摩托车的人机工程学设计资料(2)

2020-02-21 02:44

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本尺寸,而以标准差作为设计的调整量。例如,男子膝弯到足底高的平均值hˊ约为406mm,其标准差bˊ约为19.5mm,以满足90%的人群 计(取系数K=1.645)。有hˊ±K bˊ=406±1.645х19.5=374—438mm。也就是说占男子总数90%的人群,其膝弯到足底高度的范围在374—438mm内,按此数据来设计坐姿、脚踩操纵机构,就能满足大部分人群的操作和使用要求。

表2—2 我国驾驶员人体尺寸平均值与标准差 (mm) 男 女 人体部序号① 位 身高 眼高 肩高 坐高 坐姿眼高 肘到座面高 上肢前伸长 拳前伸长 上臂长 前臂长 手掌长 肩宽 臀宽 下肢前伸长 大腿长 小腿长 脚掌厚 膝臀间距 大腿水平长 膝上到足底 膝弯到足底 ① 参见图2—3

1278平均值 1688.35 1585.32 1420.95 896.53 794 245.33 837.78 837.78 267.21 247.04 192.53 426.32 333.75 1015.19 422.48 401.34 70.69 550.78 432.02 515.08 405.79 标准差 81.53 61.61 54.35 36.12 41.87 36.81 47.07 16.35 13.22 9.46 20.35 22.62 58.91 28.44 21.57 5.45 27.46 23.31 24.67 19.49 平均值 1586.17 1480.25 1320.26 848.53 743 238.63 686.84 688.84 260.74 225.03 179.00 391.71 394.71 976.79 409.21 368.60 65.78 527.77 431.76 429.89 382.77 标准差 51.29 76.02 76.02 31.58 25.63 37.98 33.79 19.79 17.02 9.52 21.57 32.00 59.84 35.39 22.21 6.94 31.28 30.34 30.34 20.88 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 11123101520169456211719131418 6

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图2-3 我国驾驶员人体尺寸部位图

一般人体尺寸都是在正坐的姿势状态下测量的,而在人体的自然状态下测量,某些是有差别的,见表2—3,为了统一起见,在设计时通常是按正立或正坐时人体尺寸来取值。

表2—3 美国成年男子不同坐姿的坐高 (mm) 男百分位 99 95 90 50 5 正坐坐高 988 964 955 907 843 通常坐姿坐高 955 930 912 866 803 二者差 33 34 43 41 43 女百分位 99 95 90 50 5 正坐坐高 930 907 894 848 785 通常坐姿高 907 881 866 820 758 二者差 23 26 28 28 33 2.国外人体尺寸

考虑到市场全球化,产品的出口,有的设计就要满足国外人群的需要,以及借鉴国外人体尺寸的统计规律,需要对国外人体的尺寸有所了解。表2—4是几个国家男子的平均身高,身高是人体的基本尺寸,再结合其他一些计算公式就可以得出人体的其他部位尺寸。表2—5是美国、日本男、女的人体尺寸。表中的P10、P50、P90是百分位数,它们分别表示有10%的人群小于此数据、有50%的人群小于或大于此数据,有10%的人群大于此数据。

表2—4 成人男子平均身高 (mm) 国别 身高 美国 1772 俄罗斯 1767 德国 1765 英国 1763 法国 1761 瑞典 1741 意大利 1710 日本 1677 表2—5

美国、日本男、女人体尺寸 (mm)

序号123456789101112P10 P50 P90 P10 P50 P90 P10 P50 P90 P10 P50 P90体重(kg) 75.7 54.2 60.5 69.0 61.1 48.7身高 1676 1756 1835 1510 1667 1730 1555 1628 1702 1481 1544 1607坐高 870 913 956 880 907 940 822 854 886 825 856 887 部 位 美国男人 日本男人 美国女人 日本女人408 432 456 388 408 428 364 389 414 352 375 397 上臂长 344 357 391 324 344 365 头顶到肩关节高上臂轴长 284 299 324 344 365 397前臂长 448 476 508 421 444 467前臂轴长 257 270 284 244 265 266手掌长 181 192 204 173 183 193 大腿长 557 595 634 521 556 591 527 568 609 512 543 574小腿长 519 550 581 460 491 521 468 485 532 424 444 464 小腿轴长 399 417 444 379 386 392 352 378 400 313 331 348序号见图2-4

