第一篇：新型人機(jī)工程技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

河 南 科 技 大 學(xué)

題目：人機(jī)工程結(jié)業(yè)論文

新型人機(jī)工程技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

姓 名 許 明 莉 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院

專 業(yè) 管理科學(xué)與工程

學(xué) 號(hào)

201201079

2013年 6 月 16 日

新型人機(jī)工程技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

許明莉

摘要：公共設(shè)施體現(xiàn)著一個(gè)城市乃至一個(gè)民族的整體形象和發(fā)展水平，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程比較晚，對(duì)于公共設(shè)施的重視程度不夠，在設(shè)計(jì)中存在一些問題，有些公共設(shè)施沒有考慮與環(huán)境的協(xié)調(diào)性以及設(shè)施的適用性，及人機(jī)工程學(xué)相連接而影響設(shè)施本身的利用率和使用者的舒適度等，基于這種情況，本文通過綠色人機(jī)工程、人機(jī)交互技術(shù)兩種新型人機(jī)工程技術(shù)在公共設(shè)施中的應(yīng)用研究，充分證明人機(jī)工程學(xué)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的重要性以及應(yīng)用的合理規(guī)范性，當(dāng)然也存在一定的局限性。因此，在設(shè)計(jì)中，我們需要靈活應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)，在科學(xué)數(shù)據(jù)與主觀審美之間尋求平衡，使兩者能夠共同發(fā)展，在各自發(fā)展的同時(shí)能和夠相輔相成。關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；公共設(shè)施；人機(jī)關(guān)系

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)公共設(shè)施的要求逐漸在變化。因此對(duì)于公共設(shè)施這個(gè)影響著人們生活質(zhì)量和城市形象的產(chǎn)品，怎樣對(duì)它進(jìn)行設(shè)計(jì)以及規(guī)劃，成為城市建設(shè)中很重要的一部分。公共設(shè)施的服務(wù)對(duì)象是它的使用者，如何讓使用者感覺使用舒適、方便、快捷，從生理和心理上都得到滿足，便是設(shè)計(jì)師的首要職責(zé)。人機(jī)工程學(xué)是一門研究人、機(jī)、環(huán)境之間如何很好的協(xié)作，并達(dá)到很好的效率的學(xué)科。公共設(shè)施設(shè)計(jì)中如何讓使用者、公共設(shè)施和它們之間的環(huán)境三者較好的合作，有必要系統(tǒng)的研究人機(jī)工程學(xué)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中是如何應(yīng)用，目前存在哪些問題，有無改善的地方，如何改善等等問題。公共設(shè)施設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

“公共設(shè)施是指為人們提供公共服務(wù)的各種公共性、服務(wù)性設(shè)施，按照具體的項(xiàng)目特點(diǎn)可分為教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、交通、體育、社會(huì)福利與保障、行政管理與社區(qū)服務(wù)、郵政電信和商業(yè)金融服務(wù)等?！背鞘械墓苍O(shè)施是隨著城市的發(fā)展而發(fā)展的，因?yàn)槲覀儑?guó)家的工業(yè)化進(jìn)程比較晚，而且經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，稅務(wù)制度不是很完善，政府在公共設(shè)施投入的資金不足，而導(dǎo)致我們國(guó)家現(xiàn)有的公共設(shè)施與西方國(guó)家相比較落后。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市公共設(shè)施的建設(shè)也越來越受到重視。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市公共設(shè)施也增加了很多項(xiàng)目。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)電話的普及，逐漸出現(xiàn)了公共信息亭，手機(jī)加油站，自動(dòng)販賣機(jī)等等。產(chǎn)生了越來越多的公共設(shè)施來滿足人們的日常需要，因此在研究公共設(shè)施的設(shè)計(jì)中，我們首先將它按照一定要求對(duì)它進(jìn)行劃分，以便系統(tǒng)的進(jìn)行討論。由于、目前公共設(shè)施種類繁多，其分類標(biāo)準(zhǔn)也眾說不一，我們將城市公共設(shè)施按照使用功能劃分成信息設(shè)施、衛(wèi)生設(shè)施、照明設(shè)施、娛樂服務(wù)設(shè)施和交通設(shè)施系統(tǒng)。另外，由于我國(guó)對(duì)殘障人士的關(guān)注，也相應(yīng)提出了無障礙設(shè)計(jì)，因此對(duì)于無障礙系統(tǒng)設(shè)施設(shè)計(jì)也逐漸重視起來。而且公共設(shè)施的設(shè)計(jì)不僅包括公共設(shè)施產(chǎn)品本身，它所處的環(huán)境也在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，因此公共環(huán)境也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

公共設(shè)施是為了實(shí)現(xiàn)人們生活的便利，滿足日益增長(zhǎng)的物質(zhì)與精神需求。因此公共設(shè)施的設(shè)計(jì)除了在滿足其基本物質(zhì)功能的實(shí)現(xiàn)以外，通過其色彩，形態(tài)，材料的合理應(yīng)用等帶給人們視覺上的感受，對(duì)于該物質(zhì)有更好的識(shí)別，這種視覺感受在某種程度上輔助實(shí)現(xiàn)了該設(shè)施的物質(zhì)功能，進(jìn)而體現(xiàn)了它的精神功能。另外，公共設(shè)施的設(shè)計(jì)由于地域，民族特征等的差異，在進(jìn)行形態(tài)，色彩設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮這些差異，從而滿足不同人群的需求。綠色人機(jī)工程及在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 綠色人機(jī)工程基本理論

綠色設(shè)計(jì)(Green Design——GD)，或稱生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)、可持續(xù)設(shè)計(jì)等，其基本思想是在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響最小。它是在生態(tài)哲學(xué)的指導(dǎo)下，運(yùn)用生態(tài)思維，將物的設(shè)計(jì)引入“人－機(jī)－環(huán)境”系統(tǒng)，既考慮滿足人的需要，又注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的原則，既實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值，又保護(hù)自然環(huán)境促進(jìn)人與環(huán)境的共同繁榮，符合以人為本的設(shè)計(jì)理念。綠色設(shè)計(jì)是獲得綠色產(chǎn)品的基礎(chǔ)，具有決定性，它要求人、機(jī)、環(huán)境、未來四者和諧統(tǒng)一，即由原先的三維(人、機(jī)、環(huán)境)和諧統(tǒng)一，加上一維(時(shí)間、未來)，演進(jìn)為四維的和諧統(tǒng)一。主要特點(diǎn)是減緩地球上資源財(cái)富的消耗、從源頭上減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生、并行閉環(huán)設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)過程及準(zhǔn)則如下圖1和圖2。

圖1 面向產(chǎn)品生命周期的綠色設(shè)計(jì)過程

圖2 綠色設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

2.2 綠色人機(jī)工程在公共設(shè)施設(shè)計(jì)的應(yīng)用

由于工業(yè)化進(jìn)程的加快，現(xiàn)代科技文化引起了環(huán)境及生態(tài)的破壞的現(xiàn)狀，一些設(shè)計(jì)師開始倡導(dǎo)綠色設(shè)計(jì)。公共設(shè)施是一個(gè)城市文化形象的代表，也是一個(gè)城市的主要組成部分，設(shè)計(jì)也應(yīng)該遵從綠色設(shè)計(jì)的原則，它要求從材料選擇到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工工藝，產(chǎn)品的使用甚至廢棄處理等每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該考慮資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的理念。公共環(huán)境設(shè)施不同于普通的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，公共環(huán)境設(shè)施與周圍環(huán)境的融合統(tǒng)一是設(shè)計(jì)師必須要考慮到的一個(gè)因素。自然生態(tài)是一個(gè)平衡的系統(tǒng)，人類的活動(dòng)一直以來都對(duì)這個(gè)平衡產(chǎn)生正面的和負(fù)面的影響。按照常理，我們就應(yīng)該在設(shè)計(jì)中盡量避免負(fù)面影響，然而，現(xiàn)實(shí)的情況卻不是這樣的，有些設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)往往是為了設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，忽視自然生態(tài)之間的平衡關(guān)系，隨意改變自然生態(tài)系統(tǒng)?，F(xiàn)在好多設(shè)計(jì)就是用生硬的線條或者模塊將城市劃分成廣場(chǎng)，道路和公共環(huán)境設(shè)施，居住區(qū)等，為了實(shí)現(xiàn)這些劃分，肆意的破壞原有的綠色環(huán)境，而在進(jìn)行了刻意的劃分后，為了美觀，又不惜人力物力和資金大量的投入，按照城市規(guī)劃的意愿鋪上草皮種上花草。人們總是破壞自然的生態(tài)系統(tǒng)，然后又按照自己的喜好隨意增加一些本來原先就有的東西，人為的把人與自然用現(xiàn)代科技手段隔開，最終得不償失。

現(xiàn)在，人們已經(jīng)意識(shí)到某些行為的錯(cuò)誤，開始有意的回歸自然生態(tài)。當(dāng)今世界，對(duì)綠色環(huán)境的渴望已成為人們的主導(dǎo)心理。然而，就在呼喚綠色設(shè)計(jì)的今天，公共環(huán)境設(shè)施設(shè)計(jì)中仍然存在著有悖于綠色宗旨非人性化的設(shè)計(jì)現(xiàn)象，比如在公共環(huán)境設(shè)施的設(shè)計(jì)上很少考慮到綠色設(shè)計(jì)的因素，不能全面地預(yù)測(cè)到設(shè)施在制造、使用、廢棄等全部生命周期的各個(gè)階段對(duì)環(huán)境和人體的影響，此外，對(duì)于設(shè)施的再利用化的重視程度不夠。也就是說，不能很好利用拆卸技術(shù)、再制造技術(shù)和材料循環(huán)技術(shù)以及無害化處理技術(shù)，以確保設(shè)施退役后，零部件及材料以最高的附加值回收并重復(fù)利用。因此，公共設(shè)施設(shè)計(jì)要真正做到綠色人機(jī)需要注意材料的選擇和管理，產(chǎn)品的可回收性和產(chǎn)品的裝配與拆卸性設(shè)計(jì)等。我們?cè)谶x擇材料時(shí)就要考慮到它是否可再生回收，而且對(duì)環(huán)境的少污染及低能耗等問題，零部件之間最好能兼容的。

