第一篇：人機工程學在自行車設(shè)計中的應(yīng)用（模版）

人機工程學在自行車設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：

人機工程學是人體科學、工程技術(shù)、環(huán)境科學、安全科學和社會科學交叉形成的一門重要學科。它以人的生理、心理特征為依據(jù),以提高人的工作、生活質(zhì)量為目的,運用系統(tǒng)工程、信息理論和工程技術(shù)的觀點和方法,研究人與機器,人與環(huán)境和機器與環(huán)境之間的相互關(guān)系,把人的因素作為系統(tǒng)設(shè)計的重要條件和原則,為機器設(shè)計成操作簡便、省力、安全。本文注重在人機工程的基礎(chǔ)上研究自行車的構(gòu)造，分析自行車的結(jié)構(gòu)，選擇最適合人騎行的自行車構(gòu)造體體系。

關(guān)鍵字：人機工程學 自行車系統(tǒng)設(shè)計 人的因素 人體工程學 心理特征 騎行姿勢 人—機—環(huán)境系統(tǒng) 正文：

人機工程學作為一門新興的學科，在認真研究人，機，環(huán)境三要素自身特性的基礎(chǔ)上，科學地利用三要素之間的相互作用，相互依存的有機聯(lián)系來尋求系統(tǒng)的優(yōu)化。

最重要的關(guān)鍵在于車體尺寸的大小，能否有效均勻地分散騎乘者的重量，同時又可保持良好的平衡。座墊要調(diào)整到正確的高度，曲柄要與地面平行，如此膝蓋下方突出的骨塊就會直接位于腳踏軸心的上方。背部應(yīng)該向前傾斜到至少45角，背部臀部及下背部強壯的臀肌才能在踩踏時有效施力。這種姿勢會使身體重量移至雙臂，此時手肘微微彎曲，手腕要打直，才能減緩行車時的震動。

在自行車的設(shè)計過程中，也或多或少產(chǎn)生了一些不符合人機工程學的問題，比如有一種比賽用的山地自行車沒有裝剎車，結(jié)果在某場比賽中發(fā)生碰撞，導致多人受傷；還有一些自行車設(shè)計得人車騎行設(shè)計不佳，造型結(jié)構(gòu)不夠美觀，出現(xiàn)諸多問題。因此我們有必要對自行車的具體結(jié)構(gòu)和人車系統(tǒng)進行全面的分析，從而使自行車的設(shè)計更人性化，合理化，也更加美觀，符合人的理想人車環(huán)境。

一、人一自行車系統(tǒng)。組成自行車的功能是供人騎行，就發(fā)揮自行車的功能作用而言，把人看作自行車的組成部分是完全合理的。因此，人在騎車時組成了人一車系統(tǒng)，該人一車系統(tǒng)中的人一車界面關(guān)系可由下圖來進行分析。1.人與支撐部件關(guān)系

支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是自行車的構(gòu)架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證自行車的整體性，實現(xiàn)自行車的功能。從人機關(guān)系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關(guān)系，與騎車人的位置和肌肉的動作有著性的設(shè)計參數(shù)。

2.人與動力接受部件關(guān)系

動力接受部件主要是腳蹬和曲柄。動力是靠騎車人的雙腳踩在腳蹬上，下肢運動的力使曲柄轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的。為了使人省力和有舒適感，必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關(guān)系上下功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運動與曲柄轉(zhuǎn)動之間的能量轉(zhuǎn)換問題。3.人與傳動部件關(guān)系

傳動部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。人的作用力是通過鏈條和鏈輪傳動而帶動后輪轉(zhuǎn)動，從而使自行車前移。傳動部分的設(shè)計關(guān)鍵是要有較高的傳動效率和可靠性，且有易操縱的變速機構(gòu)。保證較高的傳動效率，才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率。4.人與工作部件關(guān)系

工作部件就是車輪，即車圈、輪胎等。絕大部分輪胎是充氣的，少數(shù)是實心的。車輪一方面把騎車人的肌肉力量，有效地轉(zhuǎn)換為同地面接觸而向前運動的力；另一方面將騎車人的握力轉(zhuǎn)換為與接地部分所產(chǎn)生的剎車阻力。在設(shè)計自行車的各部分尺寸、車閘及變速器等時，應(yīng)該著眼于騎車人一動力一傳動一工作的連貫性，才可能設(shè)計出同騎車人手的大小或握力相適應(yīng)的閘把、剎車力適當?shù)能囬l，才不會發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現(xiàn)象。

二、影響自行車性能的人體因素

影響自行車性能的人體因素很多，如圖所示?，F(xiàn)主要分析下述幾點：

1.人的體格因素

以身高 H 為基本因素，其他身體的能力與 H 成比例，并有與H2、H3成比例的特性。如手

臂、腿、氣管等的長度與身高成比例，從而以骨關(guān)節(jié)為中心所產(chǎn)生的力矩、步幅等，都取決于H的大小。肌肉、大動脈、骨骼的截面積以及肺泡的表面積等都可看成與 H2成比例。肺活量、血液量、心臟容量等都可看成與 H3成比例。體格對出力性能的影響，從理論上講，彈跳能力與H成比例，速度能力與 H2成比例，作功能力和 H3成比例。但實際上因每個人身體素質(zhì)不同，常有20％以上的偏差。2.人的下肢肌力

自行車騎行的原動力，主要是騎車人的下肢肌力。人騎車時，骨骼肌肉內(nèi)部的化學能轉(zhuǎn)換為肌肉收縮的機械能。自行車腳蹬的轉(zhuǎn)動就是通過腿肌收縮出力而完成的，一般說腿肌長的人比腿肌短的人有利。肌肉收縮時產(chǎn)生的力，一般與肌肉的截面積成比例，約為每平方厘米40--50N，通過一定訓練的人可提高到65N。3.人的輸出功率

人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力（0.51 kw)，能持續(xù) 10s左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) lh，大約只有 1.0-0.7馬力（0.07-0.15kw）。4.人的腳踏速度

自行車運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關(guān)系。健康人的心臟跳動為70 次／min，一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉(zhuǎn)動較為合適。設(shè)計時以這一常用速度來確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)。5.人的平衡機能

