板下方的膝部空間。膝部包絡線生成的三要素膝部特征點膝部橢圓二維人體模板的小腿19膝橢圓兩膝部特征點的分布圖形

10、均為橢圓膝部包絡線二位人體模型小腿繞踝點擺動時，K點的軌跡（或各膝橢圓的包絡線）為膝部包絡線膝部包絡線為圓弧線，膝部包絡半徑：左：103.25mm，右：113.25mm20胃部包絡 胃部包絡線是指不同百分位身材的駕駛員在工作狀態下，胃部空間的包絡線;用于轉向盤與駕駛員座之間尺寸、安全氣囊及座椅安全帶結構方案的設計 。胃部包絡線生成要素兩個胃部特征點一個輔助點半徑為157.45mm21手伸及界面 指駕駛員以正常姿勢入座、身系安全帶、右腳踩在加速踏板上、一手握住轉向盤時另一手所能伸及的最大空間廓面，用于操縱裝置的布置設計和校核。通用布置因子通用布置因子（通用布置因子（General Package

11、 Factor，G因子因子）是）是反映乘坐環境布置的代數式。的代數式。0.00180.01970.00270.0106 0.0010.00240.0027304091813.1174820 53HAWALGHA22HR基準面HR基準面是用于定位駕駛員手伸及界面的平面，它平行于車輛坐標系yz平面，位于AHP后方，到AHP的距離根據下式計算。78699HRG23G因子分成七檔手伸及界面的描述駕駛員男女性別比例分為駕駛員男女性別比例分為50 : 50、75 : 25和和90 : 10三種三種將在測量臺上測得的數據根據G因子和男女比例進行分類，對于三點式安全帶和兩點式安全帶各列成21張數據表格，用來構

12、造手伸及界面。24每張表格對應著每張表格對應著一定范圍的一定范圍的G因子值因子值、以及確定的、以及確定的駕駛員比例駕駛員比例和安全帶形式。和安全帶形式。三個基準面：Z：過R點的水平面Y：過R點的縱垂面X：HR基準面78699HRG左為外側；右為內測25駕駛員手伸及界面的定位要建立駕駛員手伸及界面，首先要定位要建立駕駛員手伸及界面，首先要定位HR基準面。之后，根。之后，根據表格中的數據就可以構造出手伸及界面。據表格中的數據就可以構造出手伸及界面。HR基準面的定位方法如下：v確定駕駛室內部設計尺寸和駕駛員男女比例，并根據公式計算G值v計算HR基準面的位置786-99GL53，HR基準面位于SgRP

13、處786-99GL53，HR基準面位于AHP后方786-99G處L53：AHP到SgRP的水平距離262、汽車人機工程布置設計內容踏板布置駕駛員H點布置轉向盤布置儀表板布置手操縱桿布置駕駛員視野設計后排乘員空間布置頭部空間布置寬度方向乘員布置后視鏡布置27 常見有四種調節方式28踏板布置24778.960.15(30)0.0173(30)AHH加速踏板布置制動踏板和離合踏板的布置29駕駛員H點布置人體舒適坐姿角座椅調節形式確定H點的位置及調節范圍，確定座椅調節形式30轉向盤布置確定確定中心位置及調節范圍確定確定轉向盤傾角確定確定轉向盤尺寸大小31儀表板布置儀表板高度高個駕駛員腿部空間矮小駕駛員

14、前方下視野儀表板主斷面設計方法：1）根據駕駛員前方地面盲區大小要求作前方下視野控制線Ld，使儀表板上方最高點和轉向盤輪緣都低于下視野線Ld。 2）作轉向盤輪緣最高處截面下方和眼橢圓上方的公切線輔助線L1。 3）作轉向盤輪轂上方和眼橢圓下方公切線L2 4）儀表盤應布置在L1 和L2之間；連接儀表盤中心和眼橢圓中心的直線L3；L3 應平分L1、L2 之間的空間。 32儀表觀察距離L3與水平面的夾角應該在30范圍內。儀表盤平面到眼橢圓中心的距離應該在650760mm之間選取，對于普通家庭轎車，建議取為710mm左右。儀表平面角度儀表盤平面與直線L3 的夾角一般控制在9010范圍內33手操縱桿布置操縱