另外還要盡量減少材料的種類，以減少回收成本。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)盡量使用一些可以充分利用的零件和材料，而且要在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來，因?yàn)橐话阗Y源的回收再利用是原材料再循環(huán)和零部件再使用，由于材料再循環(huán)成本較高，而且技術(shù)實(shí)施上也困難，因此零部件再利用是較為合理的資源回收方式。另外在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)盡可能用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和外形，減少零部件的種類，而且采用簡(jiǎn)單的連接方式，易于拆卸，減少緊固件數(shù)量，這樣可以方便裝配和拆卸，且節(jié)約成本。人機(jī)交互技術(shù)及在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 人機(jī)交互技術(shù)基本概念

人機(jī)交互技術(shù)（Human-Computer Interaction Techniques）是指通過計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。它包括機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備給人提供大量有關(guān)信息及提示請(qǐng)示等，人通過輸入設(shè)備給機(jī)器輸入有關(guān)信息，回答問題及提示請(qǐng)示等。人機(jī)交互技術(shù)是計(jì)算機(jī)用戶界面設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。也指通過電極將神經(jīng)信號(hào)與電子信號(hào)互相聯(lián)系，達(dá)到人腦與電腦互相溝通的技術(shù)，可以預(yù)見，電腦甚至可以在未來成為一種媒介，達(dá)到人腦與人腦意識(shí)之間的交流，即心靈感應(yīng)。我國(guó)對(duì)人機(jī)交互技術(shù)的研究起步較晚，但現(xiàn)在973、863、“十五"計(jì)劃已經(jīng)將其列為主要內(nèi)容。

3.2 人機(jī)交互技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，人機(jī)交互也成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，我們?cè)谌粘Ｉ钪杏玫降墓苍O(shè)施好多都有人機(jī)交互界面，例如ATM機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，郵局、銀行、營(yíng)業(yè)廳里的自動(dòng)排號(hào)機(jī)，電子書報(bào)亭，候車室的電子顯示屏等都運(yùn)用了人機(jī)交互技術(shù)，目前上海已建成裝有電子顯示屏的公交電子站牌1000多塊，并將在年內(nèi)再建800至1000塊，并在60多條公交線路上開通公交車運(yùn)行信息預(yù)告服務(wù)。可見人機(jī)交互技術(shù)用到公共設(shè)施建設(shè)中初步取得了很好的效果，并且在公共設(shè)施越來越人性化發(fā)展的同時(shí)，人機(jī)工程技術(shù)也在不斷進(jìn)步。使用ATM機(jī)時(shí)，屏幕上的信息可以不用通過鼠標(biāo)等來進(jìn)行操作，直接用手指觸摸我們需要的選項(xiàng)便可進(jìn)行操作，這便是應(yīng)用了人機(jī)交互技術(shù)中的多點(diǎn)觸控技術(shù)?！岸帱c(diǎn)觸控技術(shù)是采用人機(jī)交互與硬件設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備如鼠標(biāo)、鍵盤等的支持下進(jìn)行計(jì)算機(jī)與人之間的交互操作。與單點(diǎn)觸控技術(shù)相比，多點(diǎn)觸控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)觸控屏如屏幕，桌面，墻壁等或觸控面板上，同時(shí)接受多個(gè)點(diǎn)的輸入信息?！边@些人機(jī)交互軟件的設(shè)計(jì)也為公共設(shè)施設(shè)計(jì)提供了很多幫助，在公共信息顯示系統(tǒng)方面，數(shù)字化和系統(tǒng)化的信息顯示提高了信息的傳輸效率，方便了人們的查詢使用，為我們的工作和生活帶來很大的便捷。隨著我國(guó)城市建設(shè)力度的加大，相信人性化的人機(jī)交互技術(shù)會(huì)廣泛應(yīng)用于各類公共設(shè)施設(shè)計(jì)中，有了這些便利的公共設(shè)施，就算在一個(gè)陌生的環(huán)境中，人們也不會(huì)感到生疏緊張，能夠迅速有效的到達(dá)目的地。希望隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更多的人機(jī)交互技術(shù)能夠很好的應(yīng)用到公共設(shè)施設(shè)計(jì)中，構(gòu)建一個(gè)更加和諧便利的生活環(huán)境。

總的來說，人機(jī)工程學(xué)是一門理性的學(xué)科，它提供給公共設(shè)施設(shè)計(jì)以科學(xué)依據(jù)和理論依據(jù)。在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中要全面的考慮這些因素，將理性與感性因素巧妙結(jié)合，才能更好做到人一機(jī)一環(huán)境的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)論

隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重視，人機(jī)工程學(xué)與科技的結(jié)合下出現(xiàn)了一些新興的人機(jī)工程學(xué)技術(shù)，綠色人機(jī)工程和人機(jī)交互技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中應(yīng)用的較為廣泛，但其中也存在一些問題，有些設(shè)計(jì)師對(duì)于綠色設(shè)計(jì)的誤解，從而盲目設(shè)計(jì)等問題，公共設(shè)施設(shè)計(jì)要真正做到綠色人機(jī)需要注意材料的選擇和管理，產(chǎn)品的可回收性和產(chǎn)品的裝配與拆卸性設(shè)計(jì)等。對(duì)于人機(jī)交互技術(shù)在公共設(shè)施中的應(yīng)用，將會(huì)有更多更好的技術(shù)逐漸應(yīng)用到公共設(shè)施設(shè)計(jì)中，從而提高公共設(shè)施的科技化程度和設(shè)計(jì)水平，最終能夠更方便人們的日常生活。本文通過分析這兩種新型人機(jī)工程技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，闡明了公共設(shè)施與人機(jī)工程學(xué)之間的關(guān)系，論證了人機(jī)工程學(xué)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的重要性。通過論述，提出一些解決方法和應(yīng)用原則，應(yīng)當(dāng)注意的是在公共設(shè)施尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，需要有針對(duì)性。另外，公共設(shè)施在進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用方面不能教條主義，應(yīng)該與人文因素理性結(jié)合，考慮使用者的歷史文化背景，心理層面的感受等，區(qū)別東西方文化的差別，在設(shè)計(jì)中做到靈活應(yīng)用。希望通過本文的系統(tǒng)研究，在以后的公共設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)能夠更加合理的靈活的應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)，能夠?yàn)榻窈蟮脑O(shè)計(jì)起到一定的參考和指導(dǎo)作用。相信在不久的將來我國(guó)的公共設(shè)施也能夠做到世界領(lǐng)先，而且設(shè)計(jì)出更豐富的公共設(shè)施，提高人們的日常生活水平的同時(shí)，加強(qiáng)我國(guó)在設(shè)計(jì)方面的競(jìng)爭(zhēng)力。

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第二篇：人機(jī)工程學(xué)在整體廚房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)在整體廚房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要

追求安全、健康、舒適和美觀是整體廚房設(shè)計(jì)的目的。本文通過設(shè)計(jì)調(diào)交 ,建立了整體廚房用戶模型 ,通過人機(jī)工 程學(xué)中舒適人體尺寸的運(yùn)用,研究了廚房空間的合理的平面布局方式、整體廚房的平面剖面尺度以及合理的儲(chǔ)藏空間等使用戶大大提高工作效率和操作的舒適度。

關(guān)鍵詞 : 整體廚房 ； 廚房 ； 櫥柜 ；人機(jī)工程學(xué)

abstract The pursuit of safety, health, comfort and beauty is the overall kitchen design.Through the design, the establishment of the overall kitchen user model, through the use of ergonomics in the comfort of human body size, the space of the kitchen.Reasonable.} plane arrangement, plane and the section sizes of the whole kitchen and reasonable storage space.The user can greatly improve the work efficiency and operating comfort.Key words: integral kitchen;kitchen;cabinet;Ergonomics

一、前言

整體廚房是將櫥柜、抽油煙機(jī)、燃?xì)庠罹?、消毒柜、洗碗機(jī)冰箱、微波爐、電烤箱、各式掛件、水盆、各式抽屜拉籃、垃圾粉碎器等廚房用具和廚房電器進(jìn)行系統(tǒng)搭配而成的一種新型廚房形式。具有儲(chǔ)存、清洗、加工、配俊、烹調(diào)、備俊、交流功能。進(jìn)入21世紀(jì),國(guó)民生活水平得到普遍提高,現(xiàn)代住宅設(shè)計(jì)已把設(shè)計(jì)重 點(diǎn)和 施 工精度放在起居室、洗手間和廚房上來了。消費(fèi)者的生活行為發(fā)生大的改變 ,廚房的功能不再是過去單一的滿足烹調(diào)行為要求 ,已發(fā)展為集倉(cāng)儲(chǔ)、加工、清洗、烹飪和配蟹等多功能為一體的綜合服務(wù)空間。人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素;研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用;研究在工作中 家庭生活中與閑暇時(shí)怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。在整體廚房“人一機(jī)一環(huán)境” 的特定系統(tǒng)中,“ 人” 即操作者,是主要因素;櫥柜、設(shè)備及器具等是“機(jī)”，廚房的室內(nèi)空間尺度、形狀、色彩及聲、光、熱 空氣條件是“環(huán)境”,更設(shè)計(jì)出使操作者使用最好適的“環(huán)境”和最省力的“ 機(jī)”,則首先要分析、了解“人”。

二、設(shè)計(jì)調(diào)查

廚房的空間規(guī)劃需兼具實(shí)用、美觀、安全、易清理及省時(shí)省力。因此,空間的妥善規(guī)劃極為重要,這就必須進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)查,了解用戶與整體廚房產(chǎn)品有關(guān)的生活方式、行為方式、各種使用環(huán)境和情景、用戶的想象、用戶的期待等t31。同時(shí)了解用戶在廚房中進(jìn)行操作的過程和思維過程,從而發(fā)現(xiàn)用戶需要,獲取這些信息后,建立廚房?jī)?nèi)的用戶模型。

