1、關(guān)于人體工程學(xué)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用第1頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四人體工程學(xué)（人機(jī)工程學(xué)）是20世紀(jì)50年代初迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興科學(xué)，其目的在于研究、解決工程技術(shù)設(shè)計(jì)與人體之間的關(guān)系，簡(jiǎn)單地說(shuō)是研究人與機(jī)械的關(guān)系。人機(jī)系統(tǒng)(man-machine system)：人與機(jī)器相互作用、相互配合和相互制約，并共同實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的系統(tǒng)。人體工程學(xué)概述第2頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四人體工程學(xué)概述第3頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四人機(jī)關(guān)系（ man-machine relationship) 基本原則：1）機(jī)宜人 機(jī)

2、器系統(tǒng)盡量滿足使用者的體質(zhì)、生理、心理、智力、審美及社會(huì)價(jià)值觀念等素質(zhì)條件的要求。2）人適機(jī) 盡量發(fā)揮人的因素具有可塑性的特點(diǎn)，讓人適應(yīng)機(jī)器，保證人機(jī)系統(tǒng)具有最優(yōu)效能。人體工程學(xué)概述第4頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四以人為中心的設(shè)計(jì)已成為現(xiàn)代迅速發(fā)展的技術(shù)的一個(gè)基本點(diǎn)。可以說(shuō)在現(xiàn)代，設(shè)計(jì)的主要困難已不在于產(chǎn)品本身，而在于是否能夠找出人與產(chǎn)品之間最適宜的相互聯(lián)系的途徑與手段，在于是否能夠全面考慮到操作者在人機(jī)系統(tǒng)中的功能作用特點(diǎn)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與“人的因素”相吻合的程度。因此，如何把產(chǎn)品設(shè)計(jì)得更適合于人使用的問(wèn)題越來(lái)越受到重視，人機(jī)工程學(xué)正是在這樣的背景下產(chǎn)生的。人體工程學(xué)

3、概述第5頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的三個(gè)特點(diǎn)使機(jī)器適應(yīng)于人，以人為中心；利用所掌握的基本原理，進(jìn)行具體的機(jī)械裝備設(shè)計(jì)；多學(xué)科合作。 人機(jī)工程學(xué)是實(shí)現(xiàn)以人為中心的設(shè)計(jì)思想的重要理論基礎(chǔ)，是衡量當(dāng)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的最重要指標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以人為中心的理念已成為設(shè)計(jì)產(chǎn)品系統(tǒng)的主要目標(biāo)，人機(jī)工程學(xué)也因此成為設(shè)計(jì)學(xué)科領(lǐng)域中的主要研究方向，成為工業(yè)設(shè)計(jì)的主要理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)理念。 第6頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四如工人操作的動(dòng)作與時(shí)間分析、功能分析和工藝流程等用筆記錄、錄像、攝像借助儀器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，如人體測(cè)量；對(duì)生理、心

4、理變量的測(cè)量、分析等，如心跳、肌電反應(yīng)等；環(huán)境舒適性及信號(hào)檢知心理測(cè)定人體工程學(xué)研究方法（1）觀察法（2）實(shí)測(cè)法第7頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四（3）實(shí)驗(yàn)法（統(tǒng)計(jì)推測(cè)） 實(shí)驗(yàn)法是人機(jī)工程學(xué)最常用也是最基本的方法。妥善控制其他若干變量，系統(tǒng)地改變某個(gè)變量A，觀察A的系統(tǒng)變化對(duì)另一變量B的影響。A為實(shí)驗(yàn)變量，B稱為因變量。（4）模擬和模型試驗(yàn)法操作訓(xùn)練模擬器；機(jī)械模型;人體模板。人體工程學(xué)研究方法第8頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四坐姿舒適性分析坐姿研究裝置第9頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四而汽車車身設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體

5、工程學(xué)，則是要以人(駕駛員、乘客)為中心，從人體的生理、心理和人體的運(yùn)動(dòng)出發(fā)，研究車身設(shè)計(jì)(包括布置和設(shè)備等)如何適應(yīng)人的需要，創(chuàng)造一個(gè)舒適的、操縱輕便的、可靠的、安全的、美觀的駕駛環(huán)境和乘坐環(huán)境。即設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的人車一環(huán)境系統(tǒng)。人體尺寸（確定空間）坐姿（舒適性）視野及視野設(shè)計(jì)手、腳的操縱范圍、操縱力人體工程學(xué)研究方法第10頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四第11頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）：GB 7258-2004 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件GB 11556-1994 汽車風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方法GB

