第一篇：安全人機工程模擬題

中國地質大學（北京）繼續教育學院2013年09課程考試

《安全人機工程》模擬題（補）

一．單項選擇題

1．按照

A．人機系統組合方式

C．人機系統自動化程度 B．有無反饋控制作用 D．人機系統的規模大小

2．長時間單調、乏味、緊張的作業，持續的精神壓力，對工作不感興趣、工作中心情不愉 快等因素，會促使作業時C疲勞的發生和加重。

A．肌肉 B．神經 C．精神 D．關節

3．為防止產生不注意現象，可建立 1—2個人平行監視儀表的工作。

A．冗余系統

重要。

A．能量代謝率

A．開關式操縱器

A．閃光融合值測定 B．能量消耗量 B．轉換式操縱器 B．空氣含氧量測定 C．勞動代謝量 C．調節式操縱器 C．能量代謝率測定 D．基礎代謝量 D．時間操縱器 D．心率測定 5．以下不是操縱器按操控功能分類的結果？ 6．下列

7．用腳操作主要是完成較重負荷的控制工作。腳的出力角度不同，產生的足蹬力不同。當 膝部屈曲大約C度時，可產生最大足蹬力。

A．90 B．120 C．160 D．180

8．控制器的編碼就是使每一個控制器都有自己的特征和代號，以減少混淆。其中，形狀編 碼主要是使操作者通過A來區分不同形狀的控制器。

A．觸覺 B．視覺 C．平衡覺 D．聽覺

9．某鋼廠電機車在運行中遇到大雨，雨水濺入駕駛室，副駕駛在沒有拉下集電弓斷電的情 況下爬上車頂關閉天窗，最終因耳朵觸電身亡，這說明B。

A．電機車向上可及的安全空間不足

B．操作人員安全意識不強，存在僥幸心理。

C．進入危區，必要時應關閉電源，停止設備運轉

D．此時電機車屬于危區，不可以進入

10．通常在定量調節和連續控制中，控制顯示比值。

A．小困難較短

C．大困難稍長

二．名詞解釋

1．呼吸商肌體內產生的二氧化碳量與同一時間內氧耗量之比。

2．人為差錯如在規定的時間內和規定的條件下沒有完成規定的任務，就稱為人為差錯。

第1頁（共4頁）B．人機系統 C．安全系統 D．監控系統 4．人在工作或運動時的能量代謝量叫 B．小容易較短 D．大容易稍長

3．人機界面

人和機之間存在的一個相互作用的“面”，所有的人機交流的信息都發生在這個作用面上，通稱稱為人機界面，主要指顯示和控制裝置。

4．閉環系統是系統的輸出又返回來控制系統本身的系統。自動化系統均為閉環系統。

5．差別閾限剛剛引起差別感覺的刺激之間的最小差別叫做差別閾限。

6．能量代謝率

勞動代謝量和基礎代謝量之比，用來表示某種體力勞動的強度。

RMR=（勞動時總能耗量—安靜時能耗量）/基礎代謝量

7．控制顯示比控制器的操作量與顯示器的現實量之間的一種比例關系。

8．注意

注意是依附和伴隨人的認識、情感、意志等心理過程而存在的一種心理現象，是心理活動對一定對象的指向或集中。

三．簡答題

1．人機工程學主要研究人、機、環境三者之間的關系，簡述這三者的含義。

a)人——指操作者或使用者；

b)機——泛指人操作或使用的物，可以是機器。也可以是用具、工具或設施、設備

等；

c)環境——是指人、機所處的周圍環境，如作業場所和空間、物理化學環境和社會

環境等；

d)三者構成了一個系統，即人—機—環境系統，具體是指由共處于同一時間和空間的人與其所使用的機以及它們所處的周圍環境所構成的系統。三者之間互相影響，系統中人是決定因素，機器是根據人的需要和意志設計的，完善的人機系統必須

具備良好的人機匹配，以充分的發揮人和機的特點。

2．按顯示功能分類顯示器的有哪些類型？

a)讀數用儀表

b)檢查用儀表

c)警戒用儀表

d)追蹤用儀表

e)調節用儀表

3．簡述礦井下作業空間的特點并說明相應的安全作業空間的要求。

1)

2)

3)

4)井下為封閉空間，為人工照明——改善井下的照明條件。井下深度大，常有粉塵、有毒氣體等——通風空調。井下周圍的巖石開采中容易松動——防止頂板冒落傷人。井下富裕空間在經濟上和技術上有時較難實現——人機設計，追求好的工作秩序。

4．光環境設計中照明設計有哪些要求？

1）適宜的照度

5．工作服對人機系統安全性及效率起著哪些重要作用？

工作服對人機系統安全性及效率的重要作用主要有三方面：

1)保證人的生命得以正常維持，應考慮衣服的保溫性能、隔熱性能、透氣性能及吸濕

性能。

2)為生產勞動提供最大的方便，有利于提高工作效率，相關因素包括衣服的厚度、硬

度、彈性和強度等。

3)保障操作系統安全。不同的控制系統對服裝的技術和樣式要求不同。避免過強的光線照明；陽光照明的優點是節約能源和費用；空氣中的水蒸氣和塵埃吸收光能并產生散射；燈泡的選擇很重要；井下照明條件：背景要暗一些，有一定的對比度；避免眩光；注意光源的方向。2）光線質量

四．問答題

1．列舉和解釋常見的四種人的不安全心理狀態，并說明其表現。

1)僥幸心理：人對某種事物的需要和期望受到群體效果的影響。

表現為明知故犯，是安全生產的大敵。

2)省能心理：這是人長期生活中養成的一種心理習慣。

變現為人總是希望以最小的能量獲得最大的效果。還表現為嫌麻煩、怕費勁、圖方便、得過且過的惰性心理。

3)逆反心理：某種條件下個別人在對抗情緒等心理狀態下，產生與常態心理相對抗的心

理狀態，做不該做的事情。

表現為好奇、好勝、尋根問底、對抗心理。

4)湊興心理：人在社會群體中產生的一種人際關系的心理反映，多見于精力旺盛、能量

有余卻缺乏經驗的青年人。

表現為在為得到心理上的滿足或發泄剩余精力時，所導致不理智行為。

2．列舉疲勞的規律，闡述疲勞引起的事故并舉例說明。

（1）疲勞的規律。

① 青年作業人員作業中產生的疲勞比老年人小得多，且易恢復

② 疲勞可以恢復

③ 疲勞有一定的積累效應

④ 人對疲勞也有一定的適應能力

⑤ 在生理周期中，發生疲勞的自我感受較重，相反在高潮期較輕

⑥ 環境因素直接影響疲勞的產生、加重和減輕

⑦ 工作的單調可以導致疲勞，尤其是現代的作業線依附于流水作業。

（2）疲勞引發的事故

① 睡眠休息不足、困倦引起的事故；如白天休息不充分的夜班工作者。

② 反應和動作遲鈍引起的事故；疲勞狀態下的工人在下班途中來不及躲避后邊車輛。③ 重體力勞動的省能心理——反映在作業動作上，常因簡化動作而違反操作規程。如

惡劣條件下的礦山，作業者的動作是粗放而簡單的。

④ 疲勞的心理作用——心不在焉，注意力不集中。如建筑工地上的工人因休息不好，在抽取木桿時違背事先的約定，造成人員傷亡。

⑤ 環境因素加重疲勞的程度——寒冷的天氣事故發生率高。天氣寒冷的時候人的手腳

動作不靈活，可能引起操作的失誤和延緩，造成事故。

⑥ 疲勞與機械化程度有關——半機械化作業時，事故的發生率最高。半機械化需要人

與機的配合，如果配合不當，極易產生誤差。

3．請闡述人的不安全行為并分析其產生不安全動作的主要原因。

1）人的不安全行為包括：

a)

b)

c)

d)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

因循守舊，棄難就易圖省力、走捷徑而造成違章作業 忘記、看錯、念錯、想錯造成記憶與判斷的失誤 選錯操縱裝置、記錯操縱方向和錯誤調整而引起操作失誤 體力不支、疲勞和異常狀態下也易發生事故 缺乏對危險性的認識，由于安全教育訓練不夠、不懂危險，從而進行不安全作業 操作方法上不合理、不均衡或做無用功 準備不充分、安排不周密就開始作業，因倉促導致危險作業 作業程序不當，督導不嚴格、致使違章作業泛濫 取下安全裝置，使機器、設備處于不安全狀態 走捷徑、圖方便，忽略了安全程序 不安全的放置物件，使工作環境存在不安全因素 在運行的機器和設備上檢修、清掃、注油等 2）產生不安全動作的主要原因如下： i)接近危險場所時無防護裝置