2.1用戶模型

廚房用戶的作業(yè)流程一般是:外購(gòu)、儲(chǔ)存一摘揀—洗滌一調(diào)理一烹飪一配餐一上桌一洗刷的順序進(jìn)行。如圖1為廚房中的操作內(nèi)容及操作路線。按照用戶的一般操作流程 , 將廚房空間分為四大區(qū),即儲(chǔ)藏區(qū)、洗滌區(qū)、操作區(qū)、烹飪區(qū)、(進(jìn)餐區(qū))。如表2一1所示。依據(jù)流程分區(qū),整體廚房的平面布置順序依次應(yīng)是儲(chǔ)藏區(qū)、洗滌區(qū)、調(diào)理區(qū)、烹飪區(qū)。洗滌、調(diào)理均為濕作業(yè)場(chǎng)所,將后二個(gè)區(qū)域盡里安排在同一臺(tái)面上〔5〕,這樣操作更方便。2.2思維模型

經(jīng)過調(diào)查分析,用戶對(duì)整體廚房產(chǎn)品的期待包括以下幾點(diǎn) : 1.櫥柜的尺寸應(yīng)根據(jù)人體尺寸,達(dá)到使用方便、省力、舒適、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率的目的;2.設(shè)備的安排要盡l 縮短人 在廚房操作時(shí)的行走路線;3.水池附近應(yīng)有儲(chǔ)藏區(qū) , 刀、叉、碗等俊具洗好可安放其中;4.盡量縮短廚房與俊桌之間的距離;5.給電器留一定的儲(chǔ)藏及操作空間。

三、整體廚房的平面和剖面尺度設(shè)計(jì)

整體廚房典型設(shè)備、櫥柜的平面、剖面尺度的確定,是依據(jù)人機(jī)工程學(xué)中人的操作機(jī)能來確定的,其目的在于要讓人使用的“ 機(jī)具”滿足人的各種使用要求,以達(dá)到使用方便、省力、舒適、降 低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、合符科學(xué)的目的。整體廚房典型設(shè)備、組成有廚房操作臺(tái) 洗滌池、冰箱、爐灶及吊柜等,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其平面、剖面的尺度關(guān)系。3.1整體廚房的平面布局

在整體廚房的功能區(qū)域中,儲(chǔ)藏區(qū)以冰箱為中心,洗滌區(qū)和操作區(qū)以水盆為中心 烹飪區(qū)以爐灶為中心。在20世紀(jì)五十年代進(jìn)行的人體工程學(xué)研究(基于20世紀(jì)二十年代為提高工作效率所做的研究)中,提出一個(gè)“工作三角”的重要原則t6] 調(diào)整冰箱、水盆和爐灶這三個(gè)工作點(diǎn)的相對(duì)位工,達(dá)到使用方便 減輕炊事勞動(dòng)量，提高工作效率的目的,是整體廚房平面布,的基礎(chǔ),三者之間的連線圍成一個(gè)“工作三角”,人在這三個(gè)點(diǎn)之間走動(dòng)自然形成一個(gè)三角形連線。

這項(xiàng)研究確立了這三個(gè)主要廚房活動(dòng)區(qū)域之間的距離,經(jīng)過l，這個(gè)三角形三條邊長(zhǎng)之和宜在3.6m ~ 6.6 m之間:小于3.6m，則貯藏和工作面很狹窄;大于6.6m,則由于往返距離加大使人疲勞,廚房操作效率降低。總長(zhǎng)在4.5m ~ 6.Om 之間的效率最高,稱為“省時(shí)省力三 角形”[ 7],其中洗滌池與爐灶之間的聯(lián)系最為頻繁,專家建議宜將它們之間的距離縮到最短,但距離最少為9OOmm。冰箱和水池間的距離 a 在1.2m ~2.lm較好,水池和爐灶間距離b在1.2 m ~ 1.8 m 較為合理,而冰箱和爐灶間距離c在1.2 m ~ 2.7 m 較為恰當(dāng),如圖2同時(shí)廚房交通還須避開工作三角形,使作業(yè)光線不致受到千擾。3.2操作臺(tái)設(shè)計(jì) 1.操作臺(tái)高度

目前操作臺(tái)的高度多數(shù)為860mm,二事實(shí)上人在切菜時(shí)上臂和小臂應(yīng)呈一定夾角,這樣可以最大程度地調(diào)動(dòng)身體力量,雙手也可相互配合地工作[8 ]。在抽樣調(diào)查中,讓一組不同身高的人去體驗(yàn)切菜臺(tái)的高度 ,得出數(shù)據(jù),見表2 通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),如果身高相差1cm的話,最舒適切菜臺(tái)高度一般相差0.5c m左右。根據(jù)人體尺度的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 可知,成年女子身高的10百分位數(shù)為150.3cm,90百分位數(shù)為164cm ,因此相對(duì)應(yīng)的操作臺(tái) 高度應(yīng)在79 cm ~ 86 cm 之間具體的高度根據(jù)主婦的高度來調(diào)節(jié),原則即為身高每增加1cm,操作臺(tái)的高度增加 0.5cm,一般將操作臺(tái)高度定為800m m ~ 850mm能適合于大多數(shù)人。如果廚房空間足夠的大,可補(bǔ)充增設(shè)其他所希望高度的操作臺(tái),以滿足不同功能的需要。

2.操作臺(tái)寬度

人在站立操作時(shí)所占的寬度女為66cm,男為70cm ,但從人的心理需要來說，必須將其增大一定的尺寸。根據(jù)手臂與身體左右夾角15度時(shí)工作較輕松的原則,操作臺(tái)面寬度應(yīng)以760mm為宜[ 8](見圖3),因此一般來說,在條件允許的情況下 , 操作臺(tái)的寬度應(yīng)>=760mm。3.操作臺(tái)深度

如圖3,人使用操作臺(tái)的主要操作區(qū)的深度為45Omm ,而人略探身可觸及的操作案臺(tái)深度為600mm,因此從這方面看操作臺(tái)的深度不宜小于450mm,也不宜大于600mm。

4.操作臺(tái)下柜體的深度

相對(duì)應(yīng)的臺(tái)面下的柜體一般要比臺(tái)面本身要淺5Om m,當(dāng)臺(tái) 面為5 Omm時(shí),柜體的深度為5OOmm的標(biāo)準(zhǔn)柜體深度;而當(dāng)臺(tái)面的深度為 600mm時(shí),柜體的深度選擇55Omm的標(biāo)準(zhǔn)柜體深度。5.操作臺(tái)下柜腳的容腳深度 為了使人身體能靠著案臺(tái)的邊緣、且能垂直站立操作,案臺(tái)的柜腳就需容腳深度，約1OOmm。這樣處理，可以提高案臺(tái)站立操作的舒適性,大大減輕操作者的腰部疲勞。

3.3灶臺(tái)設(shè)計(jì)

一般來說,灶臺(tái)是和操作臺(tái)的高度是在同一高度上的。但由于女性平均使用爐臺(tái)的時(shí)間較長(zhǎng),因此為避免烹飪時(shí)胳膊架得很高,造成頸肩酸痛,灶臺(tái)的高度應(yīng)比操作臺(tái)的高度下降約1Ocm ,視線得以輕松俯視煮食,手肘在炒菜時(shí)也可以輕松懸放,不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于緊繃狀態(tài)。因 此,放置灶具的臺(tái)面應(yīng)扣除鍋和灶具的高度,對(duì)于臺(tái)式爐灶需要在普通操作臺(tái)的基礎(chǔ)上減去爐灶和鍋的高度20Omm,即灶臺(tái)柜在600mm一65Omm 之間;而對(duì)于嵌吞式爐灶則需要在普通操作臺(tái)高度的基礎(chǔ)上 減去鍋的高度1OOmm ,即灶臺(tái)在700mm ~ 750mm之間。但這種灶臺(tái)和操作臺(tái)不在一個(gè)平面的情況下需要保證：灶臺(tái)一側(cè)至少有23Omm的操作空間,而另一側(cè)操作空間應(yīng)達(dá)到38Omm。3.4 洗滌池設(shè)計(jì)

1.洗滌池高度

一般來說,洗滌池的高度偏低,長(zhǎng)期使用會(huì)使用戶產(chǎn)生腰部勞損,這就需要加高洗滌池的高度,使用戶在正常站立的情況下就可輕松洗滌。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,女子50百分位數(shù)的“ 立姿肘高” 為960mm,加穿鞋修正,2Omm ,得980mm;由于立姿下在略低于肘高的位皿操作最適宜,所以取洗滌池的高度為 “立姿肘高”減去180mm ~ 13Om m ,即洗滌池的高度在800mm ~ 85Omm 之間,與操作臺(tái)的高度一致,兩者可用一 個(gè)高度滿足洗滌和切菜的瓣要。2.洗滌池平面尺度

廚房洗滌池不應(yīng)太靠近轉(zhuǎn)角布工,否則沒有足夠的空間會(huì)影響人的操作,而且也不便于物的放置。一般在廚房洗滌池的一側(cè)保留最小的操作臺(tái)空間為46Omm ,而另一側(cè)保留最小的操作臺(tái)空間為 610mm [“9]。3.吊柜設(shè)計(jì)

在吊柜的設(shè)計(jì)上要考慮吊柜的深度和安裝的高低,以避免碰頭。以人為基準(zhǔn),人向上伸直手臂,指梢高度成年女性五十百分位數(shù)約為18OOmm ,這決定了吊柜最高的擱板不得超過1800mm ,1800 以上的空間無法站在地面上取物。因此,吊柜上沿高度應(yīng)220cm。

四、整體廚房的儲(chǔ)藏設(shè)計(jì)