6、11565-1989 轎車風(fēng)窗玻璃刮水器刮刷面積GB 11562-1994 汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法GB 15084-2006 汽車后視鏡的性能和安裝要求GB/T 19234-2003 乘用車尺寸代碼GB/T 12673-1990 汽車主要尺寸測(cè)量方法GB/T 11559-1989 汽車室內(nèi)尺寸測(cè)量用三維H點(diǎn)裝置（05年取消，暫無(wú) 新標(biāo)準(zhǔn)代替）GB/T 17346-1998 轎車腳踏板的側(cè)向間距GB/T 13053-2008 客車車內(nèi)尺寸第12頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（SAE）：SAE J1100-2005 Motor Vehic

7、le Dimensions（汽車尺寸） SAE J826-2002 H點(diǎn)機(jī)械和設(shè)計(jì)工具規(guī)程和規(guī)格 SAE J4002-2005 H點(diǎn)機(jī)械和設(shè)計(jì)工具規(guī)程和規(guī)格SAEJ1517-1998 駕駛員選擇的座椅位置SAE J1052-2002 汽車駕駛員及乘員頭部位置SAE J941-2002 汽車駕駛員眼點(diǎn)位置 SAE J1050-2003 駕駛員視野的描述和測(cè)量 SAE J287-2007 駕駛員手控制區(qū)域 SAE J1138-1999 乘用車多用途車和總重量不超過(guò)100001b的貨車的駕駛員手操作位置 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)歐洲經(jīng)濟(jì)共同體汽車法規(guī)（EEC標(biāo)準(zhǔn)）：EEC-127 機(jī)動(dòng)車輛的后視鏡 EEC-317

8、機(jī)動(dòng)車輛玻璃表面的除霧和除霜系統(tǒng)EEC-318 機(jī)動(dòng)車輛刮刷和清洗系統(tǒng)EEC-649 機(jī)動(dòng)車輛駕駛員視野方面歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)機(jī)動(dòng)車法規(guī)（ECE標(biāo)準(zhǔn)）：ECE R46 關(guān)于批準(zhǔn)后視鏡和就后視鏡的安裝方面批準(zhǔn)機(jī)動(dòng)車輛的統(tǒng)一規(guī)定 ECE R35 關(guān)于就腳控制件的布置方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)第13頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四第一節(jié) H點(diǎn)人體模型第14頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四三維H點(diǎn)人體模型第15頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四三維H點(diǎn)人體模型主要由背板、座板、軀干重塊懸架、配重等部分組成，而且模型的背板和座板

9、模擬成年男子的乎均背部、臀部和大腿的輪廓形狀。作用：一般在11的車身內(nèi)部模型或?qū)嵻囎紊喜捎茫糜跍y(cè)定H點(diǎn)。我國(guó)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)可參見GB/T 11559-89，GB/T 11563-89 汽車H點(diǎn)確定程序。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織H點(diǎn)人體模型可參見ISO6549，該模型等同于SAE-3DM，一般代表歐美人的人體。其它的人體模型撞車試驗(yàn)用的人體模型（假人）多自由度振動(dòng)人體模型。三維H點(diǎn)人體模型第16頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四車身實(shí)際H點(diǎn)與座椅參考點(diǎn)車身實(shí)際H點(diǎn)是指利用三維H點(diǎn)人體模型按規(guī)定的操作程序測(cè)量出的H點(diǎn)。作用：實(shí)際H點(diǎn)位置是車身室內(nèi)尺寸關(guān)系的基準(zhǔn)點(diǎn)，直接影響著操縱方便

10、性，乘坐舒適性和室內(nèi)有效空間的利用。實(shí)際H點(diǎn)位置直接影響著駕駛員的操縱范圍。實(shí)際H點(diǎn)位置是確定駕駛員眼睛在車身內(nèi)部分布范圍的作圖基準(zhǔn)。車身設(shè)計(jì)應(yīng)使實(shí)際的H點(diǎn)位置完全反映設(shè)計(jì)的H點(diǎn)位置。座椅參考點(diǎn)（Seat Reference Point，SRP）是座椅制造廠家設(shè)計(jì)座椅的基準(zhǔn)點(diǎn)，并且R點(diǎn)用于確定座椅在車身室內(nèi)布置的最后的正常位置，即與布置設(shè)計(jì)的最后H點(diǎn)相一致。第17頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四車身設(shè)計(jì)中使用人體尺寸的說(shuō)明人體尺寸應(yīng)國(guó)家、地區(qū)、人種而異，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的使用國(guó)家和地區(qū)的人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，這對(duì)于開發(fā)國(guó)際市場(chǎng)的產(chǎn)品和出口有重大意義；對(duì)于引進(jìn)技術(shù)能否符合

