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安全工程人机课程设计主题设计 汽车驾驶室座椅和方向盘的人机关系 随着我国加入WTO和经济全球化，我国汽车企业面临巨大的挑战，其竞争的焦点是怎样充分满足顾客的需要。而调查表明，随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对汽车的性能（诸如：动力性、经济性、舒适性以及安全性等）要求越来越高。其中，舒适性和安全性更是近年来的热点，而这两项性能与驾驶室设计的宜人性有很大关系。驾驶室设计的宜人性不仅关系到驾驶员的舒适、安全和身心健康，而且进一步影响到整车性能和市场竞争力。因此，开展汽车驾驶室设计的宜人性评价研究，确定宜人性的评价指标，建立规范化的分析与评估方法，为车辆驾驶宜人性提供理论性依据，具有十分重要的意义。 1.人体尺寸参数 汽车驾驶室进行人机设计数据 于GB/T 10000—1988和GB/T 13547—1992《工作空间人体尺寸》。所运用的数据如下表所示： 表2-1 人体主要尺寸 单位：mm 第1/14页 第2/14页 2.座椅和方向盘的整体设计 汽车驾驶室的宜人性，即是“机宜人”，指的是驾驶室的设计要充分考虑驾驶员的体质、生理、心理、智力、审美以及社会价值观念等素质条件的要求，包括：信息显示既便于接受又易于做出判断；操 第3/14页 纵元件的尺寸、力度、位置、结构、形式均适合操作者的需要；座椅的设计应保证驾驶员的乘坐舒适性；方向盘的适用得心应手，能充分发挥适用效率；驾驶员所处的作业环境舒适安全，有利于人的身心健康，能充分发挥人的功能。 驾驶室内部空间设计时，在人和车有可能发生干涉的地方都应该合理设计，确保乘坐舒适性和撞车安全性。为此，要求：驾驶室顶棚的高度应保证驾驶员坐在座椅上时头部与顶棚间有一定间隙；后风窗与驾驶员头部间留有活动空间；驾驶员的膝部空间直接影响到操作方便性和撞车时驾驶员身体的运动轨迹及伤害程度，膝部空间主要指仪表板下方与膝部活动的空间，其设计应以膝部包络线为依据。因而所选指标为：顶棚高度，膝部空间高度、宽度。 3.座椅的整体设计 座椅是驾驶员直接接触的必备物件，所以座椅的舒适性将直接影响到驾驶员的心理及生理是否得到满足以及舒适。座椅设计的宜人性评价指标选择主要考虑：座椅的尺寸是否适合人体的测量值；是否能保证人体具有良好的作业姿势；座面是否舒适。依据GB/T14774——1993《工作座椅一般人类工效学要求》，评价指标为座椅结构参数（包括坐高、坐深、座面倾角、腰靠长、腰靠宽、腰靠厚、腰靠高、腰靠圆弧半径、倾覆半径、腰靠倾角）和座面舒适性。椅面高度应使驾驶员大腿接近水平、小腿自然放直，即保证不因椅面过高而使大腿肌肉受压，又保证不因椅面过低而增加背部肌肉负荷。 第4/14页 4.座椅的局部设计 4.1坐深 坐垫前端至靠背表面之间的距离。该尺寸不能太大。正确的座深应使靠背方便的支持腰椎部位。如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则作者必须向前缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持。这两种坐姿都是不舒服的。为适应绝大多数驾驶员，座深应当按照较小百分位的群体设计，这样身材矮小者坐着舒适，身材高大的人只要小腿能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。 4.2座宽 座宽必须能容纳身材粗壮的人。参考尺寸时臀宽，以女性群体尺寸上限为设计依据；为使驾驶员能调整坐姿，座宽取适当大于臀宽。座宽已不能太大，否则肘部必须向两侧伸展以寻取支撑，这样会引起肩部疲劳。另外座宽受车宽的限制。 4.3座面倾角 指座面与水平面所夹角度。座面后倾的作用有亮点：一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠靠背，获得支持，可以降低背肌静压。二是防止坐者从座缘滑出座面，这对于经常处于震动颠簸环境中的驾驶员座椅非常重要。但是如果座面过分后倾，进行驾驶操作时，脊椎因身体前屈而会被拉直，破坏正常的腰椎曲线，形成一帧费力的姿势，同时还会压迫腹部，长期驾驶会造成生理上的伤害。因此请教不能太大，一般为4～ 8度。坐垫表面最好有与臀部形态相适应的曲面。 4.4椅垫 坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节，其上只有少量肌肉，人体重量的75%左右由约25平方厘米的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。若在座面上加上软硬适度的坐垫，则测试研究表明，座与坐垫上的臀部压力值大为降低，而接触支承面积也由900平方厘米增达到1050平方厘米，使压力分散。坐垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势，因为身体可以适度的陷入坐垫。坐垫的软硬要适度。过硬的坐垫不足以起到预想的作用；太软则是身体陷入其中，无法得到应有的支持，造成坐姿不稳，而身体为了维持一定的姿势，不得不使肌肉紧张，疲劳则很快产生。 5座椅