第二篇：安全人機工程論文

公交司機的疲勞分析

專業：安全工程

姓名：朱珍珍

公交車司機的疲勞分析

摘要：了解公交車司機疲勞產生的原因、疲勞駕駛造成的后果及影響，以喚起整個社會對司機疲勞程度的重視。然后再根據公交車司機自身獨具的特點，進行進一步地分析研究，并及時采取有效的措施，以減輕司機在駕駛過程中的疲勞程度，改善司機的生活，也造福整個社會。

關鍵詞：公交司機疲勞職業病交通事故

當前，公共汽車憑借其廉價、方便的優勢，已成為現代城市最重要的交通工具之一，因此公交司機的正常安全工作就顯得尤為重要。但事實上，為很多人所不知的是，在行車過程中公交司機會經常性地感到疲勞，影響其正常工作。在一次次教訓面前，我們清楚地看到，由疲勞駕駛引發的災難又是相當嚴重的。因此，對公交司機的疲勞程度進行分析，并采取合理的措施就顯得非常重要，下面就這個問題展開討論。

近些年來，相關專家學者對疲勞也進行了一系列的研究。而隨著對疲勞研究的不斷深入，對疲勞本質的認識也在不斷深化。目前，人們普遍認為：所謂疲勞就是人體發生可以概括為失去功能或打亂這樣的變化，引起生理活動的活動的變化也就是發生機能變化、物質變化、自覺疲勞和效率變化的現象。而疲勞則更是體力與腦力效能的暫時減弱，各行各業的勞動者都會產生疲勞，當然公交司機也不例外。公交司機的疲勞即是指司機在長時間連續行車后，產生生理機能和心理機能的失調，而在客觀上出現駕駛技能下降的現象。一般認為這種疲勞是腦力與體力同時參與的技術性疲勞，處于疲勞狀態中的司機在駕駛時，不僅會給自身，也會給他人帶來一些意料之外的傷害。

一．疲勞產生的原因：

事實上，經過對材料的搜集整理可知，引起公交司機疲勞駕駛的原因也是多方面的，具體如下：

1.工作時間長除了公交公司規定的正常的上班時間，每天早上發車前公交司機要檢查汽車的安全狀況，看看是否需要維修，是否需要加油，此外還需對車進行預熱，打掃衛生等等，這都需要時間。這樣算下來，司機每天需要工作十四五個小時，且有些地方每個月最多休息5天，這些數據讓人震驚，不得不承認，司機從事的真是一項超常工作時間的職業。

2.駕駛過程中精神高度緊張，注意力高度集中考慮到公車獨具的特點，基本上逢站必停，以及路上的紅綠燈，十字路口，司機必須目不轉睛地盯著前方，觀察期每一細微變化，更要在站點處及時剎好車，并按下語音報站系統功能的按鈕，還要注意到乘客的投幣情況（對于無人售票公交車來說）。

3.持續、高分貝的噪聲影響行車過程中，公交司機往往會聽到來自多方面的噪聲：公交車上乘客的談話聲，周邊車輛的喇叭聲，公路兩邊各商家為招徠顧客的音樂及叫賣聲，這些因素都會加重司機的疲勞情緒，使其更容易感到煩躁與疲勞。

4.其他方面的原因此外，公交司機在行車過程中，難免地還會受到受到諸如高溫引起的犯困、駕駛室內的廢氣及通風不暢、車身顛簸、座椅結構設計不合理及睡眠不足等多方面不良因素的影響，更會加劇司機的疲勞程度。

二．疲勞造成的后果：

疲勞往往會使人意識混亂、注意力不集中，而司機的疲勞駕駛則會造成如下主要的后果：

1.多種職業病由之前的分析可知，公交司機是一個典型的高強度、高精神壓力的職業，由于過度疲勞，他們容易患一些有代表性的疾病——職業病。據有關調查結果顯示：80%以上的公交司機的健康狀況令人擔憂，他們都不同程度地還有肩周炎、胃病、頸椎病、腰椎間盤突出等多種疾病，這些疾病都與他們特殊的工作性質和工作環境密切相關。此外，因疲勞過度導致司機猝死的案例也屢見報端，發人深省。

2.疲勞駕駛易引發交通事故處于疲勞狀態時，司機往往無法集中注意力，甚至會出現瞌睡的情況，而這些都是非常危險的行為，極易引發事故。交警部門提供的資料表明，當前特大交通傷亡事故中，因疲勞駕駛造成的約占70%左右，且目前仍有增長的趨勢。而每年因交通事故改變了成千上萬人的生活。更給國家造成了巨大的經濟損失。

三．減輕司機疲勞的措施及建議：

司機疲勞駕駛不僅會給自己，也會給乘客，更會給社會造成不可估量的損失，因此，我們應該采取有效的措施，盡可能的減輕司機駕駛過程中的疲勞。

1.政府應發揮其主導作用，制定并頒布相應的法律條文，把公交司機的工作制度及作息制度等寫入其中，切實維護廣大司機的合法權益，以法律的形式從源頭上減輕司機的疲勞。

2.社會應做好宣傳，教育人們尊重、體諒司機，珍惜他們的勞動成果，具體表現如不要亂扔垃圾，更不要在車上大聲喧嘩，給彼此營造一份良好的環境，同時也減輕司機的疲勞。

3.公交公司要及時對員工進行素質教育和業務培訓，對疲勞駕駛更要高度重視，期間給員工講明疲勞駕駛的危害，并教授員工一些簡單易行實用的克服疲勞的方法；為減少司機的工作時間以達到減輕司機疲勞的目的，公交司機可采取有效的措施，比如分配專人每天負責檢查汽車的安全狀況，并做好記錄；公交司機應盡量改善司機的工作環境，如在車上安裝空調，這樣，炎熱的天氣里，乘客更愿意乘坐公交車，司機也會因涼爽而使心情好起來，從而減輕司機的疲勞。

4.對公交司機而言，則需要合理膳食，加強營養，同時補充足夠的水分。要堅持正常的作息時間，保證睡眠時間和睡眠質量，更要有良好的心態和生活習

慣，要定期進行體檢，及時關注身體的健康狀況（也可由公交公司統一安排進行），開車時不要急著趕車超車，可以播放一些輕緩的音樂來減輕疲勞，但音量不宜過高。

5.在公交相關站點設置疲勞檢測儀，經過此處的司機必須進行檢測，一旦發現處于疲勞狀態，不允許其繼續前行，直至司機完全恢復清醒為止。

6.研究者可對人體相關部位動作的舒適度展開研究，在理論的基礎上進行實驗，最終改進現有的公交車，盡量保證司機的活動在最有利范圍之內，達到最佳舒適度，減輕司機駕駛中的疲勞。

