宝马z4敞篷跑车造型设计中的人机工程学应用

宝马Z4敞篷跑车造型设计中人机工程学的应用作者：杨明霞指导老师：王中老师单位:湖北汽车工业学院机械工程系班级：T913-8学号：20090130826一、汽车仪表板人机工程学应用仪表板是汽车操纵显示的集中部分。其上部有各种仪表及操纵开关，是汽车操纵中心。设计上较好的仪表板是驾驶员能感到方便舒适，反之可能影响驾驶员和乘员的安全，仪表板设计已成为汽车车身设计的一个重要组成部分。仪表板总成也叫仪表盘总成，它是汽车上主要的内饰件，它壁薄，体积大，上面开有很多方孔、圆孔等仪表孔，且结构形状十分复杂；仪表板是全车操控与显示的集中部位。图1仪表板作为汽车内部可以看得到的最大，最复杂的零件之一，一直是新设计方法和新材料的首选目标。同汽车一样，仪表板也因安全特性、美学要求、附加功能及其他发展趋势的综合要求而不断创新。仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区和乘用功能区两部分。驾驶操控区即主仪表区，指操控车辆行驶的有关功能区，一般集中在转向盘前面，如行车仪表、灯光开关、刮水器开关等；乘用功能区即副仪表区，指空调旋钮、音响控制、储物盒等，一般集中在仪表板的中部及右部。最近，由于碰撞保护要求更为严格，仪表板上也采取了增强的结构。目前，在许多情况下。仪表板的基础结构已经对汽车车身扭力强度由一定有影响。通过膝垫，杂件箱门及附加的驾驶员成员安全气囊的一体化赋予关键的安全功能。随着仪器及电子设备数量的激增，如从气囊感应器到导航系统刀剪短的HVAC控制以及高级音响系统，仪表板也变得更为复杂。通过对噪声和内部温度的控制，仪表板也能改善内部环境质量，并且通过色彩、织物、吉装饰使视觉上达到协调。汽车仪表板的结构和用材多种多样，但基本上可以分为硬质和软饰仪表板两大类。硬质仪表板结构简单，主题部分为同一种材料构成，多用于栽种汽车及客车，一般不需要表皮材料，采用直接注射成形。软饰仪表板由表层、缓冲层和骨架三部分构成使用多种材料构成。常用词奥皮材料有PU、PP、ABS/PVC合金等，多用于轿车。此外，还有钢板冲压成型再焊接，涂装制造的钢质仪表板；钢质仪表板外层包覆人造革后制成的丰软化仪表板；木质仪表板等.仪表板总成好似一扇窗户，随时反映出车子内部机器的运行状态，同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象，是轿车车厢内最引人注目的部件。可以这样说，仪表板总成既有技术的功能又有艺术的功能，它反映出各国轿车制作工艺和风格上的差异，是整车的代表作之一。现代轿车的仪表板总成一般分成两部分，一部分是指方向盘前的仪表板和仪表罩及平台，另一部分是指司机旁通道上的副仪表板。其中仪表板是安装指示器的主体，集中了全车的监察仪表，通过它们揭示出发动机的转速、油压、水温和燃油的储量，灯光和发电机的工作状态，车辆的现时速度和里程积累。有些仪表还设有变速档位指示，计时钟，环境温度表，路面倾斜表和地面高度表等。按照现时流行的款式，现代轿车多数将空调，音响等设备的控制部件安装在副仪表板上，以方便驾驶者的操作，同时也显得整车布局紧凑合理。随着现代科学技术的发展，轿车仪表板用电子显示技术代替传统的机电式模拟仪表已成为发展的趋向。电子显示技术也就是薄型平面电子显示器技术，利用这种技术做成的汽车平面仪表板显示数字及信息，十分清晰明了，使驾驶者在开车的同时，仍然可以清楚地看到仪表数字及其它信息的变动。目前，平面仪表板主要采用真空萤光管显示、液晶显示、电致发光显示和高压驱动器集成电路等技术，具有测试反应速度快、指示准确、图形设计灵活、数字清晰、可视性能好、集成化程度高、可靠性强、功耗率低等优点。例如有些平面仪表板的速度里程表采用全数字集成电路，既提高了测试精度，又可将数字信息输入计算机内，实现了车速与里程的数据分析，使汽车具有更多的自控功能。