3.人体尺寸的计算

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按照人体的正常结构关系,以正立时的平均身高H为基数来推算人体各个部分的结构尺寸比较符合实际情况,而且应用起来也比较方便灵活。

(1) 手掌长L1=0.109H; (2) 前臂长L2=0.157H; (3) 上臂长L3=0.172H; (4) 人腿长L4=0.232H; (5) 小腿长L5=0.247H; (6) 躯干长L6=0.300H。

在坐姿操作时,设计用的人体各个部位尺寸计算如下: (1) 座面至手举垂直距离 S1=0.795H; (2) 坐高 S2=0.523H; (3) 坐眼高 S3=0.454H; (4) 肘到座面垂直距离 S4=0.135H; (5) 大腿厚 S5=0.086H; (6) 膝到脚底高 S6=0.311H; (7) 臀部到脚底高 S7=0.249H; (8) 臀部到膝部长 S8=0.342H; (9) 臀部到小腿长 S9=0.280H; (10)手前举水平距离 S10=0.462H; (11)两手水平距离 S11=1.032H; (12)肩宽 S12=0.229H; (13)两肘间宽 S13=0.256H; (14)臀部宽 S14=0.203H。 以上各部位尺寸的定义见图2—5:

S11S10S12498653S1S27S3S4S5S8112S9S6S7S14S1310

图2-4 国外人体尺寸图 图2-5 坐姿操作人体尺寸图

我们在了解这些知识后,就以实例来看一下实际中的应用。坐垫是整个摩托车设计的一个环节,它的高度、大小、位置都影响整车的设计。

2. 坐垫的离地高度h1,是影响整车高度的主要因素之一,降低整车的高度,可以减小空气阻力,降低整车的重心,提高车的稳定性,因此我们要尽可能的降低它的离地高度。但是这就涉及到了,驾驶者——人的因素。因为过高或过低都会影响驾驶,和安全,同时不同的车型有不同的标准,城市用车,越野车,女式车等等,我们以人体尺寸做参考,来计算出人群适应

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的高度,来进行设计。一般来说,摩托车的坐垫高度在710mm——800mm的范围内。

3. 坐垫与脚踏杆的垂直高H2和水平距离L1

对于坐式的车来说,H2则是坐标面与车踏板的垂直距离,由于驾驶员坐在车上,脚不仅是踏在脚踏杆上的,而且腿脚要频繁的活动,去操纵变速器踏杆。因此,坐垫与脚踏杆的垂直距离不仅要考虑人体各个部位的结构尺寸,而且要考虑舒适合理的坐姿关节角度和体压的分布。

在坐姿状态,舒适合理的坐姿关节角度和体压的分布一般是:躯干与大腿成90o——110o

的钝角,大腿与小腿成直角或略倾斜。上体重的压力平顺地分布在坐垫上,不会让躯干、大、小腿的血管受压,影响血液循环。。同时脚掌轻踏脚踏杆,下肢着力脚掌,便于脚掌快速、轻松地操纵。所以,坐姿时肢体角度和成年人的膝部到脚底长可以基本确定坐垫与脚踏杆的垂直高范围。其一般在420——520mm之间。当采用身体前倾的坐姿时,如驾乘高速车H2则可以大一些,反之则小。我过成年男子的大腿长为422mm,标准差为30mm,成年女子为409mm,标准差为35mm。

4. 坐垫在整车中的位置以及尺寸

按空间的立体位置,坐垫在整车中的位置有:

左右向,按左右对称的原则,坐垫一般位于左右向的中间轴;