綜上，公交司機的疲勞是多種因素共同作用的結果，提高司機的職業道德觀念是減輕其疲勞的一個重要環節，但不是唯一的，它應該引起全社會的普遍關注。與此同時，也需要更多的專家學者參與其中，對此進行深入的專業的調查研究。對公交司機的疲勞進行的研究要做的還有很多，我們行進在路上。

第三篇：人機工程課堂作業

1、人機工程學的定義和應用領域是什么？

答： 人機工程學是以人的生理、心理特性為依據，應用系統工程的觀點，分析研究人與產品、人與環境以及產品與環境之間的相互作用，為設計操作簡便省力、安全、舒適，人—機—環境的配合達到最佳狀態的工程系統提供理論和方法的學科。

人機工程學的應用領域有電話、電傳、計算機控制臺、數據處理系統、高速公路信號、汽車、航空、航海、現代化醫院、環境保護、教育等，人機工程學甚至可用于大規模社會系統

2、我國人機工程學的研究主要集中在那些高校？主要研究方向是什么？

清華

武漢大學

中國地質大學

武漢理工等

3、研究人機工程學的意義和作用。

人機工程學因素往往是企業提高其競爭力的手法之一。若說“人性化產品”是與“人”合為一體的產品設計，人機工程因素”則是設計工業產品時的人機界面所必須考慮的因素

4、簡述人機工程學的主要研究方法。

觀察法、實測法、試驗法、模擬和模型試驗法、計算機仿真法、分析法、調查分析法。

5統計全班同學的身高和臂長，計算其均值和方差，作出其分布圖，看是否復合正態分布，同時，分析均值和方差與全國平均值的關系，分析其產生差異的原因(必作）。

身高：

均值= 1720mm 方差 =4299。利用EXCEL中“數據分析”中的“描述統計”計算得到其均值為1720.9，方差為4299.4，與上述值相同。臂展：

均值= 1664mm 方差 =5058。利用EXCEL中“數據分析”中的“描述統計”計算其均值為1663.6，方差為5057.7，與上述值相同。從上兩圖及計算可以方差很大，并不能判斷是否符合正態分布。與全國平均值比較可以看出其身高和臂展的均值與方差都過大。其主要原因一方面是統計的人主要是學生統計人數有限所以其方差比較大。另一方面由于同學來自不同的地方，且分布不均勻，這就造成統計誤差。

6、按照人體尺寸的基本數據，說明宿舍門和雙層床的高度設計原則，測量宿舍中門和床的尺寸，給出雙層床設計中，床的高度、寬度數據和設計的依據。

床寬1000mm下床高450mm上床高1500mm 設計依據

床寬：實驗表明，人的熟睡程度與床的寬度有密切關系，狹窄的床熟睡程度就差。因此基本尺寸取男性最大肩寬數據，同時考慮側臥時胸厚及膝部突出尺寸、被子折疊尺寸和適當的心 理修正量。下床高度：該尺寸主要取決于小腿加足高數據，下床太高坐著時腿部懸空，太低則起坐吃力。

7、按照人機工程學的觀點，設計你宿舍客廳的結構和布局，說明理由。

1兩個單床長邊之間的距離1m。2兩床床頭之間的距離0.10m。3兩排床或床與墻之間的走道寬度 1.50m。

4、宿舍有儲物空間每人凈儲藏空間不宜小于0.50立方米

5、門窗和陽臺(1)宿舍門窗的選用應符合國家相關標準。(2)宿舍的外窗窗臺不應低于0.90m，當低于0.90m時應采取安全防護措施。(3)宿舍的門宜有安全防范措施，嚴寒和寒冷地區宿舍的門宜具有保溫性能。(4)宿舍陽臺進深不宜小于1.20m，頂部陽臺應設雨罩，陽臺宜做防水。

8分析石油大學、報校、成人學院50年專刊的封面，說明如何利用視覺特性增強廣告的效果的。

首先目標與背景應有一定的對比度，人眼可看清楚其形狀。校報等封面以紅色為底，文字以藍色或白色為主，或者以白色為底，文字為紅藍，有一個很好的視覺效果，突出了其內容

9請給出一種萬用表的表頭設計，分析其設計的技巧,繪制其三維造型圖，給出尺寸（必作）。

10分析計算機顯示器設計和布置的合理性，并說明依據

1可調分辨率，以人眼觀察最清楚為宜

2、可調亮度，亮度調節取決于作業環境，明亮的環境中可調的暗一些，反之調的亮一些 3位置適宜，屏幕在視野的正前方偏下位置比較合適，有利于工作。

11、請給出一種汽車儀表的設計簡圖，并說明儀表設計的合理性。

合理性：

1、有顏色亮度區分

2、指針長寬適宜

3、左下側對0，適合人眼

12、請說明汽車電喇叭和氣喇叭的差別和應用范圍的不同，為什么。

汽車喇叭只發出單音調，它的構造與音響喇叭（揚聲器）是不同的。音響喇叭靠紙盤膜片振動發音，而汽車喇叭是靠金屬膜片振動發音。汽車喇叭分有電喇叭和氣喇叭兩種，電喇叭通過電磁線圈不斷的通電和斷電，使金屬膜片產生振動而產生音響，聲音悅耳。電喇叭外形多是螺旋形和盆型，廣泛應用在各種汽車上。輕型乘用車都用電喇叭。氣喇叭利用壓縮空氣的氣流使金屬膜片產生振動，外形多是長喇叭形（筒形），聲音大且聲調高，傳播距離遠，多用在跑長途的大、中型汽車上，城市內是禁用的。

13給出用手操作的室內暖氣水管閥門的設計要求，分析其原理，給出其造型設計，并分析其優缺點（必作）。

設計要求

1、直徑小于38mm,邊上有棱

2、調節范圍大于360度，形狀為圓形或者錐形

原理：要符合人手的基本尺寸要求；可以360度旋轉，操作力要小

14、為什么女士開車不能穿高跟鞋，是性別歧視嗎？ 不是，高跟鞋影響腳對剎車、油門及離合的控制，易出現危險。

15、指出教室的座椅是否合適，并給出不合適的原因，給出改進的方向,按照你對石油大學同學身體尺寸測量分析的結果，設計一把學生計算機房上機用椅，并給出尺寸和造型圖（必作）

不合適。

1、材質過硬—選用適宜的木料，或者在椅子表面裝飾一層墊子 2 移動不方便—增加使椅子可移動的裝置。

3沒有考慮同學們身高不同帶來的差異性問題，同時有的座椅位置安排得也不夠恰當。（1）確定目標：要要設計出符合成年人即大學生的身體尺寸的課桌和椅子，并提供合理的數量。

（2）分析系統的功能：有了以上思想的指導，根據教室大小，人數的多少，進行座椅系統輪廓的設計。

（3）設計條件：根據所有的桌椅設計方案，選擇出最符合實際和人機工學的設計方案。（4）系統設計：準備適用桌椅人機工程的數據，提出設計標準，然后對桌椅設計的具體方面進行細化。

１

6、試評價我們校講堂群的學習環境，指出可改進的地方(必做）。

1人與熱環境

對于講堂群而言，各個教室中都有風扇，夏天可以去熱。教室中還有暖氣片，可以在冬天提供暖氣，防止教室過冷。但效果效果并不好。

據統計，四教在冬天的溫度一般為6℃，在夏天的溫度一般為29℃，由此可知，溫度環境不符合人的學習環境，因此，我們應在教室中安裝空調，夏季降低溫度，冬季也可將溫度調至10℃左右，提高學習效率。2人與光環境