騎車人本身的平衡機能是影響自行車性能的重要因素，如果缺少平衡機能，哪怕是運動性能很好的自行車也不能平穩(wěn)行駛；若人有很好的平衡機能，卻可掩蓋自行車設(shè)計上的某些缺陷6.人的手和握力

影響剎車性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和兒童，手的大小和握力都不相同。據(jù)試驗，為了長時間施閘而不致使手有疼痛的感覺，希望只用最大握力的10％左右便能得到必要的減速度。7.人的疲勞

人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素，其產(chǎn)生原因有人體因素，也有自行車結(jié)構(gòu)因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負擔過大，騎車姿勢不合適，以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有人的最大攝氧量。

8.人的視覺

人在垂直平面內(nèi)的最大視區(qū)為標準線以上50o和標誰視線以下70o。在一般狀態(tài)下，站立時自然視線低于標準視線10o;坐著時，低于標準視線15o，在松馳狀態(tài)下, 站著和坐著的自然視線偏離標準視線分別為30o 和38o，觀看展示物最佳視區(qū)在低于標準視線30 區(qū)域內(nèi)。

三、自行車設(shè)計結(jié)構(gòu)要素分析

影響自行車性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素。為了獲得自行 車較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結(jié)合起來，以使人一車協(xié)調(diào)。為此，著重分析與人體相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。1.速比

大小鏈輪的齒數(shù)比，與鏈輪直徑比相一致，一般控制在2.3-4.0的范圍內(nèi)。利用速比關(guān)系可取得騎行時所必要的功率和必要的速度。速比要合適，如果太小，無論人的肌力有多大，由于不能充分提高轉(zhuǎn)速，所以就得不到大的輸出功率。也由于速比小，在限定的曲柄轉(zhuǎn)速下，得不到必要的騎行速度（后輪轉(zhuǎn)速）。速比過大時，要求的踏力也大，容易使人疲勞。2.曲柄長度

傳統(tǒng)的自行車設(shè)計，一般從杠桿原理考慮比較多，對人研究少，認為曲柄越長越有力。曲柄過長后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距離（前心距）。這樣勢必加長車架，影響了正確的坐車姿勢，使人感到臀部痛。若能按人的身長或下肢長來考慮曲柄長度，則可使人省力和舒適。通常曲柄長度的基準，取人體身長的 1／10，也相當于大腿骨長的 1／2。3.三接點位置

正確的騎車姿勢，是由騎車人和自行車三個接點位置決定的。4.鞍座位置

鞍座裝得過低，騎行時雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時間長了就會感到疲軟無力；鞍座裝得過高，騎行時腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時適當?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設(shè)計或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配鏈輪的中軸心為宜。人體各部尺寸都有一定的聯(lián)系，只要腋窩中心至中指的長度確定下來，鞍座高度便可大致確定。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動，否則都不利于騎行。5.車閘

設(shè)計時，閘把開擋、力率和閘把力要與人手的大小和握力相適應(yīng)。靈敏度高的車閘，隨著閘把上力的增大，剎車力也按比例地增加。如果閘把力到達某一程度不發(fā)生剎車作用，繼而又驟然生效，說明這種車閘設(shè)計不良。

四、人一車動態(tài)特性分析 1.動態(tài)穩(wěn)定性

自行車的穩(wěn)定是行駛過程中的穩(wěn)定，是一種動態(tài)平衡的穩(wěn)定性。動態(tài)穩(wěn)定性影響到自行車騎行中的動作，包括直進穩(wěn)定性和前后左右方向的穩(wěn)定性，見圖 1-5(a）。顯然，穩(wěn)定性對安全行駛是必不可少的特性。

2.力學特性

自行車行駛在平地上轉(zhuǎn)彎的條件是側(cè)向力（與離心力平衡）與自行車總重量（人和車的重量）的合力作用線要通過輪胎與地面的接觸點。這當然與騎車人有關(guān)，但更重要的是自行車的造型要有適合這種力學特征的結(jié)構(gòu)形式。

3.轉(zhuǎn)向特性

自行車轉(zhuǎn)彎時可能有三種情況：

人-車系統(tǒng)動態(tài)特性

人體和車身向內(nèi)傾的角度相等。即騎車人身體的中心線和車子的中心線一致時，自行車就可以轉(zhuǎn)彎，即所謂中傾旋轉(zhuǎn)，見圖(b)；騎車人的傾斜角比車子的傾斜角大時，此時的轉(zhuǎn)彎即所謂內(nèi)傾旋轉(zhuǎn)，見圖（c）；騎車人的傾斜角比車子的傾斜角小時，此時的轉(zhuǎn)彎即所謂外傾旋轉(zhuǎn)，見圖(d))。

結(jié)論：在自行車的設(shè)計過程中，作為一個優(yōu)秀的自行車設(shè)計者，在工作中應(yīng)該不斷揭示人—自行車—環(huán)境三要素之間的相互關(guān)系的規(guī)律，使他們更合理地協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造出更適合于各類騎行者，各類路況的自行車，從而獲得這一系統(tǒng)的最高效能，讓自行車更加符合人們的騎行理念。

第二篇：人機工程學在整體廚房設(shè)計中的應(yīng)用

人機工程學在整體廚房設(shè)計中的應(yīng)用

摘要

追求安全、健康、舒適和美觀是整體廚房設(shè)計的目的。本文通過設(shè)計調(diào)交 ,建立了整體廚房用戶模型 ,通過人機工 程學中舒適人體尺寸的運用,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 ；人機工程學

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、燃氣灶具、消毒柜、洗碗機冰箱、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行系統(tǒng)搭配而成的一種新型廚房形式。具有儲存、清洗、加工、配俊、烹調(diào)、備俊、交流功能。進入21世紀,國民生活水平得到普遍提高,現(xiàn)代住宅設(shè)計已把設(shè)計重 點和 施 工精度放在起居室、洗手間和廚房上來了。消費者的生活行為發(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)展為集倉儲、加工、清洗、烹飪和配蟹等多功能為一體的綜合服務(wù)空間。人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素;研究人和機器及環(huán)境的相互作用;研究在工作中 家庭生活中與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學科。在整體廚房“人一機一環(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”，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)計出使操作者使用最好適的“環(huán)境”和最省力的“ 機”,則首先要分析、了解“人”。