垂直向,坐垫在整车中的垂直高是整车的基本尺寸之一,也是影响整车高度的主要因素,有许多的部件的位置尺寸都是以其为基准的,如方向把的高度,等等都是按上述公式设计的。

水平向,坐垫在水平向的位置主要受到:整车前后轴的载荷分布,幽香的大小等等。 5.坐垫的大小,和人体的尺寸

坐垫的大小,受到整车的大小影响外,就是人体臀部的大小,腿的厚度等因素的影响了。

综上所述,就一个坐垫都包含了大量的人体工程学知识,而所进行的工作,都是为了能将设计的车和人之间有完美的结合,做到舒适、高效、安全、方便的操纵和愉快的驾乘。然而我们要做的远远不止这些,例如,车灯的位置,大小,光照的强弱;车把手的高度,宽度,车身用材料的考虑,甚至一个开关的位置??摩托车是一种高效,方便的交通工具,经过百年的发展,越来越完善和安全了,它已经不在只是单一的代步工具了,战场、赛场、旅途都有它的身影。在技术迅猛发展的今天,我们需要更加智能和环保高效的工具,所以就要更加完善和利用这个标准,但它并不是一成不变的,它是建立在实事求是的调查上的,它会随着人类社会的发展而相应变化,但最终目的只有一个——就是以人为本。

第二节 人体生理与尺度

人在驾乘摩托车时,不是正坐静止的,而是以一定的姿势乘坐,承受着上、下颠簸和左、右晃动。同时,四肢是活动的,要频繁地操纵方向把、离合器、油门、手刹、脚刹、变速器等操纵装置。因此,人体工程学不仅要研究人体的结构尺寸,而且要研究人体的心理特征和心理反应,研究肉体和精神的负担,以求得高效操作,舒适乘坐的造型空间尺度。

一、 肢体的转换范围

以接近身体中心的关节为圆心,人各肢体的旋转半径R可用下式计算:

1) 手掌旋转半径R1=0.587L1;

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2) 前臂旋转半径R2=0.526L2; 3) 上臂旋转半径R3=0.542L3; 4) 大腿旋转半径R4=0.540L4; 5) 小腿旋转半径R5=0.528L5; 6) 躯干旋转半径R6=0.830L6;

二、 手的生理特征与造型尺度 1、

手臂的活动范围

从操纵的方便性出发,驾驶员应能在不需要大动身体躯干的情况下,方便地操纵方向把、离合器、各种开关、按钮等。因此,研究人在静坐时的手操作活动范围时十分必要和重要的。

采取坐姿时,成人男子伸直手臂右手在不同的水平角度(A-O°,B-15°,C-75°, D-75°,E-105°)的铅垂平面内所能达到的范围,如图2-6所示(图中的A、B、C、D、 E、分别是手臂与人体中轴线的夹角)。

图2-7为成年男子在采取坐姿时,将手臂伸直,其右手在不同的水平高度(a=-50mm,b=225mm,c=560mm,d=865mm,e=1075mm,f=1170mm)运动,手能达到的范围(a、b、c、d、e、f分别为手指尖与坐面的垂直高度)。

A0B1513201170C45131020860710560D75410250100-50D EA F B-200E90deaf cbF10505107501020(mm) 图2-6 坐姿手臂竖直活动范围 图2-7 坐姿手臂水平活动范

当人坐在工作台前,在水平台面上运动手臂所形成的运动轨迹称为手臂平面活动范围,或平面作业范围。如图2-8所示,当手臂向外伸直在水平面运动所画成的圆弧范围,叫做最大平面活动范围。承认男子最大平面活动范围的前伸最远点与人体水平中线的距离约为500mm,而其左、右水平的最远点与人中点的距离约为750mm。当大、小臂成自然弯曲(一般弯曲成手臂长的五分之三左右),手臂在水平面作舒适动作所形成的圆弧范围,称作舒适水平面活动范围。手臂在舒适活动范围工作时,效率比较高且不易疲劳。舒适平面活动范围随工作面(台)的高度不同而有所变化,工作面高,其范围略为减小,见图2-9(图中`0`为人体中心位置,曲线上的数字为工作面高度)。不同的工作姿势,舒适的工作面高度不同,见图2-10。

由上可知,人手臂等肢体适宜的活动范围受坐姿的影响。在实际中,它同时也受坐高、肩宽、

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