摘要:对摩托车人机工程零部件人机关系进行分析,在UGNX三维软件人机工程模块中,以JC 125-28摩托车整车人机工程分析为例,初步摸索总结出一套基于UGNX三维软件,摩托车整车各零部件舒适度分析工作流程和基本方法,对其他摩托车整车设计时进行相关分析研究很有借鉴作用。
摩托车操作空间设计是否合理,对骑乘者行为效率会产生影响,从而影响骑乘安全性。这些相关操作的零部件设计都需要应用人体测量学和生物力学等知识和数据,来确保骑乘者能安全操作和使用,整车设计时最关注的是人体舒适性,长时间行驶时不对骑乘者产生身体、生理方面的疲劳伤害。另外,人与摩托车之间的信息交流分为摩托车向人传递信息及接受人发出的信息,如摩托车仪表、灯具、方向把等研究中的视觉显示、听觉显示及触觉可达等,还要研究这些零部件的布置和组合等问题。在设计时,需要考虑人的生物力学和心理学及定向动作和习惯动作等,以确保整个系统的安全性和高效性。
CAD软件已成为工程技术人员必需掌握的一项技能,运用CAD软件,可很大程度地提高工作效率,简化许多繁琐的工作。UG人机工程设计模块是一个面向对象的系统,利用该软件可以非常方便地进行人机工程分析,使设计更加人性化和合理化。
1 整车各部件人机关系分析
人机关系的基本目的是产品使用安全性、宜人性和社会性,摩托车安全性与人机关系是结合在一起的,通过人机关系的研究,可以更有效地改善和提高摩托车的安全性,预防事故的发生。
1.1座垫人机关系设计
摩托车座垫是人机关系研究的关键部件,决定了其他部件的设计和布置范围,由图1看到,人体模型的出姿中,以不运动的臀部支点为基点,身体其他环节的运动就会限制在一定范围内,这个范围被认为是可及范围,在可及范围内,根据身体的肌力舒适程度,还可以确定舒适范围。所以,臀部支点的位置即座垫位置,对安全性设计非常重要,一般来说,座垫的设计高度及舒适度,针对不同车型、不同地域、不同人群,设计都不尽相同。座垫离地高度安全性设计的主要衡量标准是骑乘者在停车时脚是否可以着地;对男装摩托车整体车身高度有严格的要求,不能太高也不能太低,根据我国男性平均身高测量得出,男装摩托车座垫到地高度在700~750 mm左右最舒适,当人坐在车上两腿微分开时,座垫到地面的高度为700~750 mm较合适。
座垫应使人坐在上面感觉舒适,要求透气性好,不能过软或过硬,表面触感好不过于光滑;形状为前小后大。座垫设计时,海绵的厚度一般在45~90 mm最合适,如图1所示。
1.2把手人机关系分析
根据人机工程学对手掌的分析,最终把把手套做成圆柱型,这样有利于握紧,减少把手对手掌心的压力,握起来更舒适;另外,在把手套上做一些粗糙处理,增加把手套对手掌的摩擦力,达到防滑的效果。如图2所示手部尺寸大小,把手的尺寸长100 mm,圆的大小40 mm。
方向把控制着行车的方向,所以安全性设计至关重要,其尺寸、前倾角大小等,均要经过严格的计算来保证骑乘者能舒适和安全的操作。方向把的人机设计应该注意操作舒适性,防滑性和防振性。方向把根据人机工程学要求,双手能在左右各30°内自如运动,正中方向及附近单、双手运动最自如,如图3所示。通过测量得出平均值为:两手夹角60°时,左右手之间间距为500 mm ;摩托车实物把手之间的间距为500mm左右,符合人机工程学要求。
1.3后视镜人机关系分析
后视镜是为了在行驶中或转向时观察左右及后方的动态,通过分析与查阅资料,得出人最佳的眼动视野为左右60°、上下55°;如图4所示;最佳的观察视野为左右110°、上下115°,如图5所示,经过测量得出,两后视镜之间的距离为750 mm。
1.4变挡杆人机关系分析
变挡杆是男装摩托车独有的一个机构,男装摩托车可以通过变挡杆来实现变速,根据图6人体足部尺寸,加上穿鞋修正量,变挡杆两端长为2 500 mm。设计时,对变挡杆的大小和长度有要求,如大小不一换速不便,会引发安全事故,设计时除注意方便机械外,还要方便操作。骑乘摩托车时,骑乘姿势多为前倾式,而且脚操作较多,所以,置脚踏板位置比较靠后,骑乘者操作摩托车会更加准确、方便和舒适。
脚操作主要是指脚制动操纵器和换挡操纵杆2个装置。其中,脚制动操纵器直接决定摩托车的安全性,据调查,发生事故的摩托车多数都是由制动问题引起的,制动操纵器设计不符合人机关系也是其中一个主要因素。所以,对脚操作这2个装置的人机关系设计原则是舒适、稳定、防滑和反馈及时有效。