二、設(shè)計調(diào)查

廚房的空間規(guī)劃需兼具實用、美觀、安全、易清理及省時省力。因此,空間的妥善規(guī)劃極為重要,這就必須進行設(shè)計調(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。同時了解用戶在廚房中進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,建立廚房內(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、儲存一摘揀—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),即儲藏區(qū)、洗滌區(qū)、操作區(qū)、烹飪區(qū)、(進餐區(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)場所,將后二個區(qū)域盡里安排在同一臺面上〔5〕,這樣操作更方便。2.2思維模型

經(jīng)過調(diào)查分析,用戶對整體廚房產(chǎn)品的期待包括以下幾點 : 1.櫥柜的尺寸應(yīng)根據(jù)人體尺寸,達到使用方便、省力、舒適、降低勞動強度、提高工作效率的目的;2.設(shè)備的安排要盡l 縮短人 在廚房操作時的行走路線;3.水池附近應(yīng)有儲藏區(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.給電器留一定的儲藏及操作空間。

三、整體廚房的平面和剖面尺度設(shè)計

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)人機工程學中人的操作機能來確定的,其目的在于要讓人使用的“ 機具”滿足人的各種使用要求,以達到使用方便、省力、舒適、降 低勞動強度、提高工作效率、合符科學的目的。整體廚房典型設(shè)備、組成有廚房操作臺 洗滌池、冰箱、爐灶及吊柜等,在設(shè)計時應(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世紀五十年代進行的人體工程學研究(基于20世紀二十年代為提高工作效率所做的研究)中,提出一個“工作三角”的重要原則t6] 調(diào)整冰箱、水盆和爐灶這三個工作點的相對位工,達到使用方便 減輕炊事勞動量，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“工作三角”,人在這三個點之間走動自然形成一個三角形連線。

這項研究確立了這三個主要廚房活動區(qū)域之間的距離,經(jīng)過l，這個三角形三條邊長之和宜在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。總長在4.5m ~ 6.Om 之間的效率最高,稱為“省時省力三 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,如圖2同時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操作臺設(shè)計 1.操作臺高度

目前操作臺的高度多數(shù)為860mm,二事實上人在切菜時上臂和小臂應(yīng)呈一定夾角,這樣可以最大程度地調(diào)動身體力量,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切菜臺的高度 ,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,最舒適切菜臺高度一般相差0.5c m左右。根據(jù)人體尺度的國家標準 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 ,因此相對應(yīng)的操作臺 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,操作臺的高度增加 0.5cm,一般將操作臺高度定為800m m ~ 850mm能適合于大多數(shù)人。如果廚房空間足夠的大,可補充增設(shè)其他所希望高度的操作臺,以滿足不同功能的需要。

2.操作臺寬度

人在站立操作時所占的寬度女為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度時工作較輕松的原則,操作臺面寬度應(yīng)以760mm為宜[ 8](見圖3),因此一般來說,在條件允許的情況下 , 操作臺的寬度應(yīng)>=760mm。3.操作臺深度

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

4.操作臺下柜體的深度

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

3.3灶臺設(shè)計

一般來說,灶臺是和操作臺的高度是在同一高度上的。但由于女性平均使用爐臺的時間較長,因此為避免烹飪時胳膊架得很高,造成頸肩酸痛,灶臺的高度應(yīng)比操作臺的高度下降約1Ocm ,視線得以輕松俯視煮食,手肘在炒菜時也可以輕松懸放,不會長時間處于緊繃狀態(tài)。因 此,放置灶具的臺面應(yīng)扣除鍋和灶具的高度,對于臺式爐灶需要在普通操作臺的基礎(chǔ)上減去爐灶和鍋的高度20Omm,即灶臺柜在600mm一65Omm 之間;而對于嵌吞式爐灶則需要在普通操作臺高度的基礎(chǔ)上 減去鍋的高度1OOmm ,即灶臺在700mm ~ 750mm之間。但這種灶臺和操作臺不在一個平面的情況下需要保證：灶臺一側(cè)至少有23Omm的操作空間,而另一側(cè)操作空間應(yīng)達到38Omm。3.4 洗滌池設(shè)計

1.洗滌池高度

一般來說,洗滌池的高度偏低,長期使用會使用戶產(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)人機工程學原理,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,與操作臺的高度一致,兩者可用一 個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)保留最小的操作臺空間為46Omm ,而另一側(cè)保留最小的操作臺空間為 610mm [“9]。3.吊柜設(shè)計

在吊柜的設(shè)計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,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、整體廚房的儲藏設(shè)計

廚房使用方便與否,與儲藏空間的充實與否密切相關(guān),零碎東西多的廚房必要的東西能夠順利地拿進、拿出是關(guān)鍵,根據(jù)所擁有的鍋以及蟹具l的需要,確保足夠的儲藏空間,此外,有固趙姓酬蛛驢、電飯鍋的場所也是十分必要的。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)效率會提高。操作臺下面(里面)的收藏,使用不浪費進深空間的、帶滑輪的柜櫥比較方便。抽屜式的柜櫥由于比較深,有些東西會被埋沒其中,為便于使用應(yīng)對所有儲藏物品進行分類存放 [10]?？紤]到廚房的東西還會有增加的可能,儲藏的空間也應(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,將整體廚房進行人性化設(shè)計,設(shè)備的安排要以盡量縮短人在廚房操作時的行走路線為目的;而且還要根據(jù)人體的高度進行櫥柜的尺寸設(shè)計;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：

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

考查課（論文）

題 目名稱 人機工程學在整體廚房設(shè)計中的應(yīng)用

課 程 名 稱

人機工程學 學生姓名文龍

學號

1341101138 系、專

業(yè)機械與能源工程系機電一體化 指導教師

鄧維克

2016年11月03日

第三篇：人機工程學在汽車座椅設(shè)計中的應(yīng)用

人機工程學在汽車座椅設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：運用人機工程學原理，針對汽車駕駛座持，從駕駛員生理特性與作業(yè)環(huán)境兩個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，振動舒適性，操作舒適性，安全性等四個方面論述了人機工程學在汽車座椅設(shè)計中的應(yīng)用，完成了對汽車駕駛座椅從分析到設(shè)計的系列開發(fā)過程。