照明的目的大致可以分為以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明，學習場所的照明，明視性雖然重要，而環境的舒適感，心情舒暢也是非常重要的。我們得南教采光設計較好。向陽面采用了大的玻璃窗，陽光充足，當光照較強時還可以拉上窗簾阻擋，北被陽面與向陽面的距離較大，中間設計成了朗誦大廳，天窗采用了透陽的玻璃。背陽面可以從天窗中得到陽光，天窗還可以為朗誦大廳遮雨。3人與聲環境

講堂群位于學校北側環境比較吵鬧并有許多車輛經過，所以噪聲較大，不利于學習。我覺得應設置隔音板，對上課聽課效果的影響。

17、按照合理光環境的要求，評價我校教學樓的光環境和窗簾的設計。

照明的目的大致可以分為以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明，學習場所的照明，明視性雖然重要，而環境的舒適感，心情舒暢也是非常重要的。要達到合理光環境，需要遵循以下幾項原則：

1、合理的照度水平，保留必要的陰影。

2、不直射眼睛，防止眩光和晃眼。

3、色調協調滿意，和環境協調。

4、合理控制成本。

南教樓的窗簾只有一層藍色的布窗簾，遮光性不是很好，當陽光較強的時候，投影儀的投影就會顯得很淡，不利于教學的進行。所以建議應在藍色布窗簾與窗戶間再加一層黑色的遮陽布，加強遮陽效果。當室內光強度很高時，將兩層窗簾同時拉上。當室內光強度較弱時，可以只拉藍色布窗簾，或者不拉窗簾。視情況而定。

１

8、分析我國礦難接連發生的原因和對策。

人為因素：

（1）違章操作、工人文化水平低、安全意識不強

（2）管理混亂，安全監管不到位，相關責任人沒有具體落實，社會經濟因素：

（1）經濟發展水平不夠高，井下作業機械化水平低；（2）小煤窯越層越界開采

（3）安全生產和經濟成本之間的矛盾

措施：加強監管，提高工人素質和危險意識，給與工人足夠的社會保障，責任人要保持積極負責的態度，加強教育和引導。

19、以教室課桌和椅子設計為例，說明人機系統設計的步驟；

以教室課桌和椅子設計為例，說明人機系統設計的步驟：（1）確定目標：要要設計出符合成年人即大學生的身體尺寸的課桌和椅子，并提供合理的數量，舒適的環境。

（2）分析系統的功能：有了以上思想的指導，根據教室大小，人數的多少，進行座椅系統輪廓的設計及每個桌椅的分布設計。

（3）設計條件：根據所有的桌椅設計方案，選擇出最符合實際和人機工學的設計方案。系統設計：準備適用桌椅人機工程的數據，提出設計標準，然后對桌椅設計的具體方面進行細化，最后，還要進行具體的修改。

第四篇：人機工程論文

淺談人機工程學在日常生活中的應用

學號： 姓名：

摘要：本文通過對人性化產品設計具體案例的分析來說明工業設計中所包含的人機工程學因素，并指出中國未來的產品設計必須符合人機工程學，使人性化的設計真正體現出對人的尊重和關心

關鍵詞：人機工程學，工業設計，人，舒適性

隨著科技生產的不斷進步，作為一門研究“人—機—環境”系統中人、機、環境三大要素之間的關系，解決系統中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學—人機工程學在我們日常生活中應用越來越廣泛了。隨著人機工程學在我們使用的生活物品中越來越多的應用，為我們的生活帶來了很多方便，也使我們的生活更加舒適。隨著社會發展，人們的生活水平不斷提高，對于很多物品不僅僅只要求其功能性，逐漸地開始追求使用的舒適性方便性，所以人機工程學的研究對于未來很多事物的設計有著重要的指導意義和現實意義。人機工程學是采用科學的方法研究人、機、環境三大要素之間的關系。將人機工程學應用于物品設計中，由于符合人的生理學和心理學規律，使我們的生活更加舒適。現在僅從工業設計這一范疇來看，大至宇航系統、城市規劃、建筑設施、自動化工廠、機械設備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產與生活所創造的“物”，在設計和制造時都必須把“人的因素”作為一個重要的條件來考慮。若將產品類別區分為專業用品和一般用品的話，專業用品在人機工程上則會有更多的考慮，它比較偏重于生理學的層面；而一般性產品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學及潮流的設計，也就是應以產品人性化的需求為主。下面以具體例子分析說明人機工程學在產品中的應用；

1.座椅中的人機工程學

1.1 人們在生活和工作時，離不開座椅，特別是以坐姿進行工作的人，每天都有1/3以上的時間在與座椅打交道，因此座椅設計除了材料運用得當及造型大方美觀以外，更重要的是要符合人機工程學設計原則。根據人類工效學原理，座椅的功能、尺度與人體生理特點密切相關。由于座椅的用途不同,對座椅的功能要求也各異。這些功能要求是人們工作和休息的重要條件。不恰當的功能、尺度會影響人們的工作效率和身體健康。好的座椅可以減輕人的勞動，使人感到心情愉快，而好的座椅得益于正確地使用人機工程學

A

B

1.2從人機工程學原理出發考慮，一個性能優良的座椅應當符合的基本要求如下：為人們提供一個舒適的坐姿，符合舒適坐姿的生理特性，減輕人們的肌肉酸痛和疲勞。以上A圖中的座椅符合人機工程學，B圖中的為普通座椅。A中符合人機工程學的座椅的結構和尺寸設計使人們的脊柱形態接近于正常自然狀態，可以減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，座椅的設計符合壓力分布不均勻原則，讓不宜承受重壓的大腿等部微微高于可以承受重壓的坐骨結節處，可以防止人們的疲勞發生。B中的普通座椅坐墊為平面的，長時間的坐著會使人感到疼痛，而靠椅不是人們的脊柱形態的正常狀態，會使靠在上面的人感到肌肉酸痛。綜上，符合人機工程學原理的座椅比普通更加舒適。

1.3人機工程學在座椅的設計中的應用也逐漸成熟，利用人機工程學原理來進行座椅設計是座椅設計發展的必然。符合人機工程學原理的人性化設計最實在，同時也是最前沿的潮流與趨勢，是一種人文精神的體現，是人與座椅完美和諧的結合，使人性化的設計真正體現出對人的尊重與關懷。因此，我們必須加大對人機工程學原理在座椅設計中的應用研究。

2.手工工具中的人機工程學

2.1手工工具例如鉗子、簡單等是人們在日常生活和某些特定的工作中經常要用到的一些工具。它們的主要的作用區域是手腕臂以及上肢部分，如果設計不當，給使用者帶來的累計損傷疾病是十分嚴重的。通過應用人機工程學原理對手工工具的使用方式，使用狀態以及造成累計損傷疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和質量，另一方面可以提高安全性，減少疲勞和壓力，增加工作的滿意度和改善生活的質量。

符合人機工程學

普通剪刀

2.2在上圖中左邊的剪刀屬于改進的人機工程學產品，它抬高了大拇指工作時的位置，使得大拇指的掌骨與腕骨之間的關節彎曲，減少了骨與骨之間的運動的摩擦，對保護手指關節是有利的，同時，它的下半部的施力處為一平面，這樣也可以減少施力時手指部位的受力，對食指，中指，無名指也起到了保護作用。右圖所示的剪刀是早期的樣式。這種剪刀的手部作用空間比較打，除了大拇指的其余四只手指受力比較均勻，但是大拇指的受力比較明顯。大拇指的遠節指骨和中節指骨間的關節伸展，長時間地保持這一姿勢對關節處的韌帶不利。其次，受力部位由手指轉移到了手掌內側的部位，長時間作用或是高強度的作用都會對肌肉組織產生影響。