其它如转速表、电压表、燃油表、油压表和水温表均采用线性集成电路，方便配接各类电子传感器件。轿车仪表板总成在车厢里处于中心的位置，非常引人注目，它的任何疵点都会令人感到浑身不舒服，因此汽车制造商是非常重视轿车仪表板总成的制作水平，从制作工艺上可以表现出制造公司的设计与工艺水平，从装饰风格上可以表现出这个国家或地区的文化传统。一种成功的轿车仪表板总成，既要融入轿车的整体，体现出它是轿车不可分割的一部分；又要体现出轿车的个性，使人看到仪表板就会想到车子的形象。正因如此，轿车仪表板总成的装饰材料是比较讲究的，一般轿车的仪表板总成是用PP(聚丙烯)材料做蒙皮，有些高级轿车的仪表板则是用真皮做蒙皮，令人感觉到一种华贵的气派。1．1仪表盘是诸多信息的反馈中心，如车速、油量、水温、里程等各种参数。（1）仪表盘的空间布置应在驾驶员的最佳视野区域内（水平线下30度角范围内）。方向盘在仪表板上所造成的盲区不得遮挡仪表盘的视野；（2）仪表盘中的文字、数学、标识应易读、易懂，当然这也与视野、标识的大小、形状及颜色都有关系。在这方面，大量的人机实验数据对具体的设计予以了极大的指导性帮助。（3）为了便于夜间驾驶，仪表盘中应设有夜明装置。图1图2图3图4图5图6驾驶过Z4系列的人一定非常熟悉这种情景：即使在发动机启动之前，车速表和转速表的红色指针以及仪表的白色照明就已经在暗示，等待您的将是：专为驾驶设计的，超乎想象的，绝对Z4的驾驶体验。为确保它在逆光条件下也能清晰可见，经典的双圆形仪表罩包覆有特殊面料，可避免其受到日光的干扰。图2、3、4、5、61.2操作控制开关部件随着“以人为本”的设计理念在设计师的设计意识形态中的不断加深，汽车室内的操作控制部件的布置与造型的人性化特点也日趋成熟。（1）汽车室内的控制操作构件大部分都分布在仪表板与中控板上。其定位布置都是以人的生理需求及功能需求而安排的。如：发动机启动／停止按钮图（7）、通风格栅多布置在仪表板中的中部与两端，位置居高，进入车内的新鲜空气或冷暖气流易被乘员所感知。而在行驶中使用频率较高的音响系统多居于中控台的中部，驾驶员手伸距离较近，使用便捷。使用频率较低的空调系统旋钮则多居中控板的下部。（2）操作设备造型的变化操作部件的外型越来越趋于有机形态，它们与人手的接触表面变得越来越柔和、平滑，曲线流畅自然，有的甚至被特意塑造成一种“人留痕迹”的形态，这些都体现了设计师对人的关爱与呵护。键盘式开关用的较多，那是因为它便捷、准确、省力（多用于音响及灯开关系统中）。旋转式旋钮，常在分级调量系统中使用。这是由于功能之所需，如空调系统。图7启动／停止按钮轻轻按下中央控制台上的启动/停止按钮，电子信号将瞬间传送至发动机。发动机发出的轻微震颤在霎那间从您的指尖传遍全身。那一刻，您心领神会，新BMWz4敞篷跑车四门轿车的动力单元已经准备好，随时载您驶向任何一个目的地。在行驶中，原装BMW附件能大幅提升您的旅行舒适性。拥有尊贵涂漆设计的BMW挡风装置，能在车顶打开时减少车内空气湍流，并且保护您的肩膀和脖子免受气流冲击；而可折叠的设计使后座椅能够轻松实现装卸。如果旅行时行李较少，但朋友较多，那么挡风装置可快速存放在行李箱内，从而节省空间。新BMWz4敞篷轿跑车的后座乘客同样也能优先享受舒适。旅行及舒适系统的基本附件可安装在驾驶者或前座乘客的头枕上，从而开启一系列灵活的扩展功能。BMWz4折叠桌能快捷地卡入基座系统，为乘客提供一个工作、娱乐和阅读的稳定表面。同样，BMWz4衣架也能快速安装在基座系统上，让您的衣服也能和您一样享受同等的舒适和安全的旅行。全新BMWZ4敞篷跑车的内饰按照驾驶者的需求度身打造，值得您细细品味。非对称的中央控制台、精心布置的仪表盘，以及源自传奇BMWZ8的圆形控制元件，每次旅程您都将发现对优雅一词的全新例证。即使在车顶闭合时，人、车与道路仍将亲密如一，自由的感觉无法抵挡。