關(guān)鍵詞：汽車駕駛座椅 人機工程學 設(shè)計

一、引言

隨著時代的發(fā)展，當今社會已由工業(yè)社會向信息社會即后工業(yè)社會過渡，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)計并不斷完善的設(shè)計世界。現(xiàn)代設(shè)計，作為一種廣泛的文化活動，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設(shè)計的產(chǎn)品也就越來越受到大眾的歡迎。人體工程學的產(chǎn)品也就成了現(xiàn)代社會人們追求的目標。先以汽車座椅為例,人體工程學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)計原則除了常見的尺度設(shè)計原則,人體機能和環(huán)境設(shè)計原則,健康設(shè)計原則外還應(yīng)該講求黃金分割比的設(shè)計原則。并指出在這些原則的指導下好的人體工程學座椅是功能與美學相結(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

通過對汽車座椅設(shè)計中的人機因素分析,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)計與人機工程學的關(guān)系,從而論證目前汽車座椅設(shè)計中人機工程學應(yīng)用的一些局限性,即學科內(nèi)涵與目標的矛盾、共性原則與個性需求的矛盾、統(tǒng)計與個案的矛盾以及合理與合情的矛盾,通過對這些應(yīng)用矛盾的透析,探求出汽車座椅設(shè)計中人機工程學應(yīng)用的原則,從而最終為汽車座椅產(chǎn)品設(shè)計中人機工程學的應(yīng)用探索出一條道路。

而人機工程學在汽車座椅設(shè)計中的作用主要體現(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、汽車座椅人機工程學分析

1、人體坐姿生理特性分析（1）坐姿時脊柱的形態(tài)

人坐著時，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，脊柱形態(tài)不同，只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然形態(tài)，才會減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。

（2）坐姿體壓分布

當座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時，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?，坐姿體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，自大腿部位時壓力降至最低，這是座墊設(shè)計的壓力分布不均勻原則。圖1為坐姿時座墊上的體壓分布。

（4）靠背上的體壓分布

靠背上的體壓分布也以不均勻分布，壓力相對集中在肩胛骨和腰椎兩個部位。從這兩個部位向外，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)看作一個典型人機系統(tǒng)，該系統(tǒng)所處的環(huán)境對系統(tǒng)中的駕駛員的影響主要體現(xiàn)在以下兩個方面，具體分析如下：

（1）振動

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

振動對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作準確性變差。當振動頻率低于2Hz時，由于眼肌的調(diào)節(jié)補償作用，使視網(wǎng)膜上的映像相對穩(wěn)定，因此對視覺的干擾作用不大，但當振動頻率大于4Hz時，視覺作業(yè)效率將受到嚴重的影響，振動頻率為10~30Hz時，對視覺的干擾最大，振動頻率為50Hz、加速度為2m/s2時，視覺下降約50%。振動對操作動作準確性的影響，主要是由于振動降低了手（或腳）的穩(wěn)定性，從而使操縱動作的準確性變差，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，當其溫濕度特性與人體生理機能不適應(yīng)時將引起人體局部不快感，從而加速人體疲勞的形成。

四、汽車座椅的人機工程設(shè)計

汽車駕駛座椅的人機工程學分析，安全舒適的汽車駕駛座椅的設(shè)計必須滿足以下要求：意識坐姿舒適性（靜態(tài)舒適性）；二是振動舒適性（動態(tài)舒適性）；三是操作舒適性；四是安全性（包括主動安全性及被動安全性兩個方面）。

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

1、座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計

駕駛座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究把注意力集中在人體生理結(jié)構(gòu)特點對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

座椅尺寸設(shè)計主要參數(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的垂直距離。在設(shè)計時主要考慮到兩點：椅面過高會使大腿肌肉受壓，椅面過低就會增加背部肌肉負荷，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。但對于汽車駕駛座椅來講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢，通常設(shè)計應(yīng)滿足最寬人體需要為準。

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而是椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會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

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅實平坦。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)計時應(yīng)保證有靠背兩點支撐，即就是人體背部和腰部的合理支撐。汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點支撐，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方面：振動舒適性以及座椅對人體熱環(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傳遞率，使座椅有較高的振動舒適性，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，可以適當調(diào)節(jié)人體代謝，達到減輕疲勞的目的。

2、座椅舒適性設(shè)計 通過查閱相關(guān)資料并對當前市民針對汽車座椅舒適性的市場調(diào)查考證，由生物動力學研究表明，長時間地承受高強度的全身振動對于人體健康的損害是相當嚴重的。主要是腰脊和相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)會受到影響。新陳代謝以及源于機體內(nèi)部的一些其他因素會惡 化這個影響，通常認為環(huán)境因素，如身體姿勢、低溫及氣流會引起肌肉疼痛。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

根據(jù)人機工程學原理,為保證良好的舒適度，針對靜態(tài)舒適度，設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：① 座椅尺寸應(yīng)與人體測量尺寸相適宜；②座椅應(yīng)可調(diào)節(jié)，能使乘坐者變換姿勢，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 文獻都提及腰部支撐的重要作用。腰托的形狀和位置，對于是否能使人保持良好坐姿，減少 人體疲勞具有重要作用。從人機工程學的角度來講，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)計中十分重要。

（3）、座椅舒適度的研究方法 從汽車座椅設(shè)計及改善的角度出發(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)測座椅的不舒適性。國內(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，國內(nèi)在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷：①沒有針對中國人體特征尺寸的座椅舒 適性研究；②對于座椅靜態(tài)舒適性評價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)建模方法評價舒適性中，對輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進一步研究。

3、座椅空間位置設(shè)計

座椅空間位置設(shè)計就是為了達到操作舒適性的目標，而進行駕駛室座椅空間位置設(shè)計以確保駕駛員有良好的視野，同時對汽車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板等操作部件有恰當?shù)牟僮饕缶嚯x，以達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)計的主要指標。

4、座椅安全性設(shè)計

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

（1）座椅強度的設(shè)計

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

（2）座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計

座椅整體結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計應(yīng)考慮的是其對其他約束系統(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