2.3 目前人機工程學的原理已經應用到很多工具中了，大大的提高了人們工作時的舒適性。所以在未來的手工工具的設計時，僅僅考慮手的要求是不夠的，還要了解人體各部位的生理特點，設計適合的工具，以減少對人體的損傷，同時提高工作效率。

參考文獻

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網址：http://wenku.baidu.com/view/037396d43186bceb19e8bbbd.html

第五篇：汽車人機工程論文

摘要

目前汽車尤其是乘用車設計強調以人為中心，舒適性一直是汽車設計的主 體和追求目標。商用車是汽車工業產品型譜中的重要組成部分,在我國國民經濟建設和社會發展中發揮著巨大的作用。近年來隨著我國國民經濟的快速發展、高等級公路的大量修建以及物流業的迅速發展,我國商用車發展迅速。國內商用車企業雖然具有一定的自主研發和科技創新能力,但在商用車人機工程設計開發方面與國外相比還有一定的差距。運用人機工程學原理對商用車駕駛室進行科學合理的設計,改善駕駛員工作環境,對于提高商用車主動安全性,保證駕駛員行車安全和身體健康具有重要意義。

本文結合所承擔的“十一五”國家高技術發展計劃(863計劃)項目“重型汽 車集成開發先進技術(2006從110105)”,對重型商用車人機工程設計與評價方法 和關鍵技術進行了深入、系統研究,論文完成的主要研究工作如下:對重型商用車駕駛室人機工程學設計的主要內容和過程,以及采用的統計學方法進行了研究總結,建立了重型商用車人機工程設計方法。

研究了根據人體測量學數據建立用于商用車人機工程設計和分析數字人體模型的關鍵技術,包括人體測量學參數描述、運動學和動力學建模、人體肢體運動驅動和姿勢求解的正向和反向運動學問題、幾何建模和外觀可視化、性能建模等,建立了三維數字化人體模型,開發了具有自主知識產權的重型商用車人機工程設計評價系統(SHOVED)。

利用該系統對某商用車駕駛室座椅H點位置、前后方視野、A柱盲區、儀表視野和平均觀測距離、手伸及性,踏板舒適性,操縱方便性、風窗刮掃面積和上下車方便性等人機性能進行了設計、分析與評價。結果表明,該車型的人機性能滿足國內外標準要求,并給出了進一步改善駕駛室人機性能的建議。提出了一種改進的人體姿勢舒適度評價方法,即采用人體肌肉負荷作為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負荷從宏觀上根據關節載荷計算;通過仿真分析獲得姿勢空間內姿勢舒適性的分布;對姿勢舒適性分布數據進行統計分析,建立姿勢舒適性評價模型。

本文將商務車駕駛室作為一個特殊、復雜的人機系統，運用人機工程學理論，借助計算機仿真技術，實現了裝載機駕駛室人機系統設計的計算機化。該方法為 縮短裝載機新機型的開發周期，降低開發成本，也為進行駕駛室設計和性能檢驗 提供了一種有效手段。

關鍵字：人體測量學，駕駛室，人機工程學，數字人體模型

ABSTRACT Nowadays，the modem vehicle especially the car emphasis on that men is the center，and the designing of Vehicle is the main content and target to Heavy-duty commercial vehicle is important part in automobile product catalog, and plays an important role in our national economical construction and social development.In recent years, with rapid development of the Chinese national economy, extensive construction of highway, and development of logistics industry, Heavy-duty truck industry develops rapidly in China.Although domestic commercial vehicle enterprises have the abilities of self-R&D and science and technology innovation, but domestic commercial vehicle enterprises lag behind oversea automobile companies in ergonomic design.From the Point of view of vehicle design, the most direct way to improve the active safety of vehicle and Working environment of drivers’ safety and health, is to design the cab scientifically by using the ergonomic theories.Based on national’863’high-tech development Project” Advanced Technology of Integration and development for Heavy-duty Truck”(No.2206AAll0105), The profound and systematic research works are carried out in this dissertation focusing mainly on the key techniques of Heavy-duty commercial vehicle cab ergonomic design and evaluation method.The major research contents are finished as follows: A summation is conducted for the ergonomic design contents, Processes and Statistical method of commercial vehicle cab.A ergonomic design method for Heavy-duty truck is established.In this dissertation, key techniques of modeling of digital human used for Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and analysis are studied, including anthropometry Parameters description, kinematics and dynamics modeling, direct and reverse kinematics for limbs driving and Posture calculation, geometric modeling and visualization, Performance modeling, etc.A 3D digital human model is built up.By integrating these functions, together with vehicle modeling and ergonomic analysis features, a Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and evaluation system SHOVED(System for Heavy-duty Commercial Vehicle Ergonomic Design)is developed.By using SHOVED, cab concept can be constructed based on the cab parameters inputted, test samples of target population for ergonomic analysis can be generated, comfort of upper and lower extremities can be evaluated considering steering, shift and pedal operations, front and back vision field, A-Pillar dead ground, dashboard vision field and mean observation distance, windshield sweep area, and convenience for up-and down truck can be analyzed and evaluated.Results show that ergonomic Performance of target vehicle satisfied domestic and SAE standard requirements.A few suggestions are proposed for improving ergonomic performance of the cab further.In this study, loader cab Was taken as a special and complex man machine．By the aid of the theory of man·machine engineering and computerized simulation the CAD method of loader cab Was realized．With the new design method。The development cycle and cost were decreased．And it provides an effective way for loader cab design and performance tests．

Keywords：Anthropometry Heavy-duty Commercial Vehicle Cab

第一部分 前言

1.1論文研究背景

商用車發展的潮流是行駛安全性越來越好,技術含量越來越高,駕駛越來越舒適和人性化。在人們生活水平大幅提高的我國,隨著汽車工業技術水平的不斷提升和消費者的不斷成熟,會對商用車的舒適性和安全性有著越來越高的要求,使得進一步研究和改善商用車的人機性能十分必要。在駕駛室布置設計中,人機工程學的研究及應用是提高舒適性、安全性最直接的措施,特別是對駕駛和乘坐環境的改進尤為顯著。良好的人機工程設計會充分考慮操作者的生理、心理等因素與人一車一環境系統的狀態,是實現汽車人性化設計的重要方面。人機工程布置還會影響整車內外造型的尺寸,進一步影響整車的總體性能和市場競爭力。從某種意義上講,人機工程設計的好壞直接決定了汽車設計水平的高低。

近幾年,汽車安全性也成為人機工程學研究熱點之一。國外汽車工業重視“以 人為本”的同時,加大了汽車安全駕駛的研究力度,強調通過合理設計和車身結構的改進來減少汽車碰撞損失和加強行人保護（1）。目前仍然有許多問題要借助人機工程學手段做傳統的汽車設計過程是從概念設計到初步設計、詳細設計和分析反復進行的過程,其中概念設計和初步設計中都包含了車身布置設計的內容,它是進行造型和詳細設計的基礎。隨著并行工程、計算機集成制造系統技術和計算機技術在汽車設計中的不斷應用和發展,現代汽車設計流程已將造型設計、布置設計、結構分析等內容同步進行。但為減少協調的時間和保證設計效率,在設計初期就以布置設計的要求為依據下達造型等工作的任務書,并不斷在布置和其它設計內容之間進行協調,最后完成設計。因此,布置設計是概念設計過程中很重要的內容進一步研究解決。