廚房使用方便與否,與儲(chǔ)藏空間的充實(shí)與否密切相關(guān),零碎東西多的廚房必要的東西能夠順利地拿進(jìn)、拿出是關(guān)鍵,根據(jù)所擁有的鍋以及蟹具l的需要,確保足夠的儲(chǔ)藏空間,此外,有固趙姓酬蛛驢、電飯鍋的場(chǎng)所也是十分必要的。頻繁使用的東西應(yīng)收藏在站著就可以夠得到的范圍內(nèi),其中經(jīng) 常使用的調(diào)味品、工具等應(yīng)收藏在與視覺高度接近的位置,作業(yè)效率會(huì)提高。操作臺(tái)下面(里面)的收藏,使用不浪費(fèi)進(jìn)深空間的、帶滑輪的柜櫥比較方便。抽屜式的柜櫥由于比較深,有些東西會(huì)被埋沒其中,為便于使用應(yīng)對(duì)所有儲(chǔ)藏物品進(jìn)行分類存放 [10]。考慮到廚房的東西還會(huì)有增加的可能,儲(chǔ)藏的空間也應(yīng)留有余地。

五、結(jié)束語

本文就主要通過了解人在廚房中的操作過程以及人體尺寸,將整體廚房進(jìn)行人性化設(shè)計(jì),設(shè)備的安排要以盡量縮短人在廚房操作時(shí)的行走路線為目的;而且還要根據(jù)人體的高度進(jìn)行櫥柜的尺寸設(shè)計(jì);除此之外還要合理有效地利用空間,安排必要的貯物空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳波.實(shí)用人機(jī)工程學(xué).中國(guó)水利水電出版社[M].2013.3.[2]李東豈.人際工程學(xué)廚房應(yīng)用[M].2007.3.[3]段曉丹.廚房衛(wèi)生間設(shè)計(jì)布置及裝修技[M].成都: 四月l科學(xué)技術(shù)出版社,2003.3.[4]劉爽.廚房人機(jī)工程社[J].藝術(shù)探索,2002.3

考查課（論文）

題 目名稱 人機(jī)工程學(xué)在整體廚房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

課 程 名 稱

人機(jī)工程學(xué) 學(xué)生姓名文龍

學(xué)號(hào)

1341101138 系、專

業(yè)機(jī)械與能源工程系機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師

鄧維克

2016年11月03日

第三篇：人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，針對(duì)汽車駕駛座持，從駕駛員生理特性與作業(yè)環(huán)境兩個(gè)方面分析了影響駕駛舒適性及安全性的原因，在此基礎(chǔ)上從坐姿舒適性，振動(dòng)舒適性，操作舒適性，安全性等四個(gè)方面論述了人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，完成了對(duì)汽車駕駛座椅從分析到設(shè)計(jì)的系列開發(fā)過程。

關(guān)鍵詞：汽車駕駛座椅 人機(jī)工程學(xué) 設(shè)計(jì)

一、引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)已由工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)即后工業(yè)社會(huì)過渡，人類賴以生存的生活空間和生活方式，處處都是經(jīng)過設(shè)計(jì)并不斷完善的設(shè)計(jì)世界?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)，作為一種廣泛的文化活動(dòng)，已成為人們生活中的一部分。人們開始追求高品質(zhì)的舒適生活,于是按照人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品也就越來越受到大眾的歡迎。人體工程學(xué)的產(chǎn)品也就成了現(xiàn)代社會(huì)人們追求的目標(biāo)。先以汽車座椅為例,人體工程學(xué)的家具并不是人們頭腦中所想象的僅有數(shù)據(jù)符合的座椅,它還包括除了人體生理數(shù)據(jù)之外的很多因素。它的設(shè)計(jì)原則除了常見的尺度設(shè)計(jì)原則,人體機(jī)能和環(huán)境設(shè)計(jì)原則,健康設(shè)計(jì)原則外還應(yīng)該講求黃金分割比的設(shè)計(jì)原則。并指出在這些原則的指導(dǎo)下好的人體工程學(xué)座椅是功能與美學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)品,可以為人帶來身心兩方面的享受。

二、舒適駕乘首要在于座椅設(shè)計(jì)

通過對(duì)汽車座椅設(shè)計(jì)中的人機(jī)因素分析,即尺度、形態(tài)、功能、色彩四方面的具體分析,尋求汽車座椅設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系,從而論證目前汽車座椅設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的一些局限性,即學(xué)科內(nèi)涵與目標(biāo)的矛盾、共性原則與個(gè)性需求的矛盾、統(tǒng)計(jì)與個(gè)案的矛盾以及合理與合情的矛盾,通過對(duì)這些應(yīng)用矛盾的透析,探求出汽車座椅設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的原則,從而最終為汽車座椅產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用探索出一條道路。

而人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1、為確定汽車空間范圍提供依據(jù)。

2、為設(shè)計(jì)汽車座椅提供依據(jù)。

3、為確定感覺器官的適應(yīng)能力提供依據(jù)。

三、汽車座椅人機(jī)工程學(xué)分析

1、人體坐姿生理特性分析（1）坐姿時(shí)脊柱的形態(tài)

人坐著時(shí)，身體主要由脊柱、盆骨、腿和腳支撐。脊柱位于人體的背部中央，是構(gòu)成人體的中軸。人處于不同的坐姿時(shí)，脊柱形態(tài)不同，只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然形態(tài)，才會(huì)減少腰椎的負(fù)荷以及腰背部肌肉的負(fù)荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。

（2）坐姿體壓分布

當(dāng)座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時(shí)，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布稱作坐姿的體壓分布?？梢姡梭w壓分布包括座墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。

（3）座墊上的體壓分布

根據(jù)人體組織的解剖學(xué)特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動(dòng)脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來分布，即在坐骨處壓力最大，自大腿部位時(shí)壓力降至最低，這是座墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均勻原則。圖1為坐姿時(shí)座墊上的體壓分布。

（4）靠背上的體壓分布

靠背上的體壓分布也以不均勻分布，壓力相對(duì)集中在肩胛骨和腰椎兩個(gè)部位。從這兩個(gè)部位向外，壓力應(yīng)逐步降低。

2、環(huán)境分析

把駕駛員——座椅組成的系統(tǒng)看作一個(gè)典型人機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)所處的環(huán)境對(duì)系統(tǒng)中的駕駛員的影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，具體分析如下：

（1）振動(dòng)

駕駛員坐在行使中的汽車上所承受的振動(dòng)屬于全身振動(dòng)的范疇。有關(guān)研究表明，人體最敏感的頻率范圍為縱向振動(dòng)4~8Hz，橫向振動(dòng)1~2Hz。當(dāng)外界振動(dòng)接近器官的共振頻率時(shí)，即產(chǎn)生共振，振幅迅速增大，此時(shí)引起器官的生理反應(yīng)最大。

振動(dòng)對(duì)駕駛員操作的影響主要表現(xiàn)為視覺作業(yè)效率的下降和操作動(dòng)作準(zhǔn)確性變差。當(dāng)振動(dòng)頻率低于2Hz時(shí)，由于眼肌的調(diào)節(jié)補(bǔ)償作用，使視網(wǎng)膜上的映像相對(duì)穩(wěn)定，因此對(duì)視覺的干擾作用不大，但當(dāng)振動(dòng)頻率大于4Hz時(shí)，視覺作業(yè)效率將受到嚴(yán)重的影響，振動(dòng)頻率為10~30Hz時(shí)，對(duì)視覺的干擾最大，振動(dòng)頻率為50Hz、加速度為2m/s2時(shí)，視覺下降約50%。振動(dòng)對(duì)操作動(dòng)作準(zhǔn)確性的影響，主要是由于振動(dòng)降低了手（或腳）的穩(wěn)定性，從而使操縱動(dòng)作的準(zhǔn)確性變差，而且振幅越大，影響越大。

（2）溫濕度

研究表明，駕駛員在駕駛狀態(tài)下的舒適溫度為18℃～23℃，舒適濕度為40%～60%，代謝量為1.0～2.0met。座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響因素有：座椅表面的溫度和濕度。座椅表面的溫濕度特性將影響人體背部、臀部、下體等部位的散熱性能及皮膚的呼吸功能，當(dāng)其溫濕度特性與人體生理機(jī)能不適應(yīng)時(shí)將引起人體局部不快感，從而加速人體疲勞的形成。

四、汽車座椅的人機(jī)工程設(shè)計(jì)

汽車駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)分析，安全舒適的汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：意識(shí)坐姿舒適性（靜態(tài)舒適性）；二是振動(dòng)舒適性（動(dòng)態(tài)舒適性）；三是操作舒適性；四是安全性（包括主動(dòng)安全性及被動(dòng)安全性兩個(gè)方面）。

上述要求具體到駕駛座椅的設(shè)計(jì)中滿足駕駛員坐姿舒適性的座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滿足駕駛員振動(dòng)舒適性的座椅抗振減振設(shè)計(jì)、滿足操作舒適性的座椅空間位置設(shè)計(jì)以及滿足駕駛員的安全性的汽車駕駛座椅主動(dòng)安全性及被動(dòng)安全性的設(shè)計(jì)。

1、座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

駕駛座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究把注意力集中在人體生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)駕駛舒適程度的影響上，尋求最佳的座椅結(jié)構(gòu)形式、尺寸、輪廓形狀及材料選擇。

（1）座椅尺寸設(shè)計(jì)

座椅尺寸設(shè)計(jì)主要參數(shù)包括：椅面高度、寬度、深度、椅面傾角；靠背的高度、寬度和傾角。座椅尺寸設(shè)計(jì)涉及主要參數(shù)如圖2所示。

椅面高度A：椅面高度定義為椅面前緣至駕駛員踵點(diǎn)的垂直距離。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到兩點(diǎn)：椅面過高會(huì)使大腿肌肉受壓，椅面過低就會(huì)增加背部肌肉負(fù)荷，駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。

椅面寬度B：在空間允許的條件下，以寬為好。但對(duì)于汽車駕駛座椅來講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，通常設(shè)計(jì)應(yīng)滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。