15、桿尺寸及位置操縱桿行程及操縱力34駕駛員視野設計前方視野后方視野側方視野儀表視野35后排乘員空間設計緊湊型車后排乘員H點布置u將前排座椅定于最后最低位置，并選定合適的人體模板；u畫出D點高度線；（若整車布置方案為FR形式，中間乘客的D點高度需注意）u保持A46不大于130條件下，將人體模板腳沿地板線前移，并保證D點始終位于D點線上的同時軀干也相應前移，直至腳或小腿與前排座椅接觸。36乘員頭部空間和頂蓋布置u根據H61-1、H61-2的經驗值，考慮頭部間隙尺寸L38、H41-1、L39、H41-2 確定頂蓋高度；u考慮戴帽子、汽車顛簸、乘員頭飾和正?；顒拥人璧目臻g。37汽車寬度方向乘員布置對于

16、小型乘用車，乘員在寬度方向的布置要考慮乘員之間，以及外側乘員頭部與側窗和頂蓋、肩部與車門、肘部與車門之間的間隙。38后視鏡布置駕駛員借助車外后視鏡看到的外后視野駕駛員借助車內后視鏡看到的內后視野平面鏡和曲面鏡平面鏡391、汽車人機工程學設計工具有哪些？有何作用2、何為G因子？有何作用3、什么是硬點及硬點尺寸？4、A類車和B類車是如何分類的？5、何為眼橢圓的視切比？有何實際意義？6、儀表板主斷面的設計方法？7、緊湊型車后排乘員H點的布置方法？401、汽車人機工程學設計工具有哪些？有何作用1）H點工具。用于建立車內布置關鍵基準點和尺寸。2）眼橢圓?？蛇M行前后視野的設計和校核。3）頭廓包絡。它用于在

17、設計中確定乘員所需的頭部空間。4）手伸及界面。校核操縱裝置的布置范圍是否合理。5）駕駛員膝部包絡線。膝部空間的形狀和尺寸直接影響到操作方便性以及撞車時駕駛員身體的運動軌跡和傷害程度。6）駕駛員胃部包絡線。駕駛員胃部包絡線對于確定轉向盤與駕駛員座椅之間的空間尺寸，以及確定座椅安全帶結構方案具有重要參考作用。 412、何為G因子？有何作用G因子：G因子稱為通用布置因子，是反映乘坐環境布置的代數式。根據G因子的范圍及男女比例可以確定出相應的數據表格，用來構造駕駛員手伸及界面。 3、什么是硬點及硬點尺寸？硬點是對于整車性能、造型和車內布置具有重要意義的關鍵基準；硬點尺寸是指連接硬點之間、控制車身外部輪

18、廓和內部空間，以滿足使用要求的空間尺寸。424、A類車和B類車是如何分類的？A類汽車是指H點高度低于405mm且轉向盤直徑小于450的汽車，通常包括轎車、旅行車及轎車變型車 B類汽車是指H點高度在405530范圍內且轉向盤直徑在450560范圍內的汽車，通常包括重型及中型載貨車及一些大客車 5、何為眼橢圓的視切比？有何實際意義？由某目標點向某百分位眼橢圓作一切線（視線），切線將圖形分成含眼橢圓一方（下方）和不含眼橢圓一方（上），視切比被定義為含眼橢圓的切線一方區域內的眼睛數與眼睛總數之比。第95百分位的眼橢圓意味著有總數為95%的眼睛位于切線下方，另有5%的眼睛數落在切線上方。436、儀表板主

19、斷面的設計方法？1）根據駕駛員前方地面盲區大小要求作前方下視野控制線Ld，使儀表板上方最高點和轉向盤輪緣都低于下視野線Ld。 2）作轉向盤輪緣最高處截面下方和眼橢圓上方的公切線輔助線L1。 3）作轉向盤輪轂上方和眼橢圓下方公切線L2 4）儀表盤應布置在L1 和L2之間；連接儀表盤中心和眼橢圓中心的直線L3；L3 應平分L1、L2 之間的空間。 447、緊湊型車后排乘員H點的布置方法？u將前排座椅定于最后最低位置，并選定合適的人體模板；u畫出D點高度線；（若整車布置方案為FR形式，中間乘客的D點高度需注意）u保持A46不大于130條件下，將人體模板腳沿地板線前移，并保證D點始終位于D點線上的同時