1.2人體模型

駕駛室設計需要利用人體模型來盡可能的模擬現實中的人，從而縮短與人體 有關的零部件的設計與評價周期。以人體參數為基礎建立的人體模型是描述人體 形態特征和力學特征的有效工具，是研究、分析、評價、試驗人機系統不可缺少 的重要輔助手段。科學、合理的建立人體模型是人機工程設計的基礎。對于像裝 載機這樣比較復雜的設計對象，應用人體模型是一種重要的輔助手段，它既可以 表現設計結果，也可以用來調整設計，以確定最終設計尺寸。

人體模型按構造方法可以分為物理仿真模型和數學仿真模型兩類。我們在 人機工程設計領域常用的人體模型有二維人體模板、三維人體模型、人體數學模 型和數字人體模型，最后一類人體模型以計算機技術為基礎，能夠與設計對象的 數字模型進行交互，使人機系統三維顯示在設計師的面前。其特點是反映的信息 量大，便于解決相關的復雜計算，是產品的設計更加直觀、快速和可靠。

人體模型在裝載機駕駛室設計中作為一種輔助手段，它既可以表現設計結 果，也可以用來輕松調整設計方案，從而確定最終設計尺寸。將人體模型引入到 通過CAD技術建造虛擬的三維作業空間模型中（2），可以對比、分析、評價作業空間 的多種設計方案。計算機中產生的三維圖形可以使設計師更加方便、快捷的調整 人—機—環境之間的相互關系。通過多個設計方案的對比、分析、評價，最終能夠優選出最合理的作業空間。1.3商用車人機設計方法

人機工程設計通常始于概念設計初期。此前,先要明確產品開發的目標；并通過對標分析，確定人機工程設計的基本概念、目標和約束條件(如:駕駛室長、寬、高，座椅高度,前方地面盲區長度等)。此外,還要了解目標駕駛員群體特點（男女比例、地區、年齡特點等)和人體尺寸,作為人機工程設計的依據，商用貨車具有底盤高，駕駛室為平頭,駕駛室內部高度方向空間大、長度方向空間緊湊等特點。此外，重型商用貨車的駕駛員群體多數為男性。對于全新開發車型,重型商用貨車人機工程設計主要內容和流程。最終的布置結果必須滿足如下要求：（1）乘員坐姿符合乘員群體舒適乘坐要求；

（2）保證必須的空間,以保證駕駛員操作靈活準確,增強舒適性和安全性；（3）操縱裝置的布置位置和作用力大小符合人體操縱范圍和操縱力特點；（4）駕駛員視覺信息系統適合人眼視覺特性和駕駛員視野要求,且能及時獲得 正確的駕駛信息。

從總體上講，汽車人機工程學設計分為初步設計和后期校核兩個階段。初步設計的任務是建立乘員和室內主要部件的布置方案。傳統的人機工程初步設計或者對于全新開發所進行的初步設計,參考的資料和數據相對較少，通常可以按照一定的設計流程來建立一個初步的設計方案。由于設計內容是從駕駛員乘坐和駕駛環境設計參數定義開始,然后過渡到駕駛室、乃至整車的設計參數定義,因此,這種設計過程又稱為從內到外的設計，從內到外的設計過程中,為了方便進行乘員布置、表達設計意圖、進行視野校核、以及工程制圖等,通常借助一些設計工具輔助完成。初步設計是整個設計過程中至關重要的階段。初步設計的結果為后續的詳細設計確定了基本的基調。本節對重型商用車駕駛室人機工程學初步設計方法進行了研究總結，并應用于本公司的某款車型的開發中，取得了良好的效果（3）。

裝載機駕駛座椅主要參數的人機工程要求。

1.4駕駛座椅主要參數的人機工程要求

駕駛座椅屬于工作用座椅，通過以往的設計經驗和相關實驗，對工作用座椅的主要參數有相應的人機工程設計要求，見表1-1。

表 1-1 座椅主要設計部位及設計要求

1.5 人機工程設計原則

人機系統中，操縱裝置是將人的信息輸送給機器，用以調整、改變機器狀態的裝置。操縱裝置將操作者的信號轉換成機器的輸入信號，是人機信息交互的重要組成部分，其設計是否合理，直接關系到整個人機系統能否正常安全運轉。遵循人機工程設計原則，這就要求保證操縱裝置的操縱有效性，同時要考慮到以下幾個方面：(1)操縱器的形狀適應人的生理特點；(2)操縱器的形狀便于觸覺對他進行識別；(3)尺寸應符合人體尺度的需要。根據人與物接觸部位不同，操縱器可以分為手控操縱器和腳控操縱器，這兩種操縱裝置在裝載機駕駛室中都存在。

裝載機工況和作業要求復雜，因此其操縱裝置除了常規的踏板和操縱桿，還有不同于普通車輛的動臂操縱桿和鏟斗操縱桿，這就要求在操縱裝置的人機工程設計中，要充分考慮駕駛員的生理特點，也要考慮操縱裝置的使用功能和使用情況。而且裝載機的操縱裝置使用頻繁，其在駕駛室內的布置及操作順序要符合人的生理、心理特點和運動習慣。

第二部分 工作原理

2.1 汽車人機工程設計 國外對汽車人機工程學的研究起始于上世紀五十年代,主要集中在北美地區, 尤其是推出了很多標準，有的已被國際標準組織所采用,如:三維H點裝置、眼橢圓等。這些研究為科學地從事汽車人機工程設計奠定了良好的理論基礎和方法條件。

在國內,溫吾凡、劉金秋等人都曾對人機工程學應用于汽車駕駛室設計中的關鍵問題進行過研究。葛如海專門研究了重型商用牽引車駕駛室設計的人機工程問題。經過對人機工程學在汽車內部布置方面應用和相關國內外標準進行消化吸收的基礎上,一些人研究如何將領域知識凝練到軟件中,以快速地完成人機工程設計和分析。例如:宋寶玉、李維斗等人研究開發了駕駛室人機工程設計軟件。

在人機設計方案評價方面,許多企業和高校也在不斷研究。有的研究了一種主觀評價內部布置的方法,選擇一定數量的有經驗的駕駛員,根據駕駛經驗、舒適性感受等主觀判斷,對駕駛室各部分進行主觀打分,從而實現主觀評價。有的系統研究了汽車駕駛室設計的人機界面評價過程,包括從廠商的項目提出到最終的綜合人機評價等個步驟，研究了汽車坐姿不舒適性主觀評價方法,并研究了通過易讀性、量表信度和表面效度的顯著性水平來簡化問卷指標的方法。

2.2 踏板布置

加速踏板的安裝位置和駕駛員座椅高度決定了駕駛員的基本乘坐姿態,對駕 駛員坐姿舒適性和各項功能操作具有重要影響(4)。此外,加速踏板位置還決定了駕駛室其它部件（其它踏板、轉向盤等）的布置位置,是車內布置的重要參考元 素。加速踏板布置分析主要關注以下問題:（1）踏板中心高度。會影響駕駛員踩關節舒適性。由于加速踏板踩踏頻繁,其布置必須考慮長時間操作的舒適性。加速踏板未踩下時,應保證跺關節角度A46不小于870,踩到底后A46不大于105“,以保證駕駛員踩關節舒適；

（2）踏板表面傾斜角度要合適,否則會影響踏板表面和腳底面的貼合；（3）要保證駕駛員腳底施力位置始終處于踏板中心附近；

（4）踏板轉動中心位置要合適。不合適的轉動中心位置,不能保證在踩踏行程范圍內腳底施力點位置始終位于踏板中心附近,或者踏板表面與腳底面的貼合；（5）制動和離合踏板的位置可參照加速踏板位置進行布置。為保證緊急制動時,駕駛員不會誤踩到加速踏板,通常制動和加速踏板表面錯開一定距離；

