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摘要：随着社会的进步，人们在追求汽车时尚动感的外形和充沛动力的同时，也越来越关注汽车的舒适性和操作便利性。文章阐述了人机工程学基本理念及在汽车设计中的应用，以提升用户对汽车产品的实际体验。
关键词：人机工程学；汽车设计；应用
人机工程学，是把人的因素作为产品设计的重要参数，以人的安全、健康、舒适为目标的一种新的理论依据和方法。其核心研究内容是优化人与机器设备的关系。在当今的汽车设计中已普遍运用人机工程学的原理，将人机协调的理念渗入到具体的汽车结构设计当中，以改善驾驶员的驾驶环境、降低其劳动强度，并同步提升驾乘人员的舒适性，使车辆总体性能达到最优化。
1人机工程学在汽车设计中的应用
（1）基于感管的设计应用。人是通过感觉器官来获得各种信息，当周围环境发生变化或人的自身状态受到刺激时，感觉器官接收到刺激带来的作用，人的神经终梢发生兴奋，并传送到大脑皮层，因此产生感觉。感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物特殊属性的反映，为人的认识活动提供原始资料，是人了解自身状态和认识客观世界的初阶。
在汽车设计中，主要针对人的视觉、听觉和触觉进行适应性的设计，以求到达最佳的感官体验。视觉是最重要的感官方面的体验，而驾驶员视野作为一项重要的视觉要求，需要在满足前方180°视野、A柱双目障碍角、A/B/C柱直接视野障碍、后视镜视野要求、前风窗视野要求等法规的基础上，进一步优化设计，以确保车辆的安全性要求。同时，前风窗玻璃刮刷面积校核也是非常重要的环节，需对刮刷面积、玻璃的A/B区分项要求进行设计校核，使刮刷能有效地清除前挡玻璃影响视线的物质，让驾驶员视线清晰，确保行车安全。另外，汽车产品的内外部造型也是很重要的环节，需要基于美观的基础上，同时考虑车辆性能、功能、舒适性和便利性的因素。
在听觉方面，重点在于噪声对人的影响。噪声给人带来的不舒适和精神状态的负面影响是很直接的。可以通过降低噪声源、隔断噪声传播路径和优化噪声激励方面重点采取技术手段加以控制。如在某款SUV车型开发中，为降低整车噪声水平，对整车气密性进行了多轮的优化，结合工艺实施和实施的难易情况最终确定采取方案三，将气密性测试值由98cm2降至85cm2，整车噪声水平得到明显改善。气密性提升方案如表1所示。
在触觉方面，对零部件的材质、操作响应方面进行优化，使驾乘人员得到良好的操作感受。同时，对于整车的品质的感知方面，触觉也起着不小的影响。
（2）基于人体形态的应用。在整车总布置设计过程中，首先需對坐姿进行人机校核。设计人员建立人体的数字模型后，按照尽量降低驾驶员的疲劳程度、提高车内空间利用率，兼顾内外造型的原则进行人性化设计，从而使驾驶员获得舒适的驾驶姿势。通常的设计原则是：根据踵点、踏板参考点、驾驶员设计H点、方向盘中线轴线来初步确定驾驶员坐姿，然后根据以往车型的设计数据进行修正。然后，要对驾驶室内的手部操控便利性进行校核，包括方向盘、换挡杆、手制动杆和各类按键、旋钮等，要求在驾驶员伸手能及的范围之内，且便于操作，不容易出现操作错误。在某SUV车型的座椅设计开发过程中，设计初期理论校核时，发现存在腿部操作离合器踏板时与座椅坐垫面干涉量大的问题。以95%百分位假人校核座椅压缩量，初始状态臀部座椅压缩量32.4mm，腿部座椅压缩量0mm；假人R点不动，将离合踏板踩至极限位置时，臀部座椅压缩量27.3mm，腿部座椅压缩量63mm。由于座椅最大压缩量为40mm，人体腿部压缩量至少为23mm。与其他同类车型对比，腿部压缩量偏大，需要进行设计优化，具体如表2所示。
根据人机工程的校核结果，对座椅型面进行了修改，最终将离合踩到底部座椅压缩量降至45mm，经验证满足了舒适性的要求。
作为人机工程的一项重要要求，下车方便性在汽车结构设计中须充分考虑。根据与上下车方便性相关的尺寸范围和角度，对车身门框立柱、车门开口尺寸和位置，以及车身侧壁倾斜度进行设计校核，以达到舒适、便利的要求。
（3）基于力学特性的设计应用。为降低驾驶员的疲劳程度，需要基于力学特性进行满足人机工程的设计。充分考虑人体各部分的操作力，在控制操作力数值的同时，还要合理设计操纵时的用力方式。同时，可通过建立基于生物力学的驾驶和操作舒适度模型，按照人体活动的特点确定操作力的各项参数，从力学角度研究各种操作方式的设计参数与肌肉疲劳的关系。通过仿真试验建立相关的数学模型，结合边界限制条件，对研究参数进行计算分析，通过多组参数的结果对比，实现最佳人机操纵界面的匹配。
2结语
人机工程是在汽车产品设计开发需要认真考虑的因素，它对于汽车驾乘人员的安全性、舒适性和便利性等有着重要的影响。随着用户对汽车产品要求的不断提高，汽车产品设计人员必须充分将人机工程的理念融入到具体的设计中去，使产品更具人性化，而非传统意义上的交通工具。
人机工程是一个还需要不断深入研究的领域，它对于汽车产品的用户体验满意度有着很大的影响。产品开发的最终目的是满足市场和用户的需求，所以不断提升基于人机工程的设计开发水平是十分必要的。
参考文献：
[1]赵韩，程飞.基于人机工程学的轿车车身总布置设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2014，37（11）：1281-1284.