靠背的安全性設(shè)計應(yīng)考慮靠背的強度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹姸仍O(shè)計不但應(yīng)該 在“追尾”等后部碰撞時給乘員提供良好的保護，而且也要考慮側(cè)碰時對乘員的保護。而靠 背傾角、基本尺寸及其形狀對尾部碰撞的嚴重程度有很大影響。

（4）坐墊的設(shè)計

坐墊一般不會造成對乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運動過程、約束力 加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對值大小。坐墊深度設(shè)計的原則是在 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)該超過人的大腿長度。（5）頭枕的設(shè)計

頭枕是一種用以限制乘員頭部相對于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時，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，可抑制乘員頭部后傾，防止或 減輕頸部損傷?，F(xiàn)多采用模擬計算和試驗驗證相結(jié)合的研究方法，該方法重復性好、存儲信 息量大、開發(fā)周期短且開發(fā)費用低。

五、汽車座椅人機工程學的應(yīng)用

所謂人機工程學，亦即是應(yīng)用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機能特征進行研究，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時的相互關(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、活動范圍、動作速度、動作頻率、重心變化以及動作時的習慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應(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工作效率的影響等。

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

六、結(jié)束語

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

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

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

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

第四篇：人機工程學在汽車座椅設(shè)計中的應(yīng)用

題目 人機工程學在汽車座椅設(shè)計中的應(yīng)用

熊雯

湖北汽車工業(yè)學院 機械工程系,湖北 十堰,442002 摘要：駕駛員駕駛姿勢直接影響著駕駛員的舒適和健康，關(guān)系著是否能夠安全、高效準確地駕駛。同時它還決定著舒適程度，以及長期駕駛是否對駕駛員造成生理和心理上的有害的影響。本文結(jié)合人機工程學的知識，從人的心理，生理特點出發(fā)并結(jié)合汽車振動特性，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工程學標準的，并將舒適性、安全性都考慮到位的汽車座椅的設(shè)計。關(guān)鍵詞：人機工程學、座椅，舒適度、設(shè)計

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：

一個性能優(yōu)良的汽車座椅主要取決于以下五個方面：①座椅與人體的人機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而產(chǎn)生的震動以及駕駛員或乘坐員所承受的全身震動負荷低于規(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相對于各種操縱機構(gòu)的合適位置，使他能方便地進行操作。⑤能否提高駕駛員的人身安全性，當發(fā)生翻車或撞車事故時，將駕駛員約束在駕駛座椅上面，下面就從這四個方面來分析人機工程學在汽車座椅設(shè)計上的運用。

1.舒適坐姿的生理特征

坐姿是人體較自然的姿勢，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，來控制操縱力較大的裝置。但如果坐姿不正確，座椅設(shè)計不合理，也會給身體帶來嚴重損害。1.1坐姿生理學 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，每兩節(jié)椎骨之間由軟骨組織和韌帶相聯(lián)系，使人體得以進行屈伸、側(cè)曲和扭轉(zhuǎn)動作等有限度的活動。頸椎支撐頭部，胸椎與肋骨構(gòu)成胸腔，腰椎、骶骨和椎間盤承擔人體坐姿的主要負荷。

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的腰弧曲線會使腰椎嚴重變形，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。可見保證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

供所謂兩點支撐。無腰靠或腰靠不明顯將會使正常的腰椎成圖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

1.2.1肌肉活動度

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)，肌腱組織就會受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動度（活動量）增加，招致疲勞酸痛。在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動度高，因為腰椎前向拉直使肌肉組織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動力則明顯減??；當軀干前傾時，背上方和肩部肌肉活動度高。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，自大腿部位時壓力 降至最低值，這是座墊設(shè)計的壓力分布不均

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，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）。當坐面呈斗形時，會使股骨向上轉(zhuǎn)動，這種狀態(tài)會使肘部和肩部受力，從而引起不舒服。所以在座椅設(shè)計中，斗形坐面是應(yīng)該避免的。

圖1-5 座面對股骨的影響

1.2.4椎間盤受力分析 當坐姿腰弧曲線正常時，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，當人體處于前彎坐姿時，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）。這會引起腰部的不舒適感，長期積累作用，可造成椎間盤病變。

圖1-6 不同坐姿時椎間盤受力分析

1.3坐姿人體測量尺寸

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

圖1-7 對座椅設(shè)計有用的人體尺寸

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.人體對乘坐振動的反應(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激勵如果超出了人體承受振動的舒適性界限，就會使人產(chǎn)生不舒服感。車輛駕駛員所受的機械震動分為全局振動和全身震動兩大類。局部振動是指作用于人體特殊部位（如頭部和四肢）的震動，一般不會給駕駛員造成損害，但是對操縱的精確度有影響。全身震動是指通過人體支撐表面作為整體傳給人體的震動。車輛駕駛員承受的乘坐振動屬于全身震動，是對駕駛員可能造成嚴重傷害的主要震動形式。人體承受全身震動將產(chǎn)生機械的、生理、病理的和心理的效應(yīng)。2.1乘坐振動的機械效應(yīng)

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

在正常重力情況下，人體對4～8Hz頻率的震動的能量傳遞最大，其生理效應(yīng)也最大，稱為第一共振峰。10 12Hz的震動頻率時出現(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 坐姿時人體對垂直振動的傳遞率

坐在駕駛座上的駕駛員承受垂直振動時，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 將人置于震動臺上進行各種典型工況下的激振試驗，測得人體的坐姿震動特性如圖2-

3、2-

4、2-5所示。圖2-3 人體坐姿承受垂直振動的傳遞特性

圖2-4 人體坐姿承受左、右水平振動的傳遞特性

圖2-5 人體坐姿承受前、后水平振動的傳遞特性

2.2乘坐振動的生理效應(yīng)

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

圖2-6 全身振動的生理效應(yīng)

全身振動最明顯的生理反應(yīng)時人體姿勢的變化，低頻高強度的振動使人難以保持

穩(wěn)定的姿態(tài)。

2.3全身振動的病理效應(yīng)

研究表明，駕駛員?；嫉膬煞N職業(yè)病：胃病和脊椎損傷。圖2-7為拖拉機駕駛員的胃病患病率。主要原因是因為急劇的乘坐振動對胃的消化功能產(chǎn)生了有害影響。

