摩托车的人机工程学设计资料(4)

2020-02-21 02:44

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脊柱位于人体背部中央,是上体的主要支柱,它是由24块椎骨及髋骨、尾骨等组成,如图2-17

所示。椎骨从上至下分成颈骨、12块胸骨和5块腰骨,各椎骨之间有软骨组颈椎织和韧带连接,使人能适应人体上体前后屈伸、侧屈伸和旋转等几个方向有

限角度地运动。人的体重是越往下越重,椎骨也由上向下逐渐增大,腰椎部分承受的体重最大,腰椎也就最大。由于腰椎承受着上体的几乎全部重力,且承受着人体主要的弯曲活动,往往使腰曲超过正常生理弧形而产生腰曲变形。长时间的腰曲变形易使腰椎及其韧带等软组织受到影响和损伤,从而易引起疲劳和腰酸痛等不舒适的感觉。 胸椎常见的腰曲变形是挺直坐姿和大弯腰,如图2-18所示。这样的姿势使人的椎骨处于一种伸张状态,与人脊柱自然的姿态相比,脊柱较明显地被拉直,其中影响最大的是腰椎。所以这两种姿势最容易产生腰部损伤和疲劳,不能长时间的坚持。因此,保证乘坐舒适性的必要条件之一是:保持正常的腰曲弧形,尽可能的减小腰曲变形。

腰椎2、舒适坐姿生理与造型尺度

舒适的坐姿应能保证腰曲弧形呈正常状态,而不处于拉伸变形状态,其

骶骨生理状态是使腰背部的肌肉处于一种松弛和休息状态,从上体通向大腿的血尾骨管不受压迫,血液循环流动顺畅,这对身体重力的大部分应由臀部和肩部来

支承。若由靠背支撑时,舒适坐姿的各关节量角度如图2-19所示。这时,臀

图2-17 脊柱的结构部离开靠背略向前移,上体自然向后略倾斜,体腿的夹角保持在90o-115o左

右;小腿略向前伸,使大腿与小腿、小腿与脚掌之间都能保持恰当的角度。能够保持舒适坐姿的座椅(垫)是乘坐舒适的必要条件之一,也是座椅(垫)造型的衡量尺度。

123456 挺直坐姿 大弯腰 10°<1<20° 15°<2<35°

80°<3<90 ° 90°<4<110° 100°<5<115°85°<6<95° 图2-18 腰曲变形姿势 图2-19 舒适坐姿肢体角度

乘坐舒适的另一生理状态是适宜的体压分布。坐时,人体重力在座垫和靠背上的压力叫做坐态体压分布,体压分布与坐姿有很大关系。舒适的坐姿是靠肩部和臀部支承的,这两部分承受着身体大部分重力。舒适坐姿的体压分布应该是体压均衡的分布在较宽的支承面上,分布比较平顺,没有突然变化,但压力不是平均分布的。臀部在座位上的理想压力分布如图2-20所示,其体压分布线有如等高线性质,坐骨部分的压力最大,从坐骨周围逐步向臀部外围发展而减小压力,到与坐面边缘接触的大腿下平面时,压力最小。

有靠背时的肩部压力分布,应该时肩胛骨和腰椎骨这两个部位的压力最大,这在座椅靠背设计

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中常称为两点支撑。靠背上的上下两点支撑,上面一点是为胸曲部分的肩胛骨提供凭靠,称之为肩靠,它的位置大约在人的第五、六块胸椎骨之间的高度。下面一点是为腰曲部分提供凭靠,称之为腰靠,它的位置约在第四、五块腰椎骨之间的高度。在休息用座椅靠背设计中,主要是肩靠起作用。这是因为人在休息时,体腿之间的夹角略大些,上体略向后倾。此时,只要肩胛部分支撑稳定,就能得到舒适的效果。在摩托车的骑乘中,身体基本前倾,肩部几乎接触不到靠背,只有腰靠可能起到作用。为了使腰背部有所支撑,提高乘坐舒适感,可以加高靠背上的腰靠部位,使其支撑较大的力,如图2—21所示;或利用座垫后的行李箱起到腰靠的作用。行李箱的高度尺寸及形状除考虑其乘物的需要外,还应考虑到腰靠作用的位置尺寸与形状。