椅面深度C：指椅面前緣至靠背前面水平距離。其尺寸應(yīng)滿足：腰部得到靠背的支撐；椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)距離，以保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。

靠背高度D及寬度：靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。

靠背傾角α：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。

椅面傾角β：指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動(dòng)而是椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會(huì)增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負(fù)荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。

通過以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。舒適坐姿的各關(guān)節(jié)的角度應(yīng)該滿足圖3中所示的要求角度。

（2）座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦。太軟的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導(dǎo)致腰酸背痛現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明：過于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性，而且不易改變坐姿，容易產(chǎn)生疲勞。

依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有靠背兩點(diǎn)支撐，即就是人體背部和腰部的合理支撐。汽車座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支撐，第一支撐不位位于人體第5—6胸椎之間的高度上，作為肩靠；第二支撐設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證坐姿下的近似于正常的腰弧曲線。

（3）座椅材料選擇

座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個(gè)方面：振動(dòng)舒適性以及座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響。座椅材料是座椅的主要減振元件，要想使座椅獲得較低的振動(dòng)傳遞率，使座椅有較高的振動(dòng)舒適性，必須采用合適的座墊和靠背減振材料。根據(jù)駕駛室的微氣候環(huán)境，調(diào)整座椅表面的濕溫度特性，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人體代謝，達(dá)到減輕疲勞的目的。

2、座椅舒適性設(shè)計(jì) 通過查閱相關(guān)資料并對(duì)當(dāng)前市民針對(duì)汽車座椅舒適性的市場(chǎng)調(diào)查考證，由生物動(dòng)力學(xué)研究表明，長(zhǎng)時(shí)間地承受高強(qiáng)度的全身振動(dòng)對(duì)于人體健康的損害是相當(dāng)嚴(yán)重的。主要是腰脊和相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)受到影響。新陳代謝以及源于機(jī)體內(nèi)部的一些其他因素會(huì)惡 化這個(gè)影響，通常認(rèn)為環(huán)境因素，如身體姿勢(shì)、低溫及氣流會(huì)引起肌肉疼痛。由本小組研究人員取證分析，得到以下結(jié)論：

（1）、座椅舒適度的指標(biāo)

根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,為保證良好的舒適度，針對(duì)靜態(tài)舒適度，設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：① 座椅尺寸應(yīng)與人體測(cè)量尺寸相適宜；②座椅應(yīng)可調(diào)節(jié)，能使乘坐者變換姿勢(shì)，并最大范圍 滿足各類人體的乘坐要求；③座椅應(yīng)能使乘坐者保持舒適坐姿，靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給腰部 充分的支撐,使脊柱接近于正常彎曲狀態(tài)。

（2）、座椅舒適度的影響因素 座椅的幾何尺寸是影響座椅舒適度的因素，但研究發(fā)現(xiàn)這并非唯一最主要的影響因素。許多 文獻(xiàn)都提及腰部支撐的重要作用。腰托的形狀和位置，對(duì)于是否能使人保持良好坐姿，減少 人體疲勞具有重要作用。從人機(jī)工程學(xué)的角度來講，腰部是體現(xiàn)座椅功能的關(guān)鍵部位。因此，座椅的腰托是影響舒適性的關(guān)鍵因素。腰托的安裝位置在座椅靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分重要。

（3）、座椅舒適度的研究方法 從汽車座椅設(shè)計(jì)及改善的角度出發(fā)，消除座椅不舒適性最理想的方法是能建立定量模型，預(yù)測(cè)座椅的不舒適性。國(guó)內(nèi)外研究中,建立的模型主要有如下3種：利用模糊理論建立的模型、線性模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

目前，國(guó)內(nèi)在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷：①?zèng)]有針對(duì)中國(guó)人體特征尺寸的座椅舒 適性研究；②對(duì)于座椅靜態(tài)舒適性評(píng)價(jià)還沒有形成一套客觀系統(tǒng)的體系；③在應(yīng)用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)建模方法評(píng)價(jià)舒適性中，對(duì)輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進(jìn)一步研究。

3、座椅空間位置設(shè)計(jì)

座椅空間位置設(shè)計(jì)就是為了達(dá)到操作舒適性的目標(biāo)，而進(jìn)行駕駛室座椅空間位置設(shè)計(jì)以確保駕駛員有良好的視野，同時(shí)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板等操作部件有恰當(dāng)?shù)牟僮饕缶嚯x，以達(dá)到操作舒適性的最終目的。

圖4列出了駕駛作業(yè)空間設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。

4、座椅安全性設(shè)計(jì)

座椅安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)、座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)、靠 背的設(shè)計(jì)、坐墊的設(shè)計(jì)、頭枕的設(shè)計(jì)。

（1）座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)

座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)是安全性設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。汽車行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷。汽車座椅 必須有足夠的強(qiáng)度，以確保座椅上的人所受的傷害最小；座椅的壽命應(yīng)足夠長(zhǎng)，不致過早變 形或損壞；受沖擊載荷作用時(shí)，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。所以設(shè)計(jì)座椅時(shí) 必須對(duì)汽車座椅的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，盡量以最少的材料、最小的質(zhì)量滿足強(qiáng)度要求。

（2）座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)

座椅整體結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的是其對(duì)其他約束系統(tǒng)效能的影響及與其他約束系統(tǒng)之間 的連接方式等。

（3）靠背的設(shè)計(jì)

靠背的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮靠背的強(qiáng)度、傾角、基本尺寸及其形狀。靠背的強(qiáng)度設(shè)計(jì)不但應(yīng)該 在“追尾”等后部碰撞時(shí)給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考慮側(cè)碰時(shí)對(duì)乘員的保護(hù)。而靠 背傾角、基本尺寸及其形狀對(duì)尾部碰撞的嚴(yán)重程度有很大影響。

（4）坐墊的設(shè)計(jì)

坐墊一般不會(huì)造成對(duì)乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運(yùn)動(dòng)過程、約束力 加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對(duì)值大小。坐墊深度設(shè)計(jì)的原則是在 充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。坐墊深度不應(yīng)該超過人的大腿長(zhǎng)度。（5）頭枕的設(shè)計(jì)

頭枕是一種用以限制乘員頭部相對(duì)于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時(shí)，減 輕乘員頸椎可能受到的損傷。尤其是在汽車受到追尾碰撞時(shí)，可抑制乘員頭部后傾，防止或 減輕頸部損傷。現(xiàn)多采用模擬計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法，該方法重復(fù)性好、存儲(chǔ)信 息量大、開發(fā)周期短且開發(fā)費(fèi)用低。

五、汽車座椅人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用

所謂人機(jī)工程學(xué)，亦即是應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、動(dòng)作頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。

人機(jī)工程學(xué)的顯著特點(diǎn)是，在認(rèn)真研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素本身特性的基礎(chǔ)上，不單純著眼于個(gè)別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設(shè)計(jì)的“物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來研究。在人機(jī)工程學(xué)中將這個(gè)系統(tǒng)稱為“人——機(jī)——環(huán)境”系統(tǒng)。

六、結(jié)束語

從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，進(jìn)行汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)，是使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動(dòng)舒適性、操作舒適性和安全性的必要手段。

目前，雖然已有企業(yè)在利用人機(jī)工程學(xué)的研究成果來設(shè)計(jì)駕駛員座椅了，但對(duì)設(shè)計(jì)出來的駕駛座椅還不夠完善，因此建立一個(gè)從分析——設(shè)計(jì)的系列開發(fā)過程有著非常重要的意義。參考文獻(xiàn)

[1]王惠軍 《汽車造型設(shè)計(jì)》 國(guó)防工業(yè)出版社，2007年 [2]郭竹亭 《汽車車身設(shè)計(jì)》 吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1992年 [3]黃天澤 《汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社，2003年

[4]李少波 《汽車車身計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析》[碩士論文] 貴州工業(yè)大學(xué)，1999年 [5]吳翔 《產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000年

第四篇：人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

題目 人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

熊雯

湖北汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系,湖北 十堰,442002 摘要：駕駛員駕駛姿勢(shì)直接影響著駕駛員的舒適和健康，關(guān)系著是否能夠安全、高效準(zhǔn)確地駕駛。同時(shí)它還決定著舒適程度，以及長(zhǎng)期駕駛是否對(duì)駕駛員造成生理和心理上的有害的影響。本文結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)，從人的心理，生理特點(diǎn)出發(fā)并結(jié)合汽車振動(dòng)特性，視野范圍以及空間分布來分析人與座椅的相互關(guān)系和相互作用，從而得出能符合人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的，并將舒適性、安全性都考慮到位的汽車座椅的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)、座椅，舒適度、設(shè)計(jì)

Ergonomics application in automobile seat design

xiongwen hubei automotive industry institute department of Mechanical Engineering,Hubei shiyan,442002 Abstract: Driving position directly influences the driver's comfortable and healthy, relationship with whether can be safe, efficient accurately driving.At the same time it also determines the comfort levels, and long-term driving to drivers whether caused by physical and mental harmful effects.Combining with the ergonomics knowledge from man's psychology, physiology characteristics and combined with auto vibration characteristics, the vision scope and empty room distribution to analyze the relationship between man and seat and interaction, thus developed can accord with standard of ergonomics and will comfort, safety is considered the car seat in the Keywords: Ergonomics, seat, comfort, design

正文：

一個(gè)性能優(yōu)良的汽車座椅主要取決于以下五個(gè)方面：①座椅與人體的人機(jī)界面能否為人提供舒適而穩(wěn)定的坐姿。②駕駛員(或乘坐)——座椅——車輛系統(tǒng)能否有效的隔離或衰減來自路面不平度的激勵(lì)而產(chǎn)生的震動(dòng)以及駕駛員或乘坐員所承受的全身震動(dòng)負(fù)荷低于規(guī)定限值。③駕駛員(或乘坐員)——座椅——駕駛室系統(tǒng)的幾何位置