圖2-7 拖拉機駕駛員的胃病患病率

圖2-8為拖拉機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，主要原因是因為駕駛員承受劇烈的乘坐振動和不方便的乘坐姿勢。

圖2-8 拖拉機駕駛員脊椎患病率與年齡的關(guān)系

實線——男人；虛線——女人

2.4乘坐振動的心理效應(yīng)

對車輛駕駛員來說，乘坐振動的心理效應(yīng)主要表現(xiàn)為操作能力的變化。讓人在座椅上用振動臺進行各種典型情況下的激振試驗，測得振動對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時的實力降低情況

（a）加振中；（b）加振終了時

2-10 人體坐姿承受水平振動時腳踩加速踏板壓

力保持不變的能力

左邊—振動頻率的影響；右邊—振動加速度的影響圖2-11 坐姿人體承受垂直振動時的平衡能力降

低情況（a）加振時；（b）加振終了時

圖2-12 人體坐姿承受橫向水平振動時跟蹤誤差

圖2-13 人體坐姿承受橫向水平振動選擇時的反應(yīng)時間

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

根據(jù)受振者的感覺，《人體承受全身振動的評價指南》即ISO2631—1982把振動劃分為三個不同的認為界限：

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

（2）保持工作效率界限：在此振動界限內(nèi)，操作人員能在規(guī)定的時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的上限。超過此界限將使受振者的健康受到損害。

一般對于小轎車和旅游車，選取保持舒

適性界限作為評價振動舒適性的標準；對于拖拉機、工程機械和各種越野車輛，宜選擇保持工作效率界限作為評價振動舒適性的標準。

3.座椅空間位置的設(shè)計

座椅空間位置設(shè)計就是為了達到操作

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

好的駕駛設(shè)計必須要保證駕駛員在連續(xù)幾個小時操作的情況下，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在座椅上的角度，以便暫時使他的肌肉放松。

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)的相對位置。美國汽車工程師協(xié)會SAE已將車輛駕駛座椅設(shè)計的參考點標準化，這個參考點稱為座椅標志點，即SIP，其位置如圖3-1所示。圖3-1 人體H點與座椅標志點之間的關(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

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

座椅尺寸設(shè)計的合適與否，直接影響到駕駛員能否有一個舒適而穩(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)計主要參數(shù)

椅面高度A：為椅面前緣至駕駛員踵點的垂直距離。在設(shè)計時主要考慮到兩點:椅

面過高會使大腿肌肉受壓，椅面過低就會增加背部肌肉負荷。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。但對于汽車駕駛座椅來講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢，通常設(shè)計應(yīng)以滿足最寬人體需要為準。

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而是椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會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

現(xiàn)代汽車座椅的機械結(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 頭枕是一種用以限制乘員頭部相對于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時，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，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

靠背的安全性設(shè)計應(yīng)考慮靠背的強度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹姸仍O(shè)計不但應(yīng)該在“追尾”等后部碰撞時給乘員提供良好的保護，而且也要考慮側(cè)碰時對乘員的保護。而靠背傾角、基本尺寸及其形狀對尾部碰撞的嚴重程度有很大影響。

依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計時應(yīng)保證有靠背兩點支承即就

是人體背部和腰部的合理支承。汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點支承，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 坐墊一般不會造成對乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運動過程、約束力加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對值大小。坐墊深度設(shè)計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)該超過人的大腿長度。

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅實平坦。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)計的安全性

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

主動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安全性設(shè)計主要從減輕駕駛員的疲勞人手進行分析設(shè)

計，以滿足主動安全性要求。主動安全性主要考慮合理的座椅尺寸設(shè)計、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安全性的設(shè)計要求。

5.2坐椅被動安全性

被動安全性是指事故發(fā)生時，保護乘員的能力。駕駛座椅作為安全部件，是汽車被動安全性設(shè)計的主要考慮部件之一?？紤]提高駕駛員的人身安全性，汽車駕駛座椅被動安全性設(shè)計目 標為： 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人到這個空間;②要保持駕駛員在事故發(fā)生時，保持一定的姿態(tài)，以使其他的約束系統(tǒng)能充分發(fā)揮其保護效能；③在事故中，使得事故后果對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：提高座椅骨架強度，達到汽車駕駛座椅強度的要求值；

設(shè)置座椅安全帶，使在緊急制動或正面撞車時不致將駕駛員碰傷；達到一定的阻燃要求，坐墊和靠背材料應(yīng)達到汽車內(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工程學的知識及其研究成果進行設(shè)計了。只有從人機工程學的角度出發(fā)，進行汽車駕駛座椅的設(shè)計，才能使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動舒適性、操作舒適性及安全性。

參考文獻：

【1】周一鳴，毛恩榮.《車輛人機工程學》，北京理工大學出版社，1999.【2】丁玉蘭.《人機工程學》，北京理工大學出版社，2004.【3】許 英，楊宏剛.汽車駕駛座椅的人機工程學設(shè)計，機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，第21卷第1期.【4】朕 勛.汽車座椅的舒適性評價，汽車科技1995（6）.【5】安田滋.車輛用座椅舒適度評價，國外鐵道車輛，1995年第一期.【6】穆春虹，孔姍姍.車輛駕駛座椅的人機工程學設(shè)計，科技論壇，第15卷第2期.【7】馮飛燕，侯俊杰.基于人機工程學的抗疲勞汽車座椅設(shè)計，機械管理開發(fā)，第25卷第3期，2010（6）.