（6）確定所有踏板高度和前后位置之后,還要確定側向的位置和間距,包括離 合踏板與駕駛員中心線、制動踏板與駕駛員中心線、以及制動踏板與加速踏板之間的間隙。

根據上述原則,可以對踏板的布置方案進行分析和評價,乃至給出合理的布置 建議。踏板布置相關尺寸參見圖2-1。

圖 2-1 SAE定義的踏板布置尺寸

2.3 H點方案設計

2.3.1人體設計樣板法

人體設計樣板法是采SAEJ826中定義的H點二維人體設計樣板[58]來布置定位 H點位置,如圖2-2所示。

圖2-2 H點二維人體模板

在踏板位置方案確定之后,將第95百分位的男子人體模板按要求擺放在駕駛室內。將其加速踏板踵點AHP與踏板附近指定的地面上的一點重合,整個腳掌繞AHP旋轉至腳掌與踏板面貼合;調節背部角到要求的角度然后鎖定,從而定位軀干;再調整模板小腿和大腿的角度,則這時的設計H點為最后H點。按同樣步 驟將第5百分位的女子人體模板擺放在駕駛室,所得到的設計H點為最一前H點。根據第5百分位女子和第95百分位男子H點來確定H點的上下、前后調節行程。這種確定H點的方法簡單可行,在內部正向設計初期是一種很重要的方法。但是人體模板雖然是用統計意義上的人體數據所創建的,但是并不具有實際代表意義,因為它只是兩個人體模板,只是兩個個體,并且這種統計意義上的人體模板在現實生活中是很少會存在的。所以利用這種人體模板設計出來的H點適應度是不夠的。雖然應用的是95百分位的男性人體模板和5百分位的女性人體模板,但是實際上設計出的H點并不一定能夠保證良好的適應性。2.3.2 SAE適意H點位置曲線法(5)

1985年,SAE推出了SAEJ1517標準,用來輔助進行駕駛員H點布置。SAEJ1517中推薦了不同百分位的一組適意駕駛位置時H點的位置線嘩],其中每一條曲線都表征了H點位置與定位參考點之間的水平XH和垂直方向ZH的位置關系。對于B類車,zH與xH呈線性關系,參見表2-1。圖2-3給出了B類車的一SAE適意H點位置線。給定不同百分位的H點高度就能夠得到最后、最前以及其它百分位的設計H點,座椅的行程和升程可根據最后和最前H點來確定。

表2-1 SAEJ1517中推薦不同百分位的一組適意駕駛位置的H點位置線

圖2-3 B類車SAE適意H點位置曲線

SAE適意線是根據早先的美國人體數據,經統計分析之后得出的,對于不同 時代、不同國家的人體統計數據不一定適用。計算對應某一百分位的H點時只能得到一個點,靈活性較差。同時,SAE適意線法沒有將目標駕駛員群體的統計特 性,尤其是國別、身材、男女比例、百分位等作為參數,因此,不能針對任意給的駕駛員目標人群都適用。SAE適意線比較適合于在從內到外的車身布置方法中使用。因此,很多人也研究了其它的H點布置方法。2.3.3 面向指定駕駛員群體的H點布置方法

駕駛員座椅的布置通過確定不同身材駕駛員乘坐位置(H點位置)來實現,這 些H點分布呈現一個范圍。對于重型商用貨車,用一個矩形表示駕駛員群體中一 定比例個體H點位置的分布范圍,稱為H點調節窗口160],其位置和尺寸反映了設計方案對于目標群體的適應程度,通常要求適合90%的駕駛員;此外,在保證駕 駛員下肢舒適的前提下,將座椅位置布置得適當靠前一些,以保證良好的駕駛員 前方下視野。H點的布置是駕駛室內其它布置設計的基礎,并且關系舒適、安全 等多方面性能,因此,在最基本的駕駛員乘坐方案中,必須科學、準確地設計H點調節窗口。

已知條件為地板和加速踏板參考點PRP位置,參見圖2-4。在布置坐標系尤02下,某一個體駕駛員的H點位置坐標,駕駛員上半身越傾向直立。硬點尺寸H30為座椅高度，是乘坐參考點到加速踏板踩點的垂直距離,反映了群體命分布的狀況。對于帶有高度方向調節功能的座椅，應位于H點調節窗口的右邊界中點處。設計中通常根據對標分析或設計目標給出刀30,再據此確定H點在水平和垂直方向的分布范圍,即硬點尺寸TL23、升217和L53。上述硬點尺寸和術語的定義參見文獻,這里的刀30、L53指的是汽車設計參數。

圖2-4 重型商用車H點布置

商用車主要考慮男子群體。根據我國成年男子身高、坐高的均值和標準 差,計算覆蓋群體范圍90%的群體身高Hs和坐高從的分布邊界,見圖2-5;在邊 界上生成分布均勻的8個樣本點,其人體尺寸參見表2-1。在布置坐標系口刃Z中，大腿長度L3、小腿長度L4、以及跺關節到踩點的距離Lg有關。通過分析得知，與乘坐位置有關的變量L3、L4和Lg的分布只存在一個很顯著的主成份,可根據它的單調性來設計H點調節窗口。鑒于下肢長度的單調性與該主成份是一致的,有理由選取樣本點中下肢長度最長和最短的兩個作為設計樣本。通過對比可知,下肢最長的樣本點是P5,最短的樣本點是P6。

圖2-5覆蓋群體分布的樣本點

表2-2樣本人體尺寸

根據已知條件(PRP、地板和萬30),以及商用車駕駛員肢體活動范圍,計算H 點分布范圍,計算公式如下2-1：

分別計算兩個樣本點的H點分布區域,如圖2-6所示。

圖 2-6 H點調節窗口

在圖中畫出了不同舒適程度的區域,以不同的顏色表示。在這兩個區域中分別選取一點作為最前最低H點(圖中Pl)和最后最高H點(圖中P2),由這兩個點形成H點調節窗口。所選的H點應盡可能具有較好的舒適性。如前所述,sgRP位于H點調節窗口的右邊界上,所以,選取這兩個H點的時候,還要使H30盡可能與設計目標值一致;并在保證H點調節窗口左下角和右上角落入相應H點分布范圍的同時盡可能減小TL23和Z日17,以減小座椅調節機構設計難度。

2.4 布置工具圖形定位

布置工具圖形是進一步進行儀表板、操縱件布置,保證目標駕駛員群體中的大多數人具有良好的駕乘舒適性有力工具(7)。2.4.1 SAE眼橢圓

B類車橢圓標準的內容自1987年以來一直沒變。尺寸參見表2-3。B類車定位時以ATRP，駕駛室布置工具圖形定位基準點作為基準點。由于操作B類車的駕駛員中，具體車型的不同,駕駛員群體中男女比例可能會有較大的差異,因此,眼橢圓定位時需要考慮駕駛員群體中男女比例。此外,在側視圖上,眼橢圓關于其中心有向前下方11.6度的轉角；在俯視圖上，左右眼橢圓關于其中心有向右側5.4度的轉角。

