關于人體工程學在車身設計中的應用人體工程學（人機工程學）是20世紀50年代初迅速發展起來的一門新興科學，其目的在于研究、解決工程技術設計與人體之間的關系，簡單地說是研究人與機械的關系。人機系統(man-machinesystem)：人與機器相互作用、相互配合和相互制約，并共同實現預定功能的系統。人體工程學概述第2頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人體工程學概述第3頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人機關系（man-machinerelationship)基本原則：1）機宜人機器系統盡量滿足使用者的體質、生理、心理、智力、審美及社會價值觀念等素質條件的要求。2）人適機盡量發揮人的因素具有可塑性的特點，讓人適應機器，保證人機系統具有最優效能。人體工程學概述第4頁,共52頁，2024年2月25日，星期天以人為中心的設計已成為現代迅速發展的技術的一個基本點。可以說在現代，設計的主要困難已不在于產品本身，而在于是否能夠找出人與產品之間最適宜的相互聯系的途徑與手段，在于是否能夠全面考慮到操作者在人／機系統中的功能作用特點和產品結構與“人的因素”相吻合的程度。因此，如何把產品設計得更適合于人使用的問題越來越受到重視，人機工程學正是在這樣的背景下產生的。人體工程學概述第5頁,共52頁，2024年2月25日，星期天現代人機工程學發展的三個特點使機器適應于人，以人為中心；利用所掌握的基本原理，進行具體的機械裝備設計；多學科合作。

人機工程學是實現以人為中心的設計思想的重要理論基礎，是衡量當代產品設計水平的最重要指標。隨著科學技術的發展，以人為中心的理念已成為設計產品系統的主要目標，人機工程學也因此成為設計學科領域中的主要研究方向，成為工業設計的主要理論基礎和設計理念。第6頁,共52頁，2024年2月25日，星期天如工人操作的動作與時間分析、功能分析和工藝流程等用筆記錄、錄像、攝像借助儀器進行實際測量，如人體測量；對生理、心理變量的測量、分析等，如心跳、肌電反應等；環境舒適性及信號檢知心理測定人體工程學研究方法（1）觀察法（2）實測法第7頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（3）實驗法（統計推測）實驗法是人機工程學最常用也是最基本的方法。妥善控制其他若干變量，系統地改變某個變量A，觀察A的系統變化對另一變量B的影響。A為實驗變量，B稱為因變量。（4）模擬和模型試驗法操作訓練模擬器；機械模型;人體模板。人體工程學研究方法第8頁,共52頁，2024年2月25日，星期天坐姿舒適性分析坐姿研究裝置第9頁,共52頁，2024年2月25日，星期天而汽車車身設計中應用人體工程學，則是要以人(駕駛員、乘客)為中心，從人體的生理、心理和人體的運動出發，研究車身設計(包括布置和設備等)如何適應人的需要，創造一個舒適的、操縱輕便的、可靠的、安全的、美觀的駕駛環境和乘坐環境。即設計一個最佳的人—車一環境系統。人體尺寸（確定空間）坐姿（舒適性）視野及視野設計手、腳的操縱范圍、操縱力人體工程學研究方法第10頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共52頁，2024年2月25日，星期天相關標準中國國家標準（GB）：GB7258-2004機動車運行安全技術條件GB11556-1994汽車風窗玻璃除霜系統的性能要求及試驗方法GB11565-1989轎車風窗玻璃刮水器刮刷面積GB11562-1994汽車駕駛員前方視野要求及測量方法GB15084-2006汽車后視鏡的性能和安裝要求GB/T19234-2003乘用車尺寸代碼GB/T12673-1990汽車主要尺寸測量方法GB/T11559-1989汽車室內尺寸測量用三維H點裝置（05年取消，暫無新標準代替）GB/T17346-1998轎車腳踏板的側向間距GB/T13053-2008客車車內尺寸第12頁,共52頁，2024年2月25日，星期天美國汽車工程師學會標準（SAE）：SAEJ1100-2005MotorVehicleDimensions（汽車尺寸）SAEJ826-2002H點機械和設計工具規程和規格SAEJ4002-2005H點機械和設計工具規程和規格SAEJ1517-1998駕駛員選擇的座椅位置SAEJ1052-2002汽車駕駛員及乘員頭部位置SAEJ941-2002汽車駕駛員眼點位置SAEJ1050-2003駕駛員視野的描述和測量SAEJ287-2007駕駛員手控制區域SAEJ1138-1999乘用車多用途車和總重量不超過100001b的貨車的駕駛員手操作位置設計標準歐洲經濟共同體汽車法規（EEC標準）：EEC-127機動車輛的后視鏡EEC-317機動車輛玻璃表面的除霧和除霜系統EEC-318機動車輛刮刷和清洗系統EEC-649機動車輛駕駛員視野方面歐洲經濟委員會機動車法規（ECE標準）：ECER46關于批準后視鏡和就后視鏡的安裝方面批準機動車輛的統一規定ECER35關于就腳控制件的布置方面批準車輛的統一規定相關標準第13頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第一節H點人體模型第14頁,共52頁，2024年2月25日，星期天三維H點人體模型第15頁,共52頁，2024年2月25日，星期天三維H點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1︰1的車身內部模型或實車座椅上采用，用于測定H點。