700N500N300N200N100N 图2-20 坐垫体压分布 图2-21 背部支撑

第三节 人的视觉生理与造型

人的感觉有视觉、听觉、等等。在这些感觉反应中,视觉的应用最用为普遍和重要,人们接受外部的信息大约有80%以上是通过对视野得来的。摩托车造型的实用功能和精神作用,首先也是通过视觉。

摩托车造型的实用功能对视觉自己,是通过对视野、视力等视觉生理的研究,使摩托车整车及仪表o盘。后视镜等附件,便于驾驶,安全行驶。造型的精神作用则是研究视觉的心理反应,使观看者有美的享受。

-、视觉参数

1. 视野

眼所能看到的空间范围称为视野

(1) 静视觉 也称常态观野。它是指人的头部眼球都固定不动时,眼观看正前方所能

看见的空间范围,其参量用“度(o)”来表示与之对应的有“动视野”,它是指头部不动,眼球自由转动下所能看到的空间范围。在造型设计中,一般以静视野参数量作为设计依据。

(2) 视野特性 正常的平均视野具有一例特性

眼的横向视野(水平向)大于纵向视野(垂直向)、且横向的外侧宽于内测。对黑背景上的白色对象的视野范围:单眼向外侧为90o~94o、局内测为60o~62o。两

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眼总的综合横向视野约为180o,基本为两眼视野的叠加。

眼纵向视野的向下方宽于上方,对黑背景上的白色对象的视野范围:单眼向上为55o~60o,向下方为70o~75o两眼总的综合纵向视野约为130o,基本为上下视野的叠加。

在视野的边缘,人只感觉的到物体的出现,但知觉不到它的形态,当物体在视野的中心的水平50o~60o范围以外时,人以对物体的形态辨认不清,清楚辨认的范围是30o~40o。

最佳视野范围是以眼球为中心的1.5o~3o区内(水平向和垂直向)。当物

体在此区域时,其影像落在视网膜上最敏感部分??黄斑中英,物体被看得最清

楚。为了弥补最佳视野范围有限的不足而能清晰的看到更大的物体可快速,灵活地转动头部和眼球,使一个大的物体的各部分轮流处于视野中心处。这样。即使被观看物体的尺寸大大超过最佳视野区,也能得到整个物体的清晰形象

(3) 色觉视野 不同颜色下的视野范围。

各种颜色对人眼的刺激不同,其视野范围也不同。一般来讲,白色的视野最大,

绿色视野最小,其他依次为黄、燃、红色,水平向垂直向的颜色视野如图2-22所示。在造型中,应合理地安排不同颜色的仪表和指示器,如将白色的安排在视角入的区域,绿色的安排在视角小的区域,以获得合理的整体视觉效果。

色觉视也与物体的背景颜色,即两色的对比有关,以白衬黑或以黑衬白,其视野范

围都有所不同。因此,在造型的色彩设计中,不仅要考虑色彩

黄白蓝红绿白180130 95 80 45 40120黄蓝100红绿80

垂直向 水平向

图2-22 色觉视野

2 . 视力

(1) 视角被看物体两条光线投入眼

球对的相交角度,如图 2-23所示。视角的大小与被看物体的大小及眼与物体距离有关。

A=2arctan2 D/2L

式中 L-眼睛至被看到的物体的距离(视距):

D-被看到物体的大小。

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ADL图2-23 视角

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被看物上两点的最小视角称为临界视角,在造型设计中,视角是确定观察范围大小的依据

(2) 视力眼睛识别物体细部的能力。视力用眼睛分辨被看物体的临界视角的倒数来表示。

视力常用做评价眼睛分 细小物体的标准。称之为清晰度。视力与照度,背景的亮度,被看物体与背景的对比度以及物体的大小:精度、眼睛与物体的距离(视距)等因素有关。一般来讲,照度、亮度,对比度增加,视力增大。在白色背景看黑色背景物时,视力与背景亮度、临界视觉的关系如图2-24所示。从图中曲线可知,当亮度从0增到600左右时, 视力增加很快,随后,亮度继续增加,但视力增加很少 。