11、本國(guó)國(guó)情也十分重要；人體尺寸的百分位分布提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人的人體尺寸， 不與現(xiàn)實(shí)中的任何具體人相吻合；設(shè)計(jì)中應(yīng)以市場(chǎng)原則選擇適宜的人體尺寸和滿足度要求，一般選用的有：男子5%到95%百分位，女子5%到男子95%百分位，和女子2.5%到男子97.5%百分位。制定完善的適合車身設(shè)計(jì)的中國(guó)人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)非常必要。第18頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四各國(guó)汽車企業(yè)使用三維H點(diǎn)人體模型的情況美國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求采用的是95%百分位SAE-3DM；歐洲法規(guī)要求采用的是50%百分位的SAE-3DM；日本法規(guī)根據(jù)目的不同要求采用50%百分位的JSAE-3DM；我國(guó)目前還沒有中國(guó)人體尺寸的

12、三維H點(diǎn)人體模型，標(biāo)準(zhǔn)GB11599-89要求采用的3DM實(shí)際上與JSAE-3DM相同，但由于國(guó)內(nèi)轎車多為引進(jìn)，因此實(shí)際上的使用各不相同。第19頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四我國(guó)汽車企業(yè)使用三維H點(diǎn)人體模型的情況第20頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第21頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四人眼的視覺特征視力視覺器官對(duì)物體形態(tài)的精細(xì)辨別能力視野人眼所能觀察到的空間范圍人車視野：直接視野、間接視野、雨刷視野和儀表視野等。視覺的適應(yīng)性（暗適應(yīng)性，明適應(yīng)性) 視線軸心30度范圍內(nèi)為眩目區(qū),應(yīng)

13、避免強(qiáng)光射入視錯(cuò)覺視感覺與實(shí)際觀察對(duì)象有差別利用視錯(cuò)覺,改善造型設(shè)計(jì)避免視錯(cuò)覺,提高判斷能力第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第22頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四駕駛員視野范圍視覺效果良好的汽車視野廣闊、視覺干擾少和具有良好的視覺適應(yīng)性。第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第23頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四（1）人眼直視前方不動(dòng)的視野范圍 人眼直視前方不動(dòng)的垂直視野范圍為直前視線上方5055，下方6070。這里“直視前方不動(dòng)”是指眼睛保持向前直視且眼球不動(dòng)，“直前視線”是指兩眼瞳孔連線的平分線。第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第24頁(yè)，

14、共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四人眼直視前方不動(dòng)的水平視野范圍第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第25頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四（2）主視野 在一定車速時(shí)( 車速既影響視力,也影響視野;車速增加,視力下降,視野減小) ，人的眼睛直視前方不動(dòng)的有效視野范圍。主視野水平視角范圍為左、右各45，垂直視角范圍為上下各30。 （3）人的眼睛和頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍： 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)眼睛、頭部實(shí)際能獲得的有效視野范圍。按舒適與否分為自然轉(zhuǎn)動(dòng)范圍和勉強(qiáng)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第26頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四眼睛和頭部

15、的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第27頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四駕駛員眼橢圓概念：駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)坐在座椅中時(shí)其眼睛位置在車身中的統(tǒng)計(jì)分布圖形。由于該圖形呈橢圓狀，故稱為眼橢圓。 眼橢圓已被列為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4513一1978(道路車輛視野性能關(guān)于駕駛員眼睛位置眼橢圓確定方法)。與美國(guó)的SAE J941相同。第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第28頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四SAE眼橢圓樣板第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第29頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四眼橢圓樣板繪制繪制自身坐標(biāo)線查

16、表確定眼橢圓中心位置查表確定長(zhǎng)短軸確定傾角眼橢圓的位置定義: 根據(jù)H點(diǎn)和H點(diǎn)水平調(diào)節(jié)行程，確定中心、長(zhǎng)短軸、傾斜角。第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第30頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第31頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四眼橢圓樣板在車身視圖上的定位由H點(diǎn)水平調(diào)節(jié)量和眼橢圓百分位選樣板在側(cè)視圖上，由最后H點(diǎn)向上作635mm垂直工作線和水平工作線,交點(diǎn)為眼橢圓自身坐標(biāo)原點(diǎn)(靠背角25度，偏差可查表）在俯視圖上定位第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第32頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期