表2-3 B類車橢圓尺寸

圖2-7 B類車眼橢圓

表2-4 定位公式

眼橢圓中心相對于Al,RP點的定位公式列于表2一4。表中,萬為橢圓中心相對于ATRP的水平距離;玖、殊分別為左、右眼橢圓中心相對于ATRP的側向距離;z為圓中心相對于ATRP的垂直距離。眼橢球繞其中心旋轉:在俯視圖中向內側偏5.4度,側視圖中向前下偏轉0.6度。ArRP是駕駛室布置工具圖形定位基準點,是SAEJ1516標準中定義的、用于定位布置工具圖形的基準點(8)。對于A類車,根據95th百分位H點位置曲線和H點高度計算ATRP。對于B類車,根據50th百分位駕駛員H點位置曲線、H點高度和駕駛員男女比例來計算戶a,RP。ATRP位置根據下式計算:

2.5轉向盤布置

轉向盤布置，包括確定中心位置、傾角和輪緣直徑。合理地布置轉向盤, 對于改善駕駛員操縱姿勢、減小操舵力,從而降低駕駛疲勞程度具有重要意義。確定轉向盤的位置要考慮與儀表板和駕駛員之間的距離合適。轉向盤輪緣到駕 駛員軀干的距離不宜小于250mm,這個間隙是安全的重要保證。轉向盤前后位置還要保證駕駛員打轉向時的伸及性。轉向盤的高度的確定應考慮駕駛員上肢的舒適性,太高會造成“端胳膊”的感覺,容易加快疲勞。由于不同身材駕駛員乘坐位置和肢體尺寸的離散性,上述要求不容易對于大多數人都滿足,因此,轉向盤的位置一般設計成可調節的,使得大多數人都能夠通過調節獲得舒適的轉向盤操作位置。

轉向盤傾角的選定應該使轉向盤輪緣所在平面盡量與駕駛員觀察儀表時的接近視線垂直,以獲得最佳的儀表視野;同時,還要與手部抓握軸線的方向相適應。商用車轉向盤直徑通常大于450mm。太小則操縱不穩定,且影響儀表視野。轉向盤直徑太大會浪費布置空間。很多商用貨車都裝有轉向助力裝置,不必采用加大直徑的辦法來減小操舵力(9)。

最終所確定的轉向盤中心位置、傾角和轉向盤直徑,是通過反復進行駕駛員 人體、座椅、轉向盤布置和位置校核后得到的。現代轉向盤上還集成了許多操縱鈕鍵,如雨刮器開關,風擋玻璃洗滌器噴水開關,大燈、轉向燈、小燈開關,喇叭按鈕,巡航按鈕等。布置這些的時候要考慮手指操作的伸及性。適當選擇這些鈕件的形式和操作順序,保證操作方便性。

2.6儀表板布置

2.6.1儀表板主斷面設計

儀表板主斷面位于駕駛員中心對稱面處。儀表板主斷面的設計是駕駛員坐環境概念設計的重要內容。參見圖2-8。

圖2-8儀表板斷面設計原理

根據駕駛員前方地面盲區要求作前方下視野線切,與眼橢圓下方相切,則切 與水平面所成的角度即為駕駛員前方下視野角a。為保證前方下視野的要求,應該使儀表板上方最高點、前風窗玻璃下邊緣和轉向盤輪緣都低于下視野線切。作轉向盤輪緣最高處截面下方和眼橢圓上方的公切線L1,作轉向盤輪毅上方和眼橢圓下方的公切線L2,則儀表盤應該布置在Ll和L2之間。連接儀表盤中心和眼橢圓中心的直線L3,它應平分L1、L2之間的空間;直線U與水平面的夾角應該在30“范圍內。儀表盤平面到眼橢圓中心的距離R最大為75Omm,推薦距離為710~。儀表盤平面與直線L3的夾角一般控制在80度到100度范圍內。2.6.2儀表布置

儀表盤和儀表在寬度方向的位置應布置在可視區域內。為此,應該作出不受方向盤阻擋的可視區域。在可視區中心附近應該布置最常用、最主要的儀表,如: 車速里程表(10)。在最重要的儀表周圍布置一般性儀表,如:發動機轉速表、燃油表、發動機水溫表等。有些汽車儀表盤上還集成了發電機狀態、燈光、變速檔位、環境溫度、路面傾斜度等儀表。這些儀表排列順序應與其認讀順序相一致,同時考慮它們彼此之間邏輯上的聯系。相互聯系越多的儀表應布置得越靠近。當儀表很多時,應按照它們的功能區分排列,區與區之間顏色搭配應有明顯的區別。性質重要的儀表區,在儀表板上要有引人注目的背景。2.6.3儀表罩布置

儀表罩要有足夠的深度,以遮住射向儀表玻璃的光線。設計時應進行眩目檢查。

如果入射光經過儀表面反射后不會與眼橢圓相交,就不會產生眩目現象。儀表罩的布置不能影響前方下視野,其斷面應該布置在前方下視野線Ld以下、公切線Ll的上方。儀表罩最前端與轉向盤要保持一定的距離，免發生干涉。

第三部分 結論

本文是對商務汽車駕駛室設計方法構架及其相關參數評價方法的有益探索，以人機工程學為基本原理，借助計算機輔助技術，對裝載機駕駛室進行人機工程設計，能夠提供給駕駛員舒適的駕駛姿勢，良好的視野和合理的操縱裝置布局，以實現安全、舒適、健康、高效的人機系統設計目標。研究過程中借鑒了其它工程車輛和汽車設計中較為先進、成熟的技術，并取得了良好的效果。本課題的主要研究工作和成果如下：

（1）在駕駛室人機工程設計方法研究中,根據重型商用車和駕駛員群體的特點, 研究了人機設計的前期條件、設計要求、設計流程、具體設計原理和基于統計學的設計工具,建立了適用于重型商用車任意目標駕駛員群體的通用人機工程設計方法。

（2）數字人體模型在汽車人機工程方案設計和工效分析中發揮著越來越重要的 作用。在數字人體建模方面,本文研究了根據人體測量學數據進行數字人體參數 化建模的關鍵問題,研究并篩選了合適的人體測量學參數,建立了人體運動學和 動力學模型,研究并實現了人體肢體運動驅動和姿勢求解的正向和反向運動學功 能,研究了人體幾何建模和外觀可視化問題,以及常見人體性能,建立了三維數 字化人體模型。將上述功能和汽車建模、工效分析等功能集成,開發了專用于重 型商用車人機工程設計評價系統SHOVED,能夠根據輸入的汽車參數建立駕駛室 的概念描述,生成人機工程分析的人體模型樣本,對轉向、變速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒適性進行分析,進行視野分析和伸及性分析等(11)。

（3）深入研究了駕駛員駕駛和乘坐姿勢的舒適性。提出了采用人體肌肉負荷作 為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負荷從宏觀上根據關節載荷計算來評價舒適度 的方法。進行了駕駛員姿勢舒適度仿真分析,獲得了姿勢空間內舒適性的分布;對姿勢舒適性分布數據進行統計分析,建立了姿勢舒適性評價模型。克服了以往 所建的模型主觀因素準確性低,模型粗糙的不足。并將所建姿勢舒適度模型,用 于某重型商用車H點布置方案的優化設計中,收到了良好的效果。

（4）某重型商用車樣車的人機性能進行了客觀評價,分析了該車型手操縱件伸 及性和舒適性、儀表視野、前方視野、后視野、前風擋玻璃刮掃區域、駕駛室進出方便性和乘坐空間等方面的人機工程性能。

（5）提出了一種重型商用車人機性能的主觀評價方法,對所開發的重型商用車 的手操縱件伸及性和舒適性、A立柱盲區、儀表視野、前方視野、后視野、前風擋玻璃刮掃區域、駕駛室進出方便性和乘坐空間等人機工程性能進行了主觀評價(12)。

結果表明,所研究車型的人機工程設計方案比較合理,但仍存在一定的人機性能 方面的提升空間。

第四部分 參考文獻

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