關(guān)系能否為駕駛員提供良好的視野。④能否為駕駛員提供一個(gè)相對(duì)于各種操縱機(jī)構(gòu)的合適位置，使他能方便地進(jìn)行操作。⑤能否提高駕駛員的人身安全性，當(dāng)發(fā)生翻車或撞車事故時(shí)，將駕駛員約束在駕駛座椅上面，下面就從這四個(gè)方面來分析人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)上的運(yùn)用。

1.舒適坐姿的生理特征

坐姿是人體較自然的姿勢(shì)，坐姿將以腳支撐全身的狀況轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝尾恐稳?，有利于發(fā)揮腳的作用，特別是能夠利用靠背來增大腿腳的蹬力這一特點(diǎn)，來控制操縱力較大的裝置。但如果坐姿不正確，座椅設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)給身體帶來嚴(yán)重?fù)p害。1.1坐姿生理學(xué) 1.1.1脊柱結(jié)構(gòu)

坐姿狀態(tài)下，支撐身體的是脊柱、骨盆、腿和腳。脊柱是人體的主要支柱，由24節(jié)椎骨以及5塊骶骨和4塊尾骨連接組成，如圖1-1所示，其中椎骨自上而下又分為頸椎（共7節(jié)）、胸椎（共12節(jié)）、腰椎（共5節(jié)）三部分，每?jī)晒?jié)椎骨之間由軟骨組織和韌帶相聯(lián)系，使人體得以進(jìn)行屈伸、側(cè)曲和扭轉(zhuǎn)動(dòng)作等有限度的活動(dòng)。頸椎支撐頭部，胸椎與肋骨構(gòu)成胸腔，腰椎、骶骨和椎間盤承擔(dān)人體坐姿的主要負(fù)荷。

圖1-1 脊柱的構(gòu)造

從圖中可以看出脊柱呈現(xiàn)頸、胸、腰、骶四個(gè)彎曲部位，其中頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。1.1.2腰曲弧線

與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。圖1-2為各種不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰曲弧線，人體正常腰曲弧線是松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線，如圖中曲線B所示；軀干挺直坐姿和前彎時(shí)的腰弧曲線會(huì)使腰椎嚴(yán)重變形，如圖中曲線F和G所示；欲使坐姿能形成幾乎正常的腰曲弧線，軀干與大腿之間必須有大于90度的角度，且在腰部有所支撐，如圖中曲線C所示?？梢姳ＷC腰弧曲線的正常形狀是獲得舒適性的關(guān)鍵。

圖1-2 不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰椎曲度

1.1.3腰椎后突和前突

正常的腰線曲線是微微前突。為使坐姿下的腰弧曲線變形最小，座椅應(yīng)在腰椎部提

供所謂兩點(diǎn)支撐。無腰靠或腰靠不明顯將會(huì)使正常的腰椎成圖1-3（a)中的后突形狀。而腰靠過分凸出將會(huì)使腰椎呈圖1-3（b）中的前突形狀。腰椎后突和過分前突都是非正常狀態(tài)，合理的腰靠應(yīng)該是使腰弧曲線處于正常的生理曲線。

圖1-3 腰椎后突和前突

1.2坐姿生物力學(xué)

1.2.1肌肉活動(dòng)度

脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會(huì)受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動(dòng)度（活動(dòng)量）增加，招致疲勞酸痛。在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動(dòng)度高，因?yàn)檠登跋蚶笔辜∪饨M織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動(dòng)力則明顯減?。划?dāng)軀干前傾時(shí)，背上方和肩部肌肉活動(dòng)度高。1.2.2體壓分布

座墊上的體壓分布。根據(jù)人體組織的解剖學(xué)特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動(dòng)脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來分布，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少，自大腿部位時(shí)壓力 降至最低值，這是座墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均

勻原則。圖1-4是較為理想的坐墊體壓分布線。

圖1-4 體壓分布曲線

1.2.3骨盤受力分析

人體結(jié)構(gòu)在骨盤下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)。如圖1-5所示。坐骨結(jié)節(jié)下面的底座呈近似水平時(shí)，可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置而不受過分的壓迫，如1-5（a）。當(dāng)坐面呈斗形時(shí)，會(huì)使股骨向上轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)會(huì)使肘部和肩部受力，從而引起不舒服。所以在座椅設(shè)計(jì)中，斗形坐面是應(yīng)該避免的。

圖1-5 座面對(duì)股骨的影響

1.2.4椎間盤受力分析 當(dāng)坐姿腰弧曲線正常時(shí)，椎間盤上受的壓力均勻而輕微，幾乎無推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無不舒適感，如圖1-6（a）所示。但是，當(dāng)人體處于前彎坐姿時(shí)，椎骨之間的間距發(fā)生改變，相鄰兩椎骨前端間隙縮小，后端間隙增大，如圖1-6（b）。這會(huì)引起腰部的不舒適感，長(zhǎng)期積累作用，可造成椎間盤病變。

圖1-6 不同坐姿時(shí)椎間盤受力分析

1.3坐姿人體測(cè)量尺寸

坐姿人體測(cè)量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。與座椅設(shè)計(jì)相關(guān)的人體測(cè)量主要尺寸見圖1-7，具體測(cè)量數(shù)值如表1-8所示。

圖1-7 對(duì)座椅設(shè)計(jì)有用的人體尺寸

表1-8坐姿人體尺寸

綜合來看，從坐姿生理學(xué)角度，應(yīng)保證要弧線正常，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血壓不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。因此，最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體略微向后傾斜，保持腿夾角在90度到115度之間，小腿向前伸，大腿與小腿，小腿與腳面之間也有合適的夾角。如圖1-9所示：

圖1-9 大腿、小腿和腳面的夾角

2.人體對(duì)乘坐振動(dòng)的反應(yīng)

座椅及懸架等部件隔離、吸收、緩和、衰減行駛中所產(chǎn)生的各種沖擊和振動(dòng)激勵(lì)如果超出了人體承受振動(dòng)的舒適性界限，就會(huì)使人產(chǎn)生不舒服感。車輛駕駛員所受的機(jī)械震動(dòng)分為全局振動(dòng)和全身震動(dòng)兩大類。局部振動(dòng)是指作用于人體特殊部位（如頭部和四肢）的震動(dòng)，一般不會(huì)給駕駛員造成損害，但是對(duì)操縱的精確度有影響。全身震動(dòng)是指通過人體支撐表面作為整體傳給人體的震動(dòng)。車輛駕駛員承受的乘坐振動(dòng)屬于全身震動(dòng)，是對(duì)駕駛員可能造成嚴(yán)重傷害的主要震動(dòng)形式。人體承受全身震動(dòng)將產(chǎn)生機(jī)械的、生理、病理的和心理的效應(yīng)。2.1乘坐振動(dòng)的機(jī)械效應(yīng)

乘坐振動(dòng)通過駕駛員的臀部、腰部傳給駕駛員，激起人體的全身震動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)頻率接近人體的主要器官的固有頻率時(shí)，將引起相應(yīng)器官的共振而產(chǎn)生相對(duì)位移，從而使人感到不舒適。

在正常重力情況下，人體對(duì)4～8Hz頻率的震動(dòng)的能量傳遞最大，其生理效應(yīng)也最大，稱為第一共振峰。10 12Hz的震動(dòng)頻率時(shí)出現(xiàn)第二共振峰，其生理效應(yīng)僅次于第一共振峰。在20 25Hz時(shí)出現(xiàn)第三共振峰，其生理效應(yīng)較第二共振峰稍低。以后隨著頻率的增高，震動(dòng)在人體內(nèi)的傳遞逐步衰減，其生理效應(yīng)也相應(yīng)減弱。如圖2-1所示。

圖2-1 坐姿時(shí)人體對(duì)垂直振動(dòng)的傳遞率

坐在駕駛座上的駕駛員承受垂直振動(dòng)時(shí)，人體各主要器官的固有頻率如圖2-2所示。

圖2-2 人體器官的固有頻率 將人置于震動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行各種典型工況下的激振試驗(yàn)，測(cè)得人體的坐姿震動(dòng)特性如圖2-

3、2-

4、2-5所示。圖2-3 人體坐姿承受垂直振動(dòng)的傳遞特性

圖2-4 人體坐姿承受左、右水平振動(dòng)的傳遞特性

圖2-5 人體坐姿承受前、后水平振動(dòng)的傳遞特性

2.2乘坐振動(dòng)的生理效應(yīng)

全身振動(dòng)引起的主訴癥狀及生理反應(yīng)與振動(dòng)頻率有關(guān)。低于10Hz的震動(dòng)，主要引起胸脯部不適；高于10Hz的振動(dòng)，引起頭部癥狀的增強(qiáng)。全身振動(dòng)英氣的生理效應(yīng)如圖2-6所示：

圖2-6 全身振動(dòng)的生理效應(yīng)

全身振動(dòng)最明顯的生理反應(yīng)時(shí)人體姿勢(shì)的變化，低頻高強(qiáng)度的振動(dòng)使人難以保持

穩(wěn)定的姿態(tài)。

2.3全身振動(dòng)的病理效應(yīng)

研究表明，駕駛員?；嫉膬煞N職業(yè)?。何覆『图棺祿p傷。圖2-7為拖拉機(jī)駕駛員的胃病患病率。主要原因是因?yàn)榧眲〉某俗駝?dòng)對(duì)胃的消化功能產(chǎn)生了有害影響。

圖2-7 拖拉機(jī)駕駛員的胃病患病率

圖2-8為拖拉機(jī)駕駛員為脊椎病與年齡的關(guān)系。由此可以看出，駕駛員的脊椎畸形的發(fā)病率都很高，主要原因是因?yàn)轳{駛員承受劇烈的乘坐振動(dòng)和不方便的乘坐姿勢(shì)。

圖2-8 拖拉機(jī)駕駛員脊椎患病率與年齡的關(guān)系

實(shí)線——男人；虛線——女人

2.4乘坐振動(dòng)的心理效應(yīng)