第五篇：人機工程學在汽車設(shè)計中應(yīng)用

題目:

人機工程學在汽車設(shè)計中的應(yīng)用

學 生 姓 名：

學 生 學 號： 專 業(yè) 名 稱： 機械工程

所 屬 學 院： 機械工程

2015年6月

人機工程課程論文

人機工程學在汽車設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人機工程學理論在產(chǎn)品設(shè)計中占有越來越高的地位。而作為與人類生活息息相關(guān)的汽車，人機工程學在汽車設(shè)計之中的應(yīng)用顯得尤為重要。無論是以駕駛員為中心還是以乘坐人員為中心，都應(yīng)最大限度地滿足人們的需求。并且各種主、被動保護措施也使人們在突發(fā)危險時，能最大限度地減小傷害，確保人的安全?？傊囋O(shè)計中的各種設(shè)計都應(yīng)該將人的因素考慮其中，確保了以人為主的設(shè)計原則，使汽車更完美地服務(wù)于人們。本文主要闡述了人機工程學概念以及人機工程理論在汽車車身設(shè)計、汽車座椅設(shè)計、安全方面的設(shè)計中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：人機工程學；汽車車身設(shè)計；汽車座椅設(shè)計；安全性設(shè)計

Abstract：With the development of science and technology, ergonomics theory occupies more and more high status in the product design.As a car is closely related to human life, the application of ergonomics in automobile design is particularly important.Both for the center with the driver to take people as the center, should be maximally satisfy people’s needs.And all sorts of main and passive measures also make people safety and minimize harm in immediate danger, Anyhow, all sorts of design should consider including the human factor, to ensure that the design principle is given priority to people and make the car perfectly serve the people.This article mainly expounds the concept and the theory of ergonomics in the automobile body design, automotive seat design, the application of the safety aspects of the design.Key word：ergonomics;automobile body design;automotive seat design;security design

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0.緒論

人機工程學是工業(yè)工程研究的眾多重要學科領(lǐng)域之一。所謂的人機工程學，亦即是應(yīng)用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機能特征進行研究，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時的相互關(guān)系以及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動作時的習慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應(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工作效率的影響等。在汽車設(shè)計中的人機工程學稱為車輛人機工程學，它是以改善駕駛員的勞動條件和車內(nèi)人員的舒適性為核心，以人的安全、健康、舒適為目標，力求使整個系統(tǒng)總體性能達到最優(yōu)[1]。

1.人機工程學在車身設(shè)計中的應(yīng)用

主動安全性是指汽車防止事故的能力。車身的主動安全性能包括：照明燈、信號燈的性能，汽車的前，后視野性能，實現(xiàn)操縱穩(wěn)定性及制動性等。

1.1照明燈

前照燈的燈光強弱，照射距離及防炫目裝置就是根據(jù)人眼的生理特點和人機工程學原理設(shè)計而成。為了滿足不同駕駛環(huán)境(雨，霧和雪等)，路面狀況，交通密集以及駕駛條件（高速，轉(zhuǎn)彎等）下自動控制前照燈的光束模式，日KOITO公司研究的智能燈光系統(tǒng)，歐洲研究的先進前照燈系統(tǒng)，本田等公司的可動式前照燈系統(tǒng)、博世公司的光線疊加自適性前照燈系統(tǒng)以及VALEO公司的燈光系統(tǒng)等都能根據(jù)不同的外界條件自動控制前照燈所發(fā)出的光束形狀，強度和發(fā)光方向[2]。此外，霧燈，示寬燈，倒車燈，牌照燈，踏步燈，檢修用燈以及轉(zhuǎn)彎指示燈等也都是根據(jù)駕駛員的不同需要而設(shè)計的。

1.2汽車的前、后視野

為保證駕駛?cè)藛T有盡可能寬廣的視野，前支柱（A柱）中央支柱（B柱）和后支柱（C柱）的粗細及位置很重要。設(shè)計上，必須根據(jù)駕駛員的眼橢圓范圍確定風窗玻璃掛掃面積和部位，并在滿足翻車安全保障和前窗振動抑制要求的前提下，以最細的支柱來減小視野死角。提供后視野的后視鏡也要保證駕駛員有足夠的后視范圍。FIAT公司的MULTIPLA采用的雙片可調(diào)式小圓鏡后視鏡不僅可以使駕駛員看到車后其它車輛的行駛

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狀況，而且也可觀察后車胎與路面的接觸情況。

圖1 普通后視鏡與采用雙片可調(diào)式小圓鏡后視鏡

1.3操作的穩(wěn)性定與制動性

制動踏板和手柄的行程和位置，必須滿足一般身材人體的需要，踏板力，手柄等也應(yīng)適應(yīng)一般人群，因為這些都對制動性能影響較大，據(jù)報道，美國有5%的女性司機由于身材矮小為踩上腳踏板而使身體與方向盤的距離小于2cm，當氣囊膨脹時脖子常受到傷害。此外，車身總質(zhì)量大小及軸荷分配，整體轉(zhuǎn)動慣量，車身空氣動力學特性，車身重心高度和相關(guān)部件剛度等也都對操作穩(wěn)定性有一定影響。

2.人機工程學在座椅設(shè)計中的應(yīng)用

汽車的座椅是汽車內(nèi)部很重要的組成部分，汽車座椅設(shè)計主要包括座椅造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、顏色設(shè)計等。在人體接觸車輛之前，首先給人的是視覺感官沖擊，好的座椅設(shè)計能在第一時間獲得人們的認同，因此，一個好的座椅設(shè)計能夠給使用者帶來良好的駕駛環(huán)境，營造舒適、安全的駕乘環(huán)境，有效的降低交通事故的發(fā)生。能夠很好的引起消費者的關(guān)注。

2.1座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅實平坦。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，從而導致腰酸背痛現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明：過于松軟

人機工程課程論文 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)計時應(yīng)保證有靠背兩點支撐，即就是人體背部和腰部的合理支撐。汽車座椅設(shè)計時應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點支撐，第一支撐點位于人體第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。

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傳遞率，使座椅有較高的振動舒適性，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，可以適當調(diào)節(jié)人體代謝，達到減輕疲勞的目的。

圖2.1 汽車座椅的結(jié)構(gòu)

2.2座椅舒適性設(shè)計

根據(jù)人機工程學原理,為保證良好的舒適度，針對靜態(tài)舒適度，設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：① 座椅尺寸應(yīng)與人體測量尺寸相適宜；②座椅應(yīng)可調(diào)節(jié)，能使乘坐者變換姿勢，并能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)[3]。

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 文獻都提及腰部支撐的重要作用。腰托的形狀和位置，對于是否能使人保持良好坐姿，減少 人體疲勞具有重要作用。從人機工程學的角度來講，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)計中十分重要。乘員正常入座時，人體身軀與大腿的連接點—胯點(hip point)簡稱H點，H點的位置是決定 駕駛員操作方便、乘坐舒適性相關(guān)的車內(nèi)尺寸的基準。此外，座椅的調(diào)節(jié)特性對座椅的舒適度影響很大，已成為座椅舒適度設(shè)計中重點考

