人机工程学在汽车设计中的应用
【文章摘要】随着人们生活水平的不断提高，生活节奏的不断加快，我们不得
不承认汽车正在悄然改变着我们的生活方式。私人汽车在我们的日常生活中已经变得非常普遍，汽车也与我们的日常生活变得越来越密切。但是，随着一起起交通事故的发生，致使我们不得不关注这种既给我们的生活带来便利，同时又给我们的生命带来危险的交通工具——汽车。本文着重从人体测量与数据应用﹑坐姿生物力学﹑作业空间的布置﹑视觉机能﹑视觉信息显示﹑操纵装置﹑人与声环境﹑人与光环境﹑用户﹑汽车色彩以及汽车安全性等方面来着手分析人机工程学在汽车设计中的应用。
With the continuous improvement of living standards, accelerating the pace of life, we have to admit that cars are quietly changing our way of life. Private cars in our daily life has become very common, cars and our daily lives become more and more closer. However, as with the occurrence of traffic accidents, leading to concerns that we have not only brought convenience to our life, and gave our lives at risk of transport - cars. This article focuses on measurement and data applications from the human body biomechanical sitting position ﹑visual layout of the operating room visual information display function ﹑control device and the acoustic environment of people with light environment ﹑human user﹑automotive colors and other aspects of vehicle safety proceed with an analysis of ergonomics in the automotive design.
【序言】人体测量学是一门新兴学科，它是通过测量人体各部分尺寸来确定个
体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。人体构造上的尺寸是指静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸，包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。本文着重从坐姿状态下人体尺寸测量数据在汽车驾驶室设计中的应用分析。
人体测量与数据、作业空间布置以及坐姿生物力学的应用
驾驶室的分析 人在驾驶车辆时几乎所有的动作都是在坐姿状态下完
成的，因此驾驶室是坐姿活动空间。坐姿活动空间的人体尺寸见图-1(a)为正视图，零点在正中央矢状面上。图-1（b）为侧视图，零点在经过臀点的垂直线上，
并以该垂线与脚底平面的交点作为零点。
图-1
在汽车的坐姿活动空间设计时，放松坐高是确定驾驶室高度的主要参考依据，但在设计时要综合考虑座椅的倾斜、座椅垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来的活动等重要因素。驾驶室的视线设计是设计问题的一个重点，只有在一个很好的视觉条件下才能保证人机的安全。因此，坐姿眼高是确定视线和最佳视区时所需要考虑的重要因素。臀部宽度和臀部至腿弯长度的综合考虑来确定座椅面尺寸。肘部平方高度和大腿厚度是方向盘设计的一个依据，而容膝空间的设计则离不开膝盖高度和腿弯高度尺寸。
以上简单介绍了空间尺寸的设计，而空间的舒适度和美感则从坐姿生物力学和作业面的空间布置来探讨。
汽车座椅分析 脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位正是借
助与肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力（拉或压）的作用，使肌肉活动度增加，导致疲劳酸痛。肌腱组织受力时，产生一种活动电势。根据肌电图记录结果可知，在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。在提供靠背支撑腰椎后，活动力则明显减小；当躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高。因此在汽车设计时，汽车座椅的靠背缓解了肌腱组织之间的压或拉力，使人处于一种低能耗状态。
在汽车的坐垫设计时，通常采用压力不均匀的原则。这是因为人体坐骨粗壮，与其周围的肌肉相比，能承受更大的压力。而大腿的底部有大量的血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而感到不适。所以坐垫上的压力应按照
臀部不同的部位承受不同的压力原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，之大腿部位时压力降为最低值。
如图-2(a)所示，人体结构在骨盆下面有两块圆骨，称为坐骨结节。坐姿时
图-2
这两块面积很小的坐骨结节能承受上身的大部分重量。坐骨结节下面的座面呈近似水平时，可以使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置而不受过分的压迫，故而人体感到舒服。如图-2（b）所示，当坐面呈斗形时，会使股骨向上转动，见图中箭头指向。这种状态除了使股骨处于压迫位置而承受载荷外，还造成髋部肌肉承受反常压迫，并使肘部和肩部受力，从而引起不舒适感。因此，在汽车座椅设计时，避免斗形坐面设计，提高座椅的舒适感。
当坐姿腰弧曲线正常时，椎间盘上受的压力均匀而轻微，几乎无推力作用于韧带，韧带不拉伸，腰部无不舒适感，见图-3（a）。
图-3
但是，当人体处于前弯坐姿时，椎骨之间的间距发生变化，相邻两椎骨前端间隙