(3)

在造型设计中,视力是造型物,例如车用仪表的尺寸大小,精度高低是要考虑的重要因素之一。为了使驾驶员在高速驾驶时,能迅速的辨认转速表与速度表上的读数,需提高视力,这时,除了增大仪表 度尺寸外,也可以通过配置比较明亮的仪表面盘颜色,增加背景的亮度。也可以通过合理的配置仪表面板、指针及 度的颜色,提高其对比度,从而提高仪表的视觉能力。

视力 临界视角2.82.01.20.4 10

-2

10 10 10 10

-135

背景亮度(cb/m2)

图2-24 视力、视角与亮度

(3) 视力与视角 视角与视距是影响视力的直截因素。视力也可以用观看者的认读准确性或无差错认读时间的长短来评价。图2-25表示了一块距视野中心约800MM距离的仪表盘在视野

水平的方向不同的角度,无差错认读时间的变化。试验证明随着仪表(或批示器)从视野中心远离,认读准确性下降,无差错认读时间增加。图2-25中的曲线可知,在视野中心水平左右的24o范围内,时间变化不大,但在24小时以后,无差错认读时间就急剧增加。所以,把0o-24o的1区看到认读的最优先,而把24o-60o的1区看到边缘区。在造型设计中,须经常观察的仪表,一般安置在以人眼为中心的左右各偏离25o-30o的范围为宜。

视距是指人眼观察仪表或指示器的正常观察距离,一般

1 2取700mm为最佳视距,取760mm为最大视距,取380mm为最小视距。视距太远或是太近对人观察仪表的 辨认速度

20 40 60和准确性都不利。

与视角中心的角度

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二.视觉运动和视区分布

1. 视觉运动

根据人的生活和心理反应,视觉是按照人的习惯,以一定规律运动,在造型中,常利用这些规律取得较好的视觉反应,视觉运动的主要规律有:

1)水平运动比垂直运动快;人的眼睛想看倒水平向得东西,后看到垂直向的东西。在造型中,可把表达整体主要特征的零部件、图案、符号等设计成横向物。这样可给人种‘先入为主’的感觉。

2)视线一般是从左到右,从上到下运动,看物体的速度从左到右,从上往下,也比从右到左,从下往上快;看圆形内的东西则习惯于顺时针方向。所以,在造型中,数学,文字的排列,有大小排列的零部件一般按从左到右,从上到下的顺时针方向排列。

3)眼睛的左右水平运动不仅比上下运动快,而且不易疲劳;眼睛对水平方向的比例和尺寸的估算,比垂直向更为精确。同样,对水平面上的节拍的分辨力也比垂直面要精确些。利用此规律,将尺寸较小,精确较高或需经常观察的仪表设计成横向矩形,其刻度也横向布置,可提高眼睛的视读能力。

4)眼睛对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受,而且看单纯的形态比看复杂的形态觉得顺眼和舒适,在造型的形态中,宁‘直’勿“弯”,宁“简”勿“繁”,反而可能取得更好的美学效果,在需精确读数的仪表造型中,一般应线条分明,简单,以便“一目了然”迅速辨认。

5)两眼的运动是同步的、办调的。眼睛转动时,两眼是同时转动,不可能一只眼转而另一只眼不转;不可能一只眼看而另一只眼不看;也不可能一只眼看左而另一只眼看右。 6)眼睛看绿色,利于眼睛休息;看红色或黄色,则易疲劳。在造型的色彩配置上,要区别整车和零部件的不同用途,选配利于视觉心理反应的色彩。

2. 视区分布

视区的范围实际是视野的空间范围。视区分布是根据视觉辨认物体的清晰程度和视神经的疲劳程度,将视野分成几个不同的区域,如图2-26所示。

8060302010603010视水平线1030201070

水平向 垂直向 图2-26 视区分布图

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