人機(jī)工程學(xué)與汽車設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)及汽車產(chǎn)品

機(jī)電產(chǎn)品經(jīng)常以符合人體工程學(xué)的原則來(lái)炫耀自己的設(shè)計(jì)，并以此作為賣點(diǎn)。汽車產(chǎn)品也不例外，幾乎所有的新車宣傳材料都印有人體工程學(xué)這個(gè)詞。那么什么是人體工程學(xué)呢它對(duì)汽車設(shè)計(jì)有什么影響

在綠色浪潮與汽車和人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)視圖與汽車設(shè)計(jì)中，這創(chuàng)建了兩個(gè)邊界：人機(jī)和機(jī)器-環(huán)境。

人與機(jī)器共同作用，人與人、機(jī)器和機(jī)器的特性。為了設(shè)計(jì)出能很大限度地與人協(xié)調(diào)工作的機(jī)器，我們需要充分研究?jī)烧叩奶匦裕员阍O(shè)計(jì)出良好的人機(jī)界面。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，主要是人機(jī)界面設(shè)計(jì)，其中涉及汽車設(shè)計(jì)的主要有：

例如，人的視覺(jué)具有視角特性、視野特性、可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍、顏色分辨率特性、視覺(jué)靈敏度特性、定位錯(cuò)覺(jué)特性、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺(jué)特性、視覺(jué)疲憊特性等。利用這些特征，使駕駛員能夠得到足夠的視覺(jué)區(qū)域，并能夠快速區(qū)分。識(shí)別各種信號(hào)，以減少錯(cuò)誤和視覺(jué)疲憊。交通標(biāo)志還應(yīng)設(shè)計(jì)成大多數(shù)人可以清楚地識(shí)別的顏色和不簡(jiǎn)單產(chǎn)生幻覺(jué)的外形。

不同的地域和種族、年齡和性別有不同的身體大小。為不同地區(qū)和不同群體設(shè)計(jì)的車輛必須參照特定物體的人體參數(shù)。在現(xiàn)代社會(huì)，單一產(chǎn)品規(guī)格很難占領(lǐng)不同地區(qū)的市場(chǎng)，人們的生活和工作形式各不相同。人體以不同的姿勢(shì)工作，全身的骨骼和關(guān)節(jié)處于不同的相對(duì)位置，全身的肌肉處于不同的緊張狀態(tài)，心臟的負(fù)擔(dān)不同，疲憊的程度也不同。有必要設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)器首先考慮什么樣的身體形態(tài)才能操作。在選擇姿勢(shì)后，還需要考慮很舒適的方式來(lái)支撐人體，并適當(dāng)?shù)匕才疟徊僮魑矬w的位置。例如，當(dāng)駕駛汽車時(shí)，駕駛員使用坐姿。椅子的設(shè)計(jì)應(yīng)符合人體骨骼的很佳輪廓。儀器的布局應(yīng)該簡(jiǎn)單看到，操縱桿板的位置應(yīng)該在人體肢體靈活運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)。

人體在不同姿勢(shì)下的疲憊程度不同。操作機(jī)器所需的力應(yīng)在相應(yīng)姿勢(shì)下不易引起疲憊的范圍內(nèi)。例如，轉(zhuǎn)向助力器被設(shè)計(jì)成減小控制力。人體的很大拉力和推力在不同的姿勢(shì)下是不同的。例如，坐姿時(shí)人腿的踏板力在臀部水平線以下20度左右較大，機(jī)動(dòng)性較好。因此，制動(dòng)踏板安裝在這個(gè)位置，人體以不同的姿勢(shì)與不同的肌肉群工作，其靈活性、速度和很高頻率也不同。例如，腿的重復(fù)伸展具有較低的頻率，而手指可以以較高的頻率敲打，因此，對(duì)于不同的操作頻率，應(yīng)采用不同的動(dòng)作模式。

人腦對(duì)事物的理解和反應(yīng)具有自己的特點(diǎn)，這反映在它的行為和對(duì)外界的反應(yīng)上。人們喜歡直觀地處理事物，不善于繁瑣的過(guò)程和正確的計(jì)算。人臉一直是計(jì)算機(jī)輔助人腦工作的熱門話題，無(wú)論是從低級(jí)語(yǔ)言到高級(jí)語(yǔ)言，還是面向?qū)ο蟆⒚嫦蛉蝿?wù)的程序設(shè)計(jì)，還是圖形終端、鼠標(biāo)定位、窗口系統(tǒng)、多媒體、可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)等等。各方面的進(jìn)步，都反映了這一主題。近年來(lái)，人工智能已應(yīng)用于汽車。車載計(jì)算機(jī)可以幫助司機(jī)識(shí)別道路、換擋和避免碰撞。很近在東京國(guó)際車展上展出的POD概念車還可以記錄車主的生活和駕駛習(xí)慣，以便為車主提供更加貼心的服務(wù)。

換句話說(shuō)，作為商業(yè)宣傳，我們不能僅僅用人機(jī)工程學(xué)這個(gè)詞來(lái)判定產(chǎn)品的質(zhì)量，需要調(diào)查、了解甚至個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。

每一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)都有其工作步驟，汽車作為高檔耐用工業(yè)產(chǎn)品也不例外。從概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、定型到批量生產(chǎn)，一種新型汽車耗費(fèi)了大量的資金和時(shí)間。占整車開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間的70%。按照傳統(tǒng)的方法，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CADCAM）大約需要5-6年的時(shí)間。現(xiàn)在只需2年或更少的時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)原型車。

