人机工程学操纵杆的设计.doc

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1、基于人机工程学汽车变速杆的设计姓名：谢奕浩班级：13级车辆工程4班学号：81．设计背景变速杆是汽车改变变速器中齿轮的齿轮比，使车辆的行驶速度变化，驱动力随之变化；是使运动部件从某一速度变换为另一速度的工具。驾驶人通过操纵变速杆来改变不同比例的变速器齿轮的合分，汽车可以实现加速、减速或者倒车。汽车的变速杆可以分为手动档，自动档。手动档的是通过操控手动变速箱来改变车辆行驶速度的，手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的，它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。作为分配动力的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮，就是一个手动变速箱最基

2、本的组件。动力输入轴与离合器相连，从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组，齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。而自动档通过操控自动变速箱来改变车辆行驶速度的，自动变速车箱可以大致分为Tiptronic、7G-Tronic、Geartronic、平行轴式AT这四种类型的变速车箱。自动变速箱简称AT，全称AutoTransmission，它是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。和手动挡相比，自动变速箱在结构和使用上有很大不同。手动挡主要通过调节不同齿

3、轮组合来更换挡位，而自动变速箱是通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速的目的。其中液力变扭器是自动变速箱最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，泵轮和涡轮是一对工作组合，泵轮通过液体带动涡轮旋转，而泵轮和涡轮之间的导轮通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差并实现变速变矩功能，对驾驶者来说，您只需要以不同力度踩住踏板，变速箱就可以自动进行挡位升降。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。为了满足行驶过程中的多种需要(如泊车、倒车)等，自动变速箱还设有一些手动拨杆位置

4、，像P挡(停泊)、R挡(后挡)、N挡(空挡)、D挡(前进)等。2．人机工程学在车辆中的应用2.1车辆工程中的应用人机工程对现有条件下驾驶汽车和乘坐汽车在生理、心理及社会等各方面进行大量统计与调查，引入生理学、医学、心理学、人体解剖学、运动生物学、人体测量学、工程学、机械学、环境科学、信息工程、系统工程等学科的观点和方法，开展全面研究和分析→改善汽车的各种性能。目的：为汽车设计、改进提供各种调查、改进、试验与分析结果，使汽车更好地、尽善尽美地为人服务。2.2研究的范围①人体尺度和操纵范围；②人的视觉和光效应；③听觉信息的传递和噪声干扰；④人体对环境的适应；⑤人—车系统的响应时间；⑥

5、人—车系统的特性和安全驾驶；⑦饮酒对驾驶的干扰。要求：从主观和客观两方面使汽车的各种性能更好地适应人们的心理和生理上的要求。2.3达到的目的（1）根据人类生理、心理的自身规律来指导设计；（2）为驾驶员创造一个安全性、操作性好，视野开阔、清晰而又舒适的工作环境；（3）使乘客感到安全、舒适和方便，不会有过度疲劳与不良的生理反应；（4）从主观和客观，积极和消极等方面采取措施，使车祸降到最低限度。3．人机工程学在车辆操作杆的应用3.1操纵杆的设计操纵杆的自由端装有手柄，另一端与受控部件相连。汽车的操纵杆用于一个平面的推、拉式摆动运动，由于受行程和摆动角度的限制，操纵杆不适合做大幅度的连续

6、控制，也不适合作精细控制。（1）操纵杆的形态和尺寸操纵杆的粗细一般为22~32mm，采用手柄，直径不宜小于7.5mm。操纵杆的长度与其操纵的频率有很大关系，用前臂和手操作的操纵杆，操纵力一般在20～60N的范围内，汽车变速杆的操纵力常为30～50N，若每个班次中操作达到1000次，则操纵力应不超过15N。（2）行程和扳动角度操纵杆操作时应该只用手臂而不移动身躯，以此原则来确定操纵杆的操作行程和扳动角度。如图所示短操纵杆设在座椅扶手前边，前臂在扶手上靠转动手腕操作，比较轻松。500～600mm长操纵杆的操作行程为300～350mm，转动角度30°～60°为宜。（3）操纵杆的安置位置

7、立姿下在肩部高度操作最为有力，坐姿下则在腰肘部的高度施力最适宜，如图1。操纵力较小时，在上臂自然下垂的位置斜向操作更为轻松，如图2。图1图23.2常用移动式操纵装置的工作行程和操纵力手柄适宜操纵力的大小和手柄距地面的高度、操纵方向使用左手或右手等因素有关，如表1所示手柄适宜的操纵力。表1手柄适宜的操纵力手柄距地面的距离/mm适宜的操纵力/N右手向上向下向侧方500~6501407040650~1050120120601050~14008080601400~105090140403