我國人體模型的標準可參見GB/T11559-89，GB/T11563-89汽車H點確定程序。國際標準組織H點人體模型可參見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用的人體模型（假人）多自由度振動人體模型。三維H點人體模型第16頁,共52頁，2024年2月25日，星期天車身實際H點與座椅參考點車身實際H點是指利用三維H點人體模型按規定的操作程序測量出的H點。作用：實際H點位置是車身室內尺寸關系的基準點，直接影響著操縱方便性，乘坐舒適性和室內有效空間的利用。實際H點位置直接影響著駕駛員的操縱范圍。實際H點位置是確定駕駛員眼睛在車身內部分布范圍的作圖基準。車身設計應使實際的H點位置完全反映設計的H點位置。座椅參考點（SeatReferencePoint，SRP）是座椅制造廠家設計座椅的基準點，并且R點用于確定座椅在車身室內布置的最后的正常位置，即與布置設計的最后H點相一致。第17頁,共52頁，2024年2月25日，星期天車身設計中使用人體尺寸的說明 人體尺寸應國家、地區、人種而異，應根據產品的使用國家和地區的人體尺寸標準作為設計依據，這對于開發國際市場的產品和出口有重大意義；對于引進技術能否符合本國國情也十分重要；人體尺寸的百分位分布提供了一個標準人的人體尺寸，不與現實中的任何具體人相吻合；設計中應以市場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計的中國人體尺寸標準非常必要。第18頁,共52頁，2024年2月25日，星期天各國汽車企業使用三維H點人體模型的情況美國有關標準法規要求采用的是95%百分位SAE-3DM；歐洲法規要求采用的是50%百分位的SAE-3DM；日本法規根據目的不同要求采用50%百分位的JSAE-3DM；我國目前還沒有中國人體尺寸的三維H點人體模型，標準GB11599-89要求采用的3DM實際上與JSAE-3DM相同，但由于國內轎車多為引進，因此實際上的使用各不相同。第19頁,共52頁，2024年2月25日，星期天我國汽車企業使用三維H點人體模型的情況第20頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第21頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人眼的視覺特征視力視覺器官對物體形態的精細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。視覺的適應性（暗適應性，明適應性)視線軸心30度范圍內為眩目區,應避免強光射入視錯覺視感覺與實際觀察對象有差別利用視錯覺,改善造型設計避免視錯覺,提高判斷能力第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第22頁,共52頁，2024年2月25日，星期天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性。第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第23頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（1）人眼直視前方不動的視野范圍人眼直視前方不動的垂直視野范圍為直前視線上方50°—55°，下方60°—70°。這里“直視前方不動”是指眼睛保持向前直視且眼球不動，“直前視線”是指兩眼瞳孔連線的平分線。第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第24頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人眼直視前方不動的水平視野范圍第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第25頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（2）主視野在一定車速時(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動范圍：通過轉動眼睛、頭部實際能獲得的有效視野范圍。按舒適與否分為自然轉動范圍和勉強轉動范圍。第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第26頁,共52頁，2024年2月25日，星期天眼睛和頭部的轉動范圍第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第27頁,共52頁，2024年2月25日，星期天駕駛員眼橢圓概念：駕駛員以正常駕駛姿勢坐在座椅中時其眼睛位置在車身中的統計分布圖形。由于該圖形呈橢圓狀，故稱為眼橢圓。眼橢圓已被列為國際標準ISO4513一1978(道路車輛——視野性能——關于駕駛員眼睛位置——眼橢圓確定方法)。與美國的SAEJ941相同。第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第28頁,共52頁，2024年2月25日，星期天SAE眼橢圓樣板第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第29頁,共52頁，2024年2月25日，星期天眼橢圓樣板繪制繪制自身坐標線查表確定眼橢圓中心位置查表確定長短軸確定傾角眼橢圓的位置定義:

根據H點和H點水平調節行程，確定中心、長短軸、傾斜角。第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第30頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第31頁,共52頁，2024年2月25日，星期天眼橢圓樣板在車身視圖上的定位由H點水平調節量和眼橢圓百分位選樣板在側視圖上，由最后H點向上作635mm垂直工作線和水平工作線,交點為眼橢圓自身坐標原點(靠背角25度，偏差可查表）在俯視圖上定位第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第32頁,共52頁，2024年2月25日，星期天眼橢圓樣板定位第二節汽車駕駛員眼橢圓及視野設計第33頁,共52頁，2024年2月25日，星期天前方視野在車身布置圖上，根據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：上視角應保證能觀察到車輛前方12m遠、5m高的信號燈，下視角不應在車輛前端產生過大的盲區。最小水平視角：一般大與70°。關于人車視野性設計眼橢圓定位方法第34頁,共52頁，2024年2月25日，星期天視野盲區確定前方視野盲區包括由方向盤產生的儀表板盲區，以及由車身前、中、后支柱等因素形成的視野盲區。車身設計中應減小盲區，擴大視野。圖為由轎車各支柱形成的視野盲區。關于人車視野性設計車身各支柱形成的視野盲區第35頁,共52頁，2024年2月25日，星期天儀表板盲區校核關于人車視野性設計第36頁,共52頁，2024年2月25日，星期天后方視野（車內后視鏡、車外后視鏡）后視鏡設計主要包括正確選擇曲率半徑、鏡面大小、安裝位置及傾角、后視鏡個數以及為實現后視野設計要求的后視鏡結構設計。關于人車視野性設計第37頁,共52頁，2024年2月25日，星期天兩種方法：SAE眼橢圓確定法和EEC視點確定法（國家標準GB11565-1989《轎車風窗玻璃刮水器刮刷面積》或81/643EEC）。風窗玻璃刮掃面積及部位的校核第38頁,共52頁，2024年2月25日，星期天SAE眼橢圓法轎車雨刮形式及布置第39頁,共52頁，2024年2月25日，星期天轎車前風窗玻璃刮刷面積要求(SAE)風窗玻璃刮掃面積及部位的校核第40頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第三節駕駛員的手伸及界面第41頁,共52頁，2024年2月25日，星期天駕駛員手伸及界面是指駕駛員以正常駕駛姿勢坐在汽車座椅上，身系安全帶，右腳置于加速踏板上，一只手握住方向盤時另一只手所能伸及的最大空間曲面。此曲面所包絡的空間范圍，為駕駛員的操縱范圍。第42頁,共52頁，2024年2月25日，星期天影響伸及能力的因素駕駛員自身因素：男、女百分位駕駛室結構尺寸：座椅靠背角β最后H點至踵點的垂直距離H點的水平調節范圍方向盤直徑D方向盤傾斜角WA方向盤中心至踵點的水平距離Wx方向盤中心至踵點的垂直距離Wz第43頁,共52頁，2024年2月25日，星期天適用范圍：座椅靠背角β：9.0°～33.0°最后H點至踵點的垂直距離：130mm～520mmH點的水平調節范圍：≥130mm方向盤直徑D：330mm～600mm方向盤傾斜角WA：10°～70°方向盤中心至踵點的水平距離Wx：660～152mm方向盤中心至踵點的垂直距離Wz：530～838mm利用綜合因子G來評價上述尺寸對手伸及界面的綜合影響：G因子分7檔為：G<-1.25；-1.24<G<-0.75；-0.74<G<-0.25；-0.24<G<0.24；0.25<G<0.74；0.75<G<1.24；1.25<G男女駕駛員的比例關系：50／50、75／25、90／10形成21種方案，可查表設計。影響伸及能力的因素第44頁,共52頁，2024年2月25日，星期天手伸及界面表格示例檢驗步驟：(P81)

測量尺寸；計算G值；查表，并校核。國際標準ISO3958表格所述及的手伸及界面,適用于三點式安全帶,且為駕駛員三指呈捏式的指尖伸及面。第45頁,共52頁，2024年2月25日，星期天檢驗步驟如下：（1）測量出欲檢驗汽車駕駛室的以下幾項尺寸：Hz,D,Wx,Wz,α，β，γ與手伸及界面有關的駕駛室尺寸；（2）根據標準中給出的駕駛室尺寸綜合因子G的計算公式算出G值；（3）算出手伸及界面及界面前后方向上基準面HR離踵點的距離d，確定該基準面的位置；（4）用基準面HR、駕駛員座椅對稱平面以及通過最后H點的水平面（見圖2-1）這三個正交平面組成坐標系