摘 要 本文运用人机工程学基本理论对操纵装置进行设计分析，减少驾驶员操作的疲劳性，提高轿车的主动安全性，使得驾驶员操作方便、舒适、安全。
关键词 驾驶室设计 人机分析 安全
中图分类号：U463.8 文献标识码：A
驾驶室设计是轿车设计中非常重要的部分，设计是否合理直接影响到驾驶员的安全、效率、舒适和健康。本文运用人机工程学基本理论对操纵装置进行设计分析，减少驾驶员操作的疲劳性，提高轿车的主动安全性，使得驾驶员操作方便、舒适、安全。
1变速杆
对于变速杆的人机分析，主要针对它的高低、前后的位置、手握部分的形状以及操纵的角度、位移等几个方面来进行。
1.1位置
变速杆是驾驶员通过前后推拉和左右推拉进行控制，用以改变汽车速度的一种控制杆，它需要较大的力来进行操纵。当人在进行前后推拉或者左右推拉的时候，其施力大小会有所不同。在操纵杆的设计中，为使操作者能有一个较为舒适的控制过程，应尽可能的将操纵杆设置在人能够有较大施力的位置，并且对于需要使用较大力量操纵的控制杆。考虑到在不同方式和位置下施力的大小，对控制杆的阻挠力大小进行相应的改变，这样能减小驾驶员操纵的疲劳度。
1.2形状
驾驶员在对变速杆进行控制时，是通过手握住来进行操纵。因此，要求变速杆的手握部分的形状应符合手的生理特点，以使驾驶员手握舒适、施力方便、不产生滑动。从手掌的解剖特征来看，指球肌、大、小鱼际是手掌上肌肉最丰富的部位，是手部的天然减震器，而掌心是肌肉最少的部位，指骨间肌和手指部分则是布满神经末梢的部位。因此，操纵器的手柄形状应使手柄被握住的部位与掌心和指骨间肌之间留有间隙，以改善掌心和指骨间肌集中受力状态，保证手掌血液循环良好，神经不受过强压迫。
用手对操纵器抓握进行控制，有着各种不同的方式，在设计时应根据各自特点并结合手掌的解剖特征来进行考虑。对于轿车的变速杆，驾驶员一般较多的手的抓握方式。针对这种抓握方式的操纵器的手握部分，可以考虑将它的顶面设计或平面或接近平面的弧面，这样能够使它与掌心间留有一定的间隙，从而可以避免对肌肉较少的掌心部位的压迫。
此外，为了防止操作过程中手的滑动，手握部分不能设计的太光滑，最好能有一定的纹理，这样可产生一定的摩擦阻力，有利于操作和防止手滑动，但须注意纹理不能过分粗糙，以免影响驾驶员操作时的手感和舒适度。
1.3 操纵角度
在对操纵器的设计中，除了要对它的位置、形状进行考虑外，还要对控制杆的操纵角度和位移量进行考虑。操纵器的操纵角度和位移量不能太大，因为这样不仅会占用较大的操作空间，而且会使操作者在进行操纵时由于运动消耗量增大而加快产生疲劳的速度。所以，控制秆的操纵角度和位移量应在一个适宜的范围内。对于控制杆的操纵角度，以300～600为宜，一般不超过900。
2脚踏板的设计与分析
汽车的脚控装置的作用是在汽车启动、变速、制动时进行不同功能操作。对汽车脚控操纵装置进行分析和研究，最主要的是对它们的位置述行考虑。
踏板设计应以人体下肢尺寸和力学参数为基础。汽车制动踏板一般为脚悬空式，形状多采用矩形或椭圆形平面板，其表面应与脚掌充分接触并具有齿纹，以免蹬踩时滑脚。对轿车来说，踏板与地面的最优倾角为300～600，操作时脚掌与小腿的舒适角应为900～950，大、小腿间夹角以950～1350为宜，以1200为最佳。脚踏板适宜的操纵力为80～400N，它的起动阻力一般为35～45N，蹬踏力消除后脚踏板应能自动复位。制动踏板应布置在右脚操纵区域，以满足操纵力大、速度快和准确性高的操作要求。
加速踏板的位置是由总体布置确定的，在进行驾驶室设计时，主要是确定加速踏板的倾斜角度，即踏板装置角 。它直接影响到驾驶员脚的踏平面与水平面的夹角，即踏平面角 （如图1）。后者决定了驾驶员对加速踏板的控制能力，以及对驾驶员脚部的生理结构是否产生损害。
理想的踏平面角 是由人体踝关节处的生理结构和座椅的位置决定的，应当使驾驶员既能操作舒适，又便于用力。通过对在设计良好的汽车上获得的大量的实际数据进行分析并用回归算法进行计算，得出了踏平面角的经验公式：
=78.96-0.015Z-0.0000173Z2，座椅高度在200～500mm范围内时， 的值在65～75度之间，因此可以把加速踏板的设计角度定位70度。
综上所述，此次设计研究是从人—机关系和人—环境关系两个方面对轿车驾驶室操纵装置进行设计分析，充分考虑人的因素，减少驾驶疲劳，，从而使轿车驾驶室的人一机一环境系统总体性能达到最优。
参考文献
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[2] 杨锋，袁修干.基于舒适度最大化的人体运动控制[J].计算机辅助设计与图形学学报，2005.
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