17、四眼橢圓樣板定位第二節(jié) 汽車駕駛員眼橢圓及視野設(shè)計(jì)第33頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四前方視野在車身布置圖上，根據(jù)眼橢圓可作出駕駛員的前方視野范圍。前方視野的要求最小垂直視角：上視角應(yīng)保證能觀察到車輛前方12m遠(yuǎn)、5m高的信號(hào)燈，下視角不應(yīng)在車輛前端產(chǎn)生過(guò)大的盲區(qū)。最小水平視角：一般大與70。關(guān)于人車視野性設(shè)計(jì)眼橢圓定位方法第34頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四視野盲區(qū)確定 前方視野盲區(qū)包括由方向盤產(chǎn)生的儀表板盲區(qū)，以及由車身前、中、后支柱等因素形成的視野盲區(qū)。車身設(shè)計(jì)中應(yīng)減小盲區(qū)，擴(kuò)大視野。圖為由轎車各支柱形成的視野盲區(qū)。關(guān)于人車視野性設(shè)

18、計(jì)車身各支柱形成的視野盲區(qū)第35頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四儀表板盲區(qū)校核關(guān)于人車視野性設(shè)計(jì)第36頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四后方視野（車內(nèi)后視鏡、車外后視鏡）后視鏡設(shè)計(jì)主要包括正確選擇曲率半徑、鏡面大小、安裝位置及傾角、后視鏡個(gè)數(shù)以及為實(shí)現(xiàn)后視野設(shè)計(jì)要求的后視鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)于人車視野性設(shè)計(jì)第37頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四兩種方法：SAE眼橢圓確定法和EEC視點(diǎn)確定法（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11565-1989 轎車風(fēng)窗玻璃刮水器刮刷面積或81/643EEC）。風(fēng)窗玻璃刮掃面積及部位的校核第38頁(yè)，共52頁(yè)，20

19、22年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四SAE眼橢圓法轎車雨刮形式及布置第39頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四轎車前風(fēng)窗玻璃刮刷面積要求(SAE) 風(fēng)窗玻璃刮掃面積及部位的校核第40頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四第三節(jié) 駕駛員的手伸及界面第41頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四駕駛員手伸及界面是指駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)坐在汽車座椅上，身系安全帶，右腳置于加速踏板上，一只手握住方向盤時(shí)另一只手所能伸及的最大空間曲面。此曲面所包絡(luò)的空間范圍，為駕駛員的操縱范圍。第42頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期

20、四影響伸及能力的因素駕駛員自身因素：男、女 百分位駕駛室結(jié)構(gòu)尺寸：座椅靠背角最后H點(diǎn)至踵點(diǎn)的垂直距離H點(diǎn)的水平調(diào)節(jié)范圍方向盤直徑D方向盤傾斜角WA方向盤中心至踵點(diǎn) 的水平距離Wx方向盤中心至踵點(diǎn) 的垂直距離Wz第43頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四適用范圍：座椅靠背角： 9.0 33.0最后H點(diǎn)至踵點(diǎn)的垂直距離： 130mm520mmH點(diǎn)的水平調(diào)節(jié)范圍： 130mm方向盤直徑D： 330mm600mm方向盤傾斜角WA ： 1070方向盤中心至踵點(diǎn)的水平距離Wx： 660152mm方向盤中心至踵點(diǎn)的垂直距離Wz： 530838mm利用綜合因子G來(lái)評(píng)價(jià)上述尺寸對(duì)手伸及界面

21、的綜合影響：G因子分7檔為：G-1.25；-1.24G-0.75；-0.74G-0.25；-0.24G0.24；0.25G0.74；0.75G1.24；1.25G男女駕駛員的比例關(guān)系：5050、7525、9010 形成21種方案，可查表設(shè)計(jì)。影響伸及能力的因素第44頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四手伸及界面表格示例檢驗(yàn)步驟：(P81) 測(cè)量尺寸； 計(jì)算G值； 查表，并校核。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3958表格所述及的手伸及界面,適用于三點(diǎn)式安全帶,且為駕駛員三指呈捏式的指尖伸及面。第45頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)27分，星期四檢驗(yàn)步驟如下：（1）測(cè)量出欲檢驗(yàn)汽車駕駛室的以下幾項(xiàng)尺寸：Hz,D,Wx,Wz,，與手伸及界面有關(guān)的駕駛室尺寸；（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的駕駛室尺寸綜合因子G的計(jì)算公式算出G值；（3）算出手伸及界面及界面前后方向上基準(zhǔn)面HR離踵點(diǎn)的距離d，確定該基準(zhǔn)面的位置；（4）用基準(zhǔn)面HR、駕駛員座椅對(duì)稱平面以及通過(guò)最后H點(diǎn)的水平面（見圖2-1）這三個(gè)正交平面組成坐標(biāo)系。駕駛員的手伸及界面及操作件的合理布置第46頁(yè)，共52頁(yè)，20