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慮的因素。壓力分布是導致不舒適的最主要的 生物力學因素，通過界面壓力對座椅舒適度進行評價是一種重要客觀、有效的方法。

消除座椅不舒適性最理想的方法是能建立定量模型，預(yù)測座椅的不舒適性。國內(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，國內(nèi)在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷：①沒有針對中國人體特征尺寸的座椅舒 適性研究；②對于座椅靜態(tài)舒適性評價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)建模方法評價舒適性中，對輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進一步研究[4]。

2.3座椅空間位置設(shè)計

座椅空間位置設(shè)計就是為了達到操作舒適性的目標，而進行駕駛室座椅空間位置設(shè)計以確保駕駛員有良好的視野，同時對汽車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板等操作部件有恰當?shù)牟僮饕缶嚯x，以達到操作舒適性的最終目的。圖2列出了駕駛作業(yè)空間設(shè)計的主要指標。

圖2.2 駕駛作業(yè)空間設(shè)計的主要指標

3.人機工程學在安全設(shè)計中的應(yīng)用

隨著生活水平的提高，人們對所乘坐汽車的安全性也提出了更高的要求。而ABS（剎車防抱死系統(tǒng)），ESP（電子穩(wěn)定系統(tǒng)），以及EBD（電子助力轉(zhuǎn)向）等的發(fā)明標志著車輛的安全性能得到提高，并且在人機工程學方面也起到了一定的作用[5]。預(yù)緊式安全帶確保了車輛在發(fā)生交通事故時使人們的身體一直與座椅保持接觸狀態(tài)，防止了因身體的過度前傾而使身體受傷害，因為在大部分的事故中，因人的身體過分前傾而造成的傷害太多了。我們都知道在戰(zhàn)斗機中，飛行員頭盔前面的玻璃既起到保護作用，也同時起到

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了顯示屏的作用。寶馬公司發(fā)明的抬頭顯示系統(tǒng)便和這個大同小異。通過投影技術(shù)將相關(guān)信息顯示在風擋玻璃上，在保證不影響駕駛員視野的同時提供了豐富的信息，使駕駛員不用低頭，只需變化一下焦點就能做到“一切盡收眼底”，從而避免了注意力的分散，駕駛安全性得到了保證，同時也確保了人機信息的快速交換，相應(yīng)的操作效率也得到大幅度的提升。在光線進入人眼的管線瞬間出現(xiàn)變化時，人眼會出現(xiàn)瞬間無法看清面前的物體，往往需要一段時間才能看清物體，這被稱為適應(yīng)。在夜間駕車的過程中，當兩車相對行駛的過程中，由于雙方的車燈亮度不同，較亮的一方的車燈就會使對方瞬間失明，甚至出現(xiàn)嚴重事故?，F(xiàn)在人們開始對車燈進行了改良，采用了冷光車燈，并且加入了轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)，當車輛轉(zhuǎn)彎時，燈光的照射方向也隨之發(fā)生改變，這種設(shè)計使夜間行車變得安全，危險系數(shù)也變低了[8]。雖然在夜間有了車燈，但人眼的視覺范圍是有限的，距離較遠是仍無法看清遠處的物體。而車載夜視系統(tǒng)的出現(xiàn)無疑解決了這一問題，這樣，即使是在大霧天氣下也能看清周圍一切，而這也同樣保障了人身安全，確保了在不良視野下的安全駕駛。在未來的汽車安全方面的設(shè)計中，智能安全氣囊，倒車影像，ESC電子穩(wěn)定控制，胎壓低壓報警和側(cè)氣簾會漸漸成為主流配置。此外，車內(nèi)緊急呼叫、智能巡航等也會被采用，利用雷達和傳感器在保證車距的同時預(yù)測危險并在駕駛員做出反應(yīng)之前剎車，避免事故發(fā)生[10]。

4.結(jié)論

隨著汽車在日常生活中的廣泛應(yīng)用，人機工程學設(shè)計就顯得更加重要，而在今后的汽車設(shè)計中，越來越多的人機工程學設(shè)計將被采納。體現(xiàn)了更多的人性化的設(shè)計元素。舒適、安全正被更多的人所重視，符合安全人機工程學的產(chǎn)品必然會獲得成功。而那些符合人機工程學的設(shè)計產(chǎn)品，能給人們創(chuàng)造一種舒適的環(huán)境，讓人們的駕駛過程變得更加愉快，將會成為未來發(fā)展趨勢。

人機工程課程論文

參考文獻

[1] 劉東明,孫桂林.安全人機工程學［M］.北京：中國勞動出版社，1993 [2] 郭竹亭.汽車車身設(shè)計.吉林科學技術(shù)出版社,1992年 [3] 黃天澤.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計.機械工業(yè)出版社，2003年 [4] 吳翔.產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計.中國輕工業(yè)出版社,2000年 [5] 謝慶森,王秉權(quán)主編.安全人機工程.天津大學出版社,1999

[6] 王宣，李宏光等.現(xiàn)代汽車安全［M］.北京：人民交通出版社，1998 [7] 王惠軍.汽車造型設(shè)計.國防工業(yè)出版社,2007年 [8] 劉維信．汽車設(shè)計[M]．北京：清華大學出版社，2001 [9] 周一鳴，毛愚榮．車輛人機工程學[M]．北京：北京理工大學出版社．1999 [10] 用芙玉．工業(yè)設(shè)計應(yīng)用人類工程學[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，200l [11] 袁修干．莊選民．人機工程[M]．北京：北京航空航天大學出版社.2002 [12] 黃斌，蔣祖華。嚴雋琪．汽車座椅系統(tǒng)動態(tài)舒適性的研究綜述[J]．汽車科技，2001，10(6)：13216 [13] 郭伏，楊學涵．人因工程學[M]．沈陽：東北大學出版社.2001 [14] Tilly AR，朱濤譯．人體工程學圖解——設(shè)計中的人體因素[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998 [15] 劉峰.人體工程學[M].沈陽.遼寧美術(shù)出版社，2008 7