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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

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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,1为小腿和脚的夹角,α2为大腿和小腿的夹角,α

3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。对于满足度为90%(第5～第95百分位)的汽车,满

足α1舒适度的Z取值范围为270～400mm,满足α2舒适度的Z取

值范围为320～600mm,单从满足人体下肢人机工程学要求来讲,H

点高度的取值范围是320～400mm。根据汽车人体工程学,驾驶员靠

背角的范围应当位于20°～30°之间。

驾驶员视觉界面设计

驾驶员视觉界面设计时必须考虑人的视觉特征、心理生理特征,如车

内仪表板的排列、显示的大小等要适宜于人的视觉特性,驾驶员以正

常姿势坐在汽车座椅中时,其眼睛位置的统计分布图形要呈椭圆状,

使驾驶员有较好的视野。另外,汽车驾驶采用自动导航系统、安全辅

助驾驶系统等,使驾驶智能化,有助于驾驶员减少精神紧张,减轻精神

负荷,隔离驾驶疲劳。

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驾驶员—操纵界面设计

驾驶员—操纵界面设计可从以下几个方面考虑:

(1)驾驶员的手伸及界面设计。驾驶员以正常姿势坐在座椅中,身系

安全带,右脚支承于加速踏板上,一只手握住方向盘时,另一只手所能

伸及的最大空间轮廓面是驾驶员的手伸及界面。驾驶室内的一切手操

纵件的位置均应在驾驶员手伸及界面内。只有将手操纵件布置在驾驶

员手伸及范围以内,才能满足驾驶员的生理要求,减缓疲劳。

(2)合理设计操纵件的布局及形状。操纵件的设计要适宜于人体尺寸

要求,以便于人的操纵,如操纵杆手柄的形状应与手的生理特点相适

应。就手掌而言,掌心部位