20、軀干也相應前移，直至腳或小腿與前排座椅接觸。45第4章 汽車視野設計l 視野和視野障礙l駕駛員視野校核原理l駕駛員前后視野校核l眼橢圓的應用46視野視野是頭部和眼睛在規定的條件下，眼睛可覺察到的空間范圍直接視野：不用任何輔助裝置能看到的視野間接視野：用輔助裝置看到的視野。單眼視區：只用左眼或右眼單獨觀察時所能看到的區域雙眼視區：用左、右眼同時觀察時兩眼都能看到的區域，即兩單眼視區的重疊部分。視野障礙單眼盲區：由左眼或右眼單獨觀察時，由于障礙物對視線的阻擋而形成左眼或右眼看不到的區域。雙眼盲區：用左、右眼同時觀察時，由于障礙物對視線的阻擋而形成兩眼都不能看到的區域47駕駛員視野校核原理頭部中心點

21、（P點）：駕駛員頭部在水平面上轉動的轉動中心。眼點（E點）：代表駕駛員左、右眼睛位置的點。P點確定后，兩個眼點E位置就確定了。眼點用以確定駕駛員的視野和視野障礙。視點（V點）：眼橢圓上特定的切點。用以定義和確定直接視野。A、B、C均為均為V點。點。 V點可直點可直接畫在坐標系內而不用眼橢圓。接畫在坐標系內而不用眼橢圓。48P1、P2 、P3、P4由50/50男女混合的95th眼橢圓得到。P1、P2對應的眼點是在眼橢圓上距對應的眼點是在眼橢圓上距A立柱最近的眼點，用來確定立柱最近的眼點，用來確定A立柱形成的立柱形成的駕駛員雙目視野障礙。對于左位制，駕駛員雙目視野障礙。對于左位制，P1用于左用于左

22、A立柱，立柱，P2用于右用于右A立柱。立柱。P3、P4對應的眼點是在眼橢圓上距后視鏡最遠的眼點。用來確定后視鏡的駕對應的眼點是在眼橢圓上距后視鏡最遠的眼點。用來確定后視鏡的駕駛員間接視野。對于左位制，駛員間接視野。對于左位制， P3用于右后視鏡，用于右后視鏡， P4用于左后視鏡。用于左后視鏡。49v視線從E點、V點到目標點、或按給定角度的，代表駕駛員視線的直線。視線實際代表了在三維空間的視面。v眼睛轉動最大轉動量：從正前方，向左、向右各30；由E點作視線，向左、右不得大于30。向上45，向下65。舒適轉動量：從正前方，向左、向右各15，向上、向下各15。v頭部轉動最大轉動量：從正前方，向左、向

23、右各60。舒適轉動量：從正前方，向左、向右各45。50u視切比：含眼橢圓的含眼橢圓的切線一側切線一側區域內的眼睛數區域內的眼睛數與與眼睛總數眼睛總數之比。之比。51駕駛員前方視野要求1）風窗玻璃透明區至少應包括風窗玻璃基準點連線所包圍的面積。這些基準點是：V1點水平向前偏左17的基準點a；V1點向前沿鉛垂面偏上7的基準點b；V2點向前沿鉛垂面偏下5的基準點c；在汽車縱向對稱平面另一側，增加3個與a，b，c三個基準點相對稱的輔助基準點a，b，c ；V1、V2點在以R點為原點的直角坐標系RXYZ中具有固定坐標值，根據靠背角的不同需進行修正；2）按駕駛員視野測量的規定測量，每根A立柱雙目障礙角不得超

24、過6。3）汽車不得有兩根以上的A立柱。4）在駕駛員前視野180范圍內，在通過V1的水平面下方和通過V2的三個平面上方的范圍內，除了A柱、三角窗分隔條、車外無線電天線、后視鏡和風窗玻璃刮水器等造成的障礙外，不得有其它障礙。52駕駛員后方視野要求u根據布置參數按照前述方法計算后視野區域。u判斷當前后視野區域是否與法規區域對齊。u如果后視野區域沒有與法規要求區域對齊，則需要在水平和垂直方向調節鏡面，以調整后視野方向，直至對齊為止。u計算對齊后的視野參數（后視角和視距），并將它們與法規要求對比。53眼橢圓的應用1）計算頭部轉動點P。左側駕駛使用P1反之使用P2；2）按照頭部轉動角為零時計算兩個眼點的坐