图8图9图10图11iDrive操作概念向右旋转是继续，向左是返回菜单：现在您已经学会如何操作iDrive*了，就是这么简单。利用它可以全面控制全新BMWZ4敞篷跑车从导航系统到互联网的所有功能。您还可以通过设置快捷键来直接调用某些重要功能。iDrive的控制显示屏位于中央控制台的上方，为您提供使用便捷的信息和指南，且不会妨碍您关注前方的路面，更不会打扰您享受心旷神怡的驾乘之旅。图8、9、10、11图12图13图14拥有MDrive管理控制系统，您就可以根据自己的习惯和个性，灵活设置如发动机性能、换档等系列程序。操作也极为方便，只须轻触方向盘上的M驾驶控制按钮，即可以自由选择不同模式。程序项目包括高性能发动机电子系统（DME）、动态稳定控制系统(DSC)、电控减震系统(EDC)、电子伺服式助力转向系统和发动机等。拥有MDrive管理控制系统，您就可根据自己的需要和习惯，对汽油发动机电子控制系统(DME系统)功能进行随心所欲的灵活设置。而需要还原初始系统时，仅需轻触方向盘上的MDrive按钮，即可一键完成，运动性与舒适性从此获得了前所未有的切换自由。图12、13、14图15用不同的颜色区分作业范围或作业情况，有利于操作者迅速察觉和处理，对于一些重要的视觉显示装置或其中显示报警、危险、安全、方向等重要信息的部位，常需要有意地配以不同的颜色，使之突出醒目，便于区分认读。图15二、汽车座椅人机工程学的应用2.1车辆设计中的人机工程问题：在驾驶员——车辆——环境系统中，驾驶员是人机工程学研究的核心对象，随着机动车辆用途的日益扩大，形态的日益多样化，功率和工作速度的不断增长，自动化程度的不断提高，形式道路和交通环境条件的日益复杂化，驾驶员的工作越来越重，复杂，因而对改善驾驶员劳动条件的要求越来越迫切，这就使得机动车辆设计和使用中人机工程学的重要性更为突出。人与机器共同工作，人有人的特性，机器有机器的特性，要设计出能最大限度与人协调工作的机器，就要充分研究两者的特性，才能设计出良好的人机界面。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导机器产品的设计，主要是人和机器之间的界面设计。其中与汽车设计相关的主要有:1、基于人体感官的界面设计例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。交通标志的设计也应该采用大多数人能明辩的颜色和不易产生错觉的形状。2、基于人体形态的界面设计，不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很难的。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。例如司机在驾驶汽车的时候采用坐姿，座椅的设计要符合人体骨骼的最佳轮廓，仪表的布置应在易于看到的地方，操纵杆/板的位置要在人体四肢灵活运动的范围内。汽车乘坐性与相关的人机关系人们在乘坐汽车时，首要需求就是生理上的舒适感觉，要满足这一需求，直接取决于座椅设计的合理性。而座椅要想设计的合理、科学，就必须按照人机学的理念进行设计。我们知道，人在坐下时，各个生理关节，如肘、腕、膝关节等，都有各自的活动限值或叫做生理角度。（A1：20°~30°；A2：95°~120°；A3：95°~135°；A4：90°~110°；A5：10°~45°；A6：80°~120°；A7：170°~190°）合理的设计座椅，以确保人在自然的坐姿情况下，各生理关节处于舒适状态，成为座椅设计的关键。另外，不同地区、国家、种族的人具有不同的身高、体重与身长比例，所以在设计上会根据不同的情况在座椅的比例上做出调整。在实际设计中，汽车设计师巧妙的利用了统计学规律，将人体尺寸按男女及大小数值分类（5%、50%、95%），并且将人体按上述统计规律规范出一种模拟工具“2VH点人体样板”及“30RAM