對(duì)車輛駕駛員來說，乘坐振動(dòng)的心理效應(yīng)主要表現(xiàn)為操作能力的變化。讓人在座椅上用振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行各種典型情況下的激振試驗(yàn)，測(cè)得振動(dòng)對(duì)人的操作能力的影響如圖2-9至2-11所示。

圖2-9 人體坐姿承受垂直振動(dòng)時(shí)的實(shí)力降低情況

（a）加振中；（b）加振終了時(shí)

2-10 人體坐姿承受水平振動(dòng)時(shí)腳踩加速踏板壓

力保持不變的能力

左邊—振動(dòng)頻率的影響；右邊—振動(dòng)加速度的影響圖2-11 坐姿人體承受垂直振動(dòng)時(shí)的平衡能力降

低情況（a）加振時(shí)；（b）加振終了時(shí)

圖2-12 人體坐姿承受橫向水平振動(dòng)時(shí)跟蹤誤差

圖2-13 人體坐姿承受橫向水平振動(dòng)選擇時(shí)的反應(yīng)時(shí)間

圖2-14 人體坐姿承受垂直振動(dòng)的手眼協(xié)調(diào)平均動(dòng)作時(shí)間

根據(jù)受振者的感覺，《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》即ISO2631—1982把振動(dòng)劃分為三個(gè)不同的認(rèn)為界限：

（1）保持舒適性界限：在此振動(dòng)界限內(nèi)，沒有不舒服的感覺，受振者能順利的完成讀、寫、吃等動(dòng)作。

（2）保持工作效率界限：在此振動(dòng)界限內(nèi)，操作人員能在規(guī)定的時(shí)間保持正常的工作效率。超過此界限，則因疲勞而降低工作效率。

（3）保持健康與安全界限：它是身體所能承受振動(dòng)的上限。超過此界限將使受振者的健康受到損害。

一般對(duì)于小轎車和旅游車，選取保持舒

適性界限作為評(píng)價(jià)振動(dòng)舒適性的標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于拖拉機(jī)、工程機(jī)械和各種越野車輛，宜選擇保持工作效率界限作為評(píng)價(jià)振動(dòng)舒適性的標(biāo)準(zhǔn)。

3.座椅空間位置的設(shè)計(jì)

座椅空間位置設(shè)計(jì)就是為了達(dá)到操作

舒適性的目標(biāo)，而進(jìn)行駕駛座椅空間位置設(shè)計(jì)以確保駕駛員有良好的視野，同時(shí)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板等操作部件有恰當(dāng)?shù)牟僮饕缶嚯x，以達(dá)到操作舒適性的最終目的。

好的駕駛設(shè)計(jì)必須要保證駕駛員在連續(xù)幾個(gè)小時(shí)操作的情況下，身體能夠得到很好的支持。并且座椅必須有額外的空間，允

許駕駛員坐在座椅上的任一邊或改變?cè)谧紊系慕嵌?，以便暫時(shí)使他的肌肉放松。

確定駕駛座椅在車輛上的安裝位置之前，必須先確定坐著的駕駛員與座椅結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)SAE已將車輛駕駛座椅設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，這個(gè)參考點(diǎn)稱為座椅標(biāo)志點(diǎn)，即SIP，其位置如圖3-1所示。圖3-1 人體H點(diǎn)與座椅標(biāo)志點(diǎn)之間的關(guān)系 圖3-2為轎車駕駛座椅的作業(yè)空間布置和尺寸推薦數(shù)據(jù)。

圖3-3為載貨汽車的駕駛座椅的作業(yè)空間布置和尺寸推薦數(shù)據(jù)。

圖3-2 轎車駕駛座椅的推薦設(shè)計(jì)

圖3-3 載貨汽車的駕駛座椅的操作位置尺寸

4.汽車座椅的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

座椅尺寸設(shè)計(jì)的合適與否，直接影響到駕駛員能否有一個(gè)舒適而穩(wěn)定的坐姿和合適的操縱位置。4.1汽車座椅的主要尺寸

座椅尺寸設(shè)計(jì)主要參數(shù)包

括:椅面高度、寬度、深度、椅面傾角;靠背的高度、寬度和傾角。如圖4-1所示：

圖4-1 座椅尺寸設(shè)計(jì)主要參數(shù)

椅面高度A：為椅面前緣至駕駛員踵點(diǎn)的垂直距離。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到兩點(diǎn):椅

面過高會(huì)使大腿肌肉受壓，椅面過低就會(huì)增加背部肌肉負(fù)荷。駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。

椅面寬度B :在空間允許的條件下，以寬為好。但對(duì)于汽車駕駛座椅來講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，通常設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。

椅面深度C :指椅面前緣至靠背前面水平距離。其尺寸應(yīng)滿足:腰部得到靠背的支承;椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)距離，以

保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。

靠背高度D及寬度:靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。

靠背傾角α:靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。椅面傾角β :指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動(dòng)而是椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會(huì)增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負(fù)荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。

通過以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。舒適坐姿的各關(guān)節(jié)的角度應(yīng)該滿足圖4-2中所示的要求角度。

圖4-2 舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度

4.2汽車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代汽車座椅的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由頭枕、靠背、座墊、滑道等總成組成。4.2.1汽車座椅枕墊的設(shè)計(jì) 頭枕是一種用以限制乘員頭部相對(duì)于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時(shí)，減輕乘員頸椎可能受到的損傷。尤其是在汽車受到追尾碰撞時(shí)，可抑制乘員頭部后傾，防止或減輕頸部損傷。如圖4-3所示：

圖4-3 汽車座椅的枕墊

4.2.2汽車座椅的靠背的設(shè)計(jì)

靠背的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮靠背的強(qiáng)度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹?qiáng)度設(shè)計(jì)不但應(yīng)該在“追尾”等后部碰撞時(shí)給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考慮側(cè)碰時(shí)對(duì)乘員的保護(hù)。而靠背傾角、基本尺寸及其形狀對(duì)尾部碰撞的嚴(yán)重程度有很大影響。

依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有靠背兩點(diǎn)支承即就

是人體背部和腰部的合理支承。汽車座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支承，第一支承部位位于人體第5 一 6胸椎之間的高度上，作為肩靠;第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證乘坐姿勢(shì)下的近似于正常的腰弧曲線。如圖4-4所示： 圖4-4 汽車座椅的靠背 4.2.3汽車座椅座墊的設(shè)計(jì) 坐墊一般不會(huì)造成對(duì)乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運(yùn)動(dòng)過程、約束力加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對(duì)值大小。坐墊深度設(shè)計(jì)的原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。坐墊深度不應(yīng)該超過人的大腿長(zhǎng)度。

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦。太軟的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導(dǎo)致腰酸背痛的現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明間：過于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性，而且不易改變坐姿，容易產(chǎn)生疲勞。如圖4-5所示：

圖4-5 汽車座椅的坐墊

5.駕駛座椅設(shè)計(jì)的安全性

座椅安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性。5.1坐椅主動(dòng)安全性

主動(dòng)安全性是指汽車駕駛座椅防止事故的能力。汽車駕駛座椅的主動(dòng)安全性設(shè)計(jì)主要從減輕駕駛員的疲勞人手進(jìn)行分析設(shè)

計(jì)，以滿足主動(dòng)安全性要求。主動(dòng)安全性主要考慮合理的座椅尺寸設(shè)計(jì)、座墊上合理的體壓分布、靠背上理的體壓分布等為駕駛員提供一個(gè)舒適的作業(yè)環(huán)境，減輕駕駛員的疲勞，從而保證駕駛座椅主動(dòng)安全性的設(shè)計(jì)要求。

5.2坐椅被動(dòng)安全性

被動(dòng)安全性是指事故發(fā)生時(shí)，保護(hù)乘員的能力。駕駛座椅作為安全部件，是汽車被動(dòng)安全性設(shè)計(jì)的主要考慮部件之一?？紤]提高駕駛員的人身安全性，汽車駕駛座椅被動(dòng)安全性設(shè)計(jì)目 標(biāo)為： ①在事故中要保證駕駛員處在自身的生存空間之內(nèi)，并防止其他車載體進(jìn)人到這個(gè)空間;②要保持駕駛員在事故發(fā)生時(shí)，保持一定的姿態(tài)，以使其他的約束系統(tǒng)能充分發(fā)揮其保護(hù)效能；③在事故中，使得事故后果對(duì)駕駛員的傷害降低到最小限度。5.3安全措施

目前采取的主要安全措施：提高座椅骨架強(qiáng)度，達(dá)到汽車駕駛座椅強(qiáng)度的要求值；

設(shè)置座椅安全帶，使在緊急制動(dòng)或正面撞車時(shí)不致將駕駛員碰傷；達(dá)到一定的阻燃要求，坐墊和靠背材料應(yīng)達(dá)到汽車內(nèi)飾材料燃燒特性技術(shù)要求的規(guī)定。

現(xiàn)在越來越多的汽車座椅都開始利用人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)及其研究成果進(jìn)行設(shè)計(jì)了。只有從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，進(jìn)行汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)，才能使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動(dòng)舒適性、操作舒適性及安全性。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：人機(jī)工程在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人機(jī)工程的應(yīng)用 1.轎車內(nèi)部空間尺寸和座位輪廓尺寸

轎車內(nèi)部空間尺寸是以座椅為中心進(jìn)行的，此階段的主要工作任務(wù)是確定如圖1所示尺寸。

具體確定內(nèi)容如下：

（1）確定前、后R點(diǎn)的位臵及前R點(diǎn)的調(diào)節(jié)范圍。

（2）確定頭部空間尺寸H61、H63(這2個(gè)尺寸與造型風(fēng)格密切相關(guān)，需與造型人員反復(fù)協(xié)商確定)。

（3）確定前座乘坐空間(L34、H30)。一般情況下，在開發(fā)平臺(tái)選定后，踏板作為平臺(tái)一部分不宜變化。這2個(gè)尺寸主要與前座的位臵及外形有關(guān)。