25、標；3）在眼點高度上作一水平面，截左A立柱得到A立柱斷面；4）計算最小頭部水平轉角，最小頭部水平轉角是保持左眼點向左轉動30的狀態下，再向左轉動頭部直至左眼完全看見A立柱斷面時的頭部轉角；5）計算A立柱雙目障礙角，在眼點高度的水平面內，從左眼點EL向A立柱斷面的左側作切線，再從右眼點ER向A立柱斷面做切線，左右切線的夾角就是A立柱得雙目障礙角。A立柱盲區的求作54 駕駛員在觀察儀表等顯示裝置時，其視線會受到轉向盤結構阻擋，在儀表板上會形成盲區。 轉向盤在儀表板上形成的盲區包括轉向盤輪緣形成的盲區和輪轂及輪輻形成的盲區兩部分。 在計算盲區之前先要建立儀表板工作面，它應該位于儀表顯示面處，且與之平

26、行。儀表板盲區的校核55u 計算特征盲區計算特征盲區 特征盲區是選取左右眼橢圓中心點為左右眼點時計算出來的雙眼盲區，它是左右眼點單眼盲區的公共部分。1）轉向盤輪緣盲區求作）轉向盤輪緣盲區求作56u 計算最嚴重障礙點計算最嚴重障礙點 最嚴重障礙點（C點），是由左右眼點連線中點出發向轉向盤輪緣上中心點所作射線與儀表板工作平面的交點。57u 確定確定C點運動軌跡橢圓點運動軌跡橢圓 過轉向盤輪緣上中心點作一系列中央眼橢圓的切線，與儀表板工作平面相交得一系列交點，交點圍成的橢圓就是C點運動軌跡。58u 計算轉向盤輪緣總盲區計算轉向盤輪緣總盲區 將C點沿其運動軌跡橢圓移動一周，特征盲區隨之平動，在儀表板工

27、作平面上掃過的區域便是雙眼總盲區。592）轉向盤輪轂、輪輻盲區求作）轉向盤輪轂、輪輻盲區求作u 確定眼點確定眼點 自轉向盤輪轂中心點分別作左右眼橢圓最下端的切線，分別取左右切點作為左右眼點。u計算盲區計算盲區過左眼點作一系列轉向盤輪轂和輪輻上切線，與儀表板工作平面相交得一系列交點，交點連線下方區域就是左單眼盲區。60作業：1、什么是雙眼視區和雙眼盲區？ 2、什么是直接視區和間接視區?3、繪圖并說明頭部轉動點P和眼點EL和ER的關系？及其在視野設計中的作用？4、繪圖并說明左側A立柱盲區障礙角的求法？5、儀表板盲區由哪幾部分組成？如何求解？613、繪圖并說明頭部轉動點P和眼點EL和ER的關系？及其

28、在視野設計中的作用？1）如圖所示，頭部轉動點P和左右眼點位于同一水平面內；2）頭部轉動點到左右眼點的距離為98mm3)左右眼點之間的距離為65mm進行視野設計時，左右眼點是視線的出發點，當視線不滿足要求時，可以使兩眼點繞頭部轉動點轉動一定角度（60）來滿足視線最低要求，轉動過程中眼點和頭部轉動點的相互位置關系保持不變。621）轉向盤輪緣盲區的求解u建立儀表板工作面：它應該位于儀表顯示面處，且與之平行，約向前17mm處；u計算特征盲區：選取左右眼橢圓中心點為左右眼點時計算出來的雙眼盲區，它是左右眼點單眼盲區的公共部分。u計算最嚴重障礙點：選取左右眼橢圓中心點為左右眼點時計算出來的雙眼盲區，它是左

29、右眼點單眼盲區的公共部分。u確定C點運動軌跡橢圓：過轉向盤輪緣上中心點作一系列中央眼橢圓的切線，與儀表板工作平面相交得一系列交點，交點圍成的橢圓就是C點運動軌跡。u計算轉向盤輪緣總盲區：將C點沿其運動軌跡橢圓移動一周，特征盲區隨之平動，在儀表板工作平面上掃過的區域便是雙眼總盲區。2）轉向盤輪轂、輪輻盲區求作u確定眼點：自轉向盤輪轂中心點分別作左右眼橢圓最下端的切線，分別取左右切點作為左右眼點。u計算盲區：過左、右眼點作一系列轉向盤輪轂和輪輻上切線，與儀表板工作平面相交得一系列交點，交點連線下方區域就是左、右單眼盲區，左、右單眼盲區的重疊部分為輪轂、輪輻形成的雙眼總盲區。5、儀表板盲區由哪幾部分組成？如何求解？63第5章 汽車顯示與操縱裝置設計l汽車顯示裝置設計l汽車操縱裝置設計布置原則舒適性基本類型64 汽車人機系統是一個相互作用和相互依賴的、由“駕駛員”和“汽車”結合而成、具有特定的乘客或載物功能的運動體。環