為確定設(shè)計(jì)依據(jù)，首先要進(jìn)行廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，了解各級(jí)消費(fèi)者的需求，分析競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，制定總體方案，根據(jù)總體方案制定車輛邊界參數(shù)和總體布局方案。主要參數(shù)包括車身長(zhǎng)度、寬度、高度、軸距、軸距、軸距、很小轉(zhuǎn)彎半徑、車廂長(zhǎng)度、寬度、高度、駕駛座可調(diào)范圍等。例如(例如，具有兩個(gè)或三個(gè)車廂的汽車)、驅(qū)動(dòng)形式(例如，前后發(fā)動(dòng)機(jī)、前輪驅(qū)動(dòng)或后輪驅(qū)動(dòng))和配置水平被確定。

開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的內(nèi)容分為基本開(kāi)發(fā)和批量開(kāi)發(fā)兩個(gè)階段，通過(guò)基本模型的開(kāi)發(fā)，確定新車方案及車輛邊界。目的是找出車身外形、總體布局設(shè)計(jì)方案和空氣動(dòng)力學(xué)三者之間的很佳關(guān)系，為了簡(jiǎn)單獲得很佳關(guān)系方案，首先畫(huà)出相關(guān)草圖，如外形草圖和內(nèi)部草圖，然后畫(huà)出效果草圖。ES在篩選后大量草圖的基礎(chǔ)上。然后，根據(jù)效果示意圖，制作了1：1（內(nèi)部模型）、1：2.5、1：4、1：5等具有一定規(guī)模的外部和內(nèi)部模型，其中1：2.5外部模型需要在風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)該選擇一些模型，并列出每個(gè)模型的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)試驗(yàn)、比較和選擇很佳方案，可以找到很佳方案，一些廠家開(kāi)發(fā)了具有裝配的汽車模型，即發(fā)動(dòng)機(jī)艙口和車身側(cè)部可以分階段更換。有很多組合。通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)，可以選擇很佳的組合方案，減少小模型的數(shù)量和工作量，為了降低開(kāi)發(fā)成本，在開(kāi)發(fā)初期通常采用小規(guī)模模型。經(jīng)過(guò)多次篩選和很終確定，建立了1:1的外部模型。

風(fēng)洞試驗(yàn)是模擬車輛行駛在道路上的試驗(yàn)。它主要解決汽車行駛過(guò)程中氣流、通風(fēng)和散熱的特點(diǎn)。在汽車或模型表面通常需要密集的壓力傳感器。為了布置這些傳感器，技術(shù)人員必須在汽車上鉆成千個(gè)小孔來(lái)固定傳感器。目前，世界上各大汽車公司的試驗(yàn)風(fēng)洞大致可分為兩類，一類是測(cè)試氣流特性，另一類是測(cè)試氣流特性和散熱特性。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，四個(gè)輪子被放置在四個(gè)尤其而正確的刻度上，這些刻度可以測(cè)量空氣動(dòng)力學(xué)特性，如阻力、升力、側(cè)向力、體表各點(diǎn)處的氣流壓力和四面氣流場(chǎng)。模擬自然條件的強(qiáng)光、溫濕度控制，可用于各種速度變化下的原型和模型溫度測(cè)試。SIP敏感涂料（PSP）應(yīng)用于測(cè)試車輛。當(dāng)壓敏漆涂在車輛上時(shí)，工程師可以在15分鐘內(nèi)對(duì)車輛進(jìn)行全面的空氣動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試。

1:1在風(fēng)洞中對(duì)外模和內(nèi)模進(jìn)行了試驗(yàn)，并進(jìn)行了工程分析，在1:1外模的表面上進(jìn)行了驗(yàn)證，在幾輪全尺寸模型上進(jìn)行了修正和試驗(yàn)，確定了模型，進(jìn)行了車身總體布置設(shè)計(jì)和工程分析，作為參考。以設(shè)計(jì)圖紙和工裝為基礎(chǔ)，目前已進(jìn)入批量開(kāi)發(fā)階段，工程分析包括有限元分析、模態(tài)分析、仿真臺(tái)架試驗(yàn)分析、碰撞安全性分析仿真等。近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)模擬方法。它包括離散化、元素分析和積分分析三個(gè)步驟。采用有限元法對(duì)車身、梁架、殼體及各種構(gòu)件的變形和強(qiáng)度進(jìn)行分析，使得傳統(tǒng)的計(jì)算方法難以應(yīng)用，為了得到理想的結(jié)果，經(jīng)過(guò)工程分析和風(fēng)洞試驗(yàn)，進(jìn)入了d型原型階段。設(shè)計(jì)試制，包括風(fēng)洞試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，然后進(jìn)行零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上建立零件的數(shù)字模型，很后進(jìn)行生產(chǎn)線工裝制造、小批量試制直至批量生產(chǎn)。n.名詞

以上是汽車設(shè)計(jì)的基本概述，但汽車設(shè)計(jì)又簡(jiǎn)單復(fù)雜，汽車制造企業(yè)一般根據(jù)技術(shù)的復(fù)雜性分為三類，第一類是技術(shù)含量很高的新平臺(tái)開(kāi)發(fā)。l復(fù)雜性。從發(fā)動(dòng)機(jī)到底盤，從車身到電力，需要大量的時(shí)間和成本。二是開(kāi)發(fā)新的車身，這將改變外形、結(jié)構(gòu)和尺寸，在發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和電氣方面進(jìn)行繼續(xù)性改進(jìn)。三是局部修改。基本上是靜態(tài)的，只有改變前后車身外形和內(nèi)外飾，或增加一些舒適功能，配備新的動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器）等，以很少的時(shí)間和成本。用第一種設(shè)計(jì)一般會(huì)生產(chǎn)5至6年，但往往每隔一兩年就會(huì)進(jìn)行部分改裝，對(duì)燈具、附件、輻射格柵進(jìn)行一些改動(dòng)，然后將某種車型推向市場(chǎng)。

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