（4）確定后座舒適性尺寸(L48、L5l、H31)，這幾個(gè)尺寸決定了后座乘員的坐姿角。

（5）橫向空間尺寸W3、W4、W10、W11、W42、W43。這幾個(gè)尺寸的確定應(yīng)以側(cè)圍和車門為參考。一般來講，除非特別需要，否則車門結(jié)構(gòu)不宜作太大的變化。

后座空間尺寸因車型級(jí)別不同而有很大不同，如決定坐姿的關(guān)鍵尺寸L48、L51，級(jí)別越高，相應(yīng)尺寸愈大。應(yīng)該指出的是，在我國(guó)，后座設(shè)計(jì)應(yīng)該側(cè)重考慮成年人的要求，空間尺寸不應(yīng)太小。根據(jù)中國(guó)人體尺寸的研究的推薦，L51、L48、H61應(yīng)分別大于900 mm、50 mm、945 mm。

橫向空間尺寸主要取決于車型級(jí)別，級(jí)別越高，車體越寬。2.駕駛員視野設(shè)計(jì)

駕駛員視野直接影響汽車主動(dòng)安全性，是整車總布臵及造型設(shè)計(jì)要始終關(guān)注的基本方面。駕駛員視野設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：直接前方地面視野、交通燈視野、A柱障礙角、外后視鏡視野、直接后方視野及間接后方視野、儀表板視野。

（1）直接前方視野：從駕駛員眼睛中心點(diǎn)作一條與發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋相切的直線，與設(shè)計(jì)地面線相交，其交點(diǎn)與前保險(xiǎn)杠最前端的縱向距離越小越好，一般希望小于5m，見圖2。

（2）交通燈視野：要求汽車在停車線lm以外能方便看到交通燈最上面的紅燈，不能被車頂或其它零件所遮蓋(內(nèi)后視鏡除外)。見圖2所示。

（3）A柱障礙角和外后視鏡視野參見國(guó)標(biāo)GB11562—94和GB15084—94。

（4）直接后方、間接后方視野：直接后方視野主要與倒車性能有關(guān)。求作方法是從駕駛員眼睛中心點(diǎn)作一條與后擋風(fēng)玻璃透明部分最下沿(或衣帽架最上沿、行李箱蓋)相切的直線，并與設(shè)計(jì)地面線相交，交點(diǎn)與保險(xiǎn)杠最后段的距離越小越好(一般要求小于20m)。間接后方視野即是內(nèi)后視鏡視野。關(guān)于后視鏡視野，世界上有很多不同的規(guī)定，其中瑞典的規(guī)定最為嚴(yán)格，它要求眼點(diǎn)20m以后7m寬范圍內(nèi)可見。

（5）儀表板視野指的是由于轉(zhuǎn)向盤而造成的駕駛員對(duì)于儀表板上指示裝臵的視野障礙。根據(jù)人機(jī)工程要求，這些指示裝臵應(yīng)該在女子5百分位和男子95百分位的視野范圍之內(nèi)。其中，影響視野上限的為轉(zhuǎn)向盤輪緣，影響視野下限的為轉(zhuǎn)向盤中央蓋板或轉(zhuǎn)向盤柱上沿，見圖3所示。只要轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、儀表板的CAD數(shù)據(jù)及眼點(diǎn)位臵已知，就可以很方便求出；由于中國(guó)人體的特殊性，上眼點(diǎn)位臵同SAE(與眼橢圓相切)，下眼點(diǎn)取V2（見國(guó)標(biāo)GB11562—94）。

影響儀表板視野的關(guān)鍵因素是轉(zhuǎn)向盤的位臵及大?。晦D(zhuǎn)向盤位臵越高，視野范圍越大，反之則越??；轉(zhuǎn)向盤內(nèi)徑越大，視野范圍也越大。現(xiàn)代轎車的轉(zhuǎn)向盤多設(shè)計(jì)成高度及縱向可調(diào)的，這樣在進(jìn)行人機(jī)工程設(shè)計(jì)時(shí)，要更多地考慮極限位臵的儀表盤的可見性。3.駕駛員操縱方便性

駕駛員操縱方便性主要有3個(gè)方面：腳踏板(油門踏板、離合器踏板、制動(dòng)踏板)的位臵和活動(dòng)空間；手操縱桿(換擋桿、手制動(dòng)桿、車門玻璃升降桿)；駕駛艙內(nèi)服務(wù)元件(空調(diào)、收音機(jī)、轉(zhuǎn)向開關(guān)、燈光開關(guān)等)。由此可見，影響操縱方便性的主要因素為座椅位臵及調(diào)節(jié)范圍、腳踏板相對(duì)于座椅的距離、手操縱件相對(duì)于座椅及中央通道的距離、服務(wù)元件與駕駛員座椅間的距離。（1）腳踏板位臵

根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的要求確定腳操縱空間的大小，從而檢驗(yàn)踏板位臵的合理性是總布臵設(shè)計(jì)的一個(gè)重要工作。踏板位臵布臵的原則，是在盡量不改動(dòng)踏板的前提下使其滿足人體工程學(xué)的要求。需要指出的是：所有轎車的踏板位臵或大小沒有太大的區(qū)別，即駕駛室基本遵循相同的設(shè)計(jì)原則；由于受平臺(tái)結(jié)構(gòu)的限制，有些尺寸可能不完全滿足人機(jī)工程學(xué)的要求，但如沒有特殊要求，一般不改動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)，可以通過改變座椅位臵或其它車身零件的方法使其滿足設(shè)計(jì)要求。（2）手操縱件

設(shè)計(jì)操縱桿時(shí)應(yīng)保證：換擋桿無論在什么擋位，對(duì)于5百分位的女子和95百分位的男子，都應(yīng)該很方便地觸及。應(yīng)該注意的是換擋桿拉到最前面時(shí)離副儀表板的最小距離(一般要求大于50mm)。不管在任何位臵，希望換擋桿與左、右座椅及前面乘員的身體(主要是大腿)保持足夠的間隙(希望大于50 mm)。

（3）設(shè)計(jì)手制動(dòng)桿時(shí)應(yīng)考慮：手制動(dòng)桿方便觸及，駕駛員在拉手制動(dòng)桿時(shí)不與任何其它的車身部件干涉。應(yīng)注意手制動(dòng)桿前端(制動(dòng)時(shí))至換擋桿拉到最后時(shí)的最小距離(一般要求大于30 mm)、手制動(dòng)桿與中央通道的垂直距離和縱向距離(一般要求大于 40 mm)、手制動(dòng)桿前端寬度(一般要求大于25mm)。

（4）車門把手及玻璃升降器：車門把手及玻璃升降器的位臵從理論上講應(yīng)該位于男子95百分位及女子5百分位人體手伸及界面的公共范圍。在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下2點(diǎn)：車門內(nèi)開扳手周圍應(yīng)該有足夠的空間以方便手的操縱；車門把手長(zhǎng)寬設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮人機(jī)工程學(xué)的要求。（5）駕駛艙內(nèi)服務(wù)元件：轎車內(nèi)服務(wù)元件一般包括空調(diào)、收音機(jī)、轉(zhuǎn)向開關(guān)及大燈開關(guān)、手套箱甚至電動(dòng)玻璃升降裝臵等，這些功能元件應(yīng)在駕駛員手伸及界面內(nèi)。

4.上下車方便性

影響上下車方便性的結(jié)構(gòu)主要是車門、座椅及車門檻。

（1）對(duì)于前座上下車方便性(圖4)，H130、H74、HY1(R點(diǎn)到前車門上沿的垂直距離)、L18、LXl(前車門X方向最大開度)、LX2(前車門對(duì)角最小距離)起著最關(guān)鍵的作用，是在造型時(shí)要密切關(guān)注的問題。另外，不管車型大小，前門上下車的尺寸以駕駛員的要求為中心目的，它們大小大致相當(dāng)。L18>450 mm，H130<400 mm(越野車除外)，H74>150 mm，HY1>750 mm。

（2）對(duì)于后座上下車方便性，H131、HY2（R點(diǎn)到后車門上沿的垂直距離)、L19、LX3(后車門X方向最大開度)起有直接的影響，造型時(shí)必須給予仔細(xì)考慮。一般而言，高度方向的上下車尺寸不因車型級(jí)別而異；而長(zhǎng)度方向的尺寸則因車型的級(jí)別的不同有不同的要求，級(jí)別越高，尺寸應(yīng)越大。L19>250 mm、H131<400 mm(越野車除外)、HY2>750mm。

現(xiàn)代轎車設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以人為中心，安全性、舒適性一直是轎車設(shè)計(jì)的主題和追求的目標(biāo)。而舒適性、安全性直接與人相關(guān)，所以研究人機(jī)工程學(xué)在汽車上的應(yīng)用越來越受到重視，美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)在這一工程方面作了許多有益的探索，有許多理論和實(shí)踐研究成果。目前，我們的轎車車型主要以國(guó)外引進(jìn)為主，在引進(jìn)吸收國(guó)外汽車技術(shù)的時(shí)候，我們經(jīng)?？梢宰⒁獾秸囋O(shè)計(jì)的某些方面特別是內(nèi)部尺寸并不符合中國(guó)人的需要。如何吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)并加以改進(jìn)以適合中國(guó)國(guó)情，是擺在我國(guó)轎車設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)問題。個(gè)人認(rèn)為，首先應(yīng)做好以下2個(gè)方面的基礎(chǔ)工作。

（1）掌握人體尺寸的測(cè)量數(shù)據(jù)，其中不但包括靜態(tài)尺寸，還需包括動(dòng)態(tài)尺寸;不但要?jiǎng)澐帜挲g及高矮，還需區(qū)分人體特征，如胖瘦、腿長(zhǎng)短等;以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立標(biāo)準(zhǔn)的中國(guó)人體模型數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）對(duì)中國(guó)人的活動(dòng)能力大小進(jìn)行研究，其中最關(guān)鍵的是手操縱力、腳操縱力等。