[2]孙成秀.基于人机工程学的轿车总布置研究[D].长春：吉林大学，2013.
关键词：人机工程学；汽车设计；应用
人机工程学，是把人的因素作为产品设计的重要参数，以人的安全、健康、舒适为目标的一种新的理论依据和方法。其核心研究内容是优化人与机器设备的关系。在当今的汽车设计中已普遍运用人机工程学的原理，将人机协调的理念渗入到具体的汽车结构设计当中，以改善驾驶员的驾驶环境、降低其劳动强度，并同步提升驾乘人员的舒适性，使车辆总体性能达到最优化。
1人机工程学在汽车设计中的应用
（1）基于感管的设计应用。人是通过感觉器官来获得各种信息，当周围环境发生变化或人的自身状态受到刺激时，感觉器官接收到刺激带来的作用，人的神经终梢发生兴奋，并传送到大脑皮层，因此产生感觉。感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物特殊属性的反映，为人的认识活动提供原始资料，是人了解自身状态和认识客观世界的初阶。
在汽车设计中，主要针对人的视觉、听觉和触觉进行适应性的设计，以求到达最佳的感官体验。视觉是最重要的感官方面的体验，而驾驶员视野作为一项重要的视觉要求，需要在满足前方180°视野、A柱双目障碍角、A/B/C柱直接视野障碍、后视镜视野要求、前风窗视野要求等法规的基础上，进一步优化设计，以确保车辆的安全性要求。同时，前风窗玻璃刮刷面积校核也是非常重要的环节，需对刮刷面积、玻璃的A/B区分项要求进行设计校核，使刮刷能有效地清除前挡玻璃影响视线的物质，让驾驶员视线清晰，确保行车安全。另外，汽车产品的内外部造型也是很重要的环节，需要基于美观的基础上，同时考虑车辆性能、功能、舒适性和便利性的因素。
在听觉方面，重点在于噪声对人的影响。噪声给人带来的不舒适和精神状态的负面影响是很直接的。可以通过降低噪声源、隔断噪声传播路径和优化噪声激励方面重点采取技术手段加以控制。如在某款SUV车型开发中，为降低整车噪声水平，对整车气密性进行了多轮的优化，结合工艺实施和实施的难易情况最终确定采取方案三，将气密性测试值由98cm2降至85cm2，整车噪声水平得到明显改善。气密性提升方案如表1所示。
在触觉方面，对零部件的材质、操作响应方面进行优化，使驾乘人员得到良好的操作感受。同时，对于整车的品质的感知方面，触觉也起着不小的影响。
（2）基于人体形态的应用。在整车总布置设计过程中，首先需對坐姿进行人机校核。设计人员建立人体的数字模型后，按照尽量降低驾驶员的疲劳程度、提高车内空间利用率，兼顾内外造型的原则进行人性化设计，从而使驾驶员获得舒适的驾驶姿势。通常的设计原则是：根据踵点、踏板参考点、驾驶员设计H点、方向盘中线轴线来初步确定驾驶员坐姿，然后根据以往车型的设计数据进行修正。然后，要对驾驶室内的手部操控便利性进行校核，包括方向盘、换挡杆、手制动杆和各类按键、旋钮等，要求在驾驶员伸手能及的范围之内，且便于操作，不容易出现操作错误。在某SUV车型的座椅设计开发过程中，设计初期理论校核时，发现存在腿部操作离合器踏板时与座椅坐垫面干涉量大的问题。以95%百分位假人校核座椅压缩量，初始状态臀部座椅压缩量32.4mm，腿部座椅压缩量0mm；假人R点不动，将离合踏板踩至极限位置时，臀部座椅压缩量27.3mm，腿部座椅压缩量63mm。由于座椅最大压缩量为40mm，人体腿部压缩量至少为23mm。与其他同类车型对比，腿部压缩量偏大，需要进行设计优化，具体如表2所示。
根据人机工程的校核结果，对座椅型面进行了修改，最终将离合踩到底部座椅压缩量降至45mm，经验证满足了舒适性的要求。
作为人机工程的一项重要要求，下车方便性在汽车结构设计中须充分考虑。根据与上下车方便性相关的尺寸范围和角度，对车身门框立柱、车门开口尺寸和位置，以及车身侧壁倾斜度进行设计校核，以达到舒适、便利的要求。
（3）基于力学特性的设计应用。为降低驾驶员的疲劳程度，需要基于力学特性进行满足人机工程的设计。充分考虑人体各部分的操作力，在控制操作力数值的同时，还要合理设计操纵时的用力方式。同时，可通过建立基于生物力学的驾驶和操作舒适度模型，按照人体活动的特点确定操作力的各项参数，从力学角度研究各种操作方式的设计参数与肌肉疲劳的关系。通过仿真试验建立相关的数学模型，结合边界限制条件，对研究参数进行计算分析，通过多组参数的结果对比，实现最佳人机操纵界面的匹配。
2结语
人机工程是在汽车产品设计开发需要认真考虑的因素，它对于汽车驾乘人员的安全性、舒适性和便利性等有着重要的影响。随着用户对汽车产品要求的不断提高，汽车产品设计人员必须充分将人机工程的理念融入到具体的设计中去，使产品更具人性化，而非传统意义上的交通工具。
人机工程是一个还需要不断深入研究的领域，它对于汽车产品的用户体验满意度有着很大的影响。产品开发的最终目的是满足市场和用户的需求，所以不断提升基于人机工程的设计开发水平是十分必要的。
参考文献：
[1]赵韩，程飞.基于人机工程学的轿车车身总布置设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2014，37（11）：1281-1284.
[2]孙成秀.基于人机工程学的轿车总布置研究[D].长春：吉林大学，2013.