文献综述
- 研究目的
人机工程是从20世纪50年代开始迅速发展起来的新兴边缘学科,它是从人的生理和心理特点出发,研究人、机、环境相互关系和相互作用的规律,以优化人—机—环境系统的一门学科,其目标是让人在使用机械的过程中感到“安全、健康、舒适、高效”[1]。
在赛车的开发设计中,人机工程设计与车内空间的确定占有重要地位,必须根据新产品的实际情况,进行合理的布置设计。这不仅关系到有效利用车内空间及提高乘用舒适性,而且会影响整车、内外造型和尺寸参数,进而会影响整车的性能。而要获得人性化并贴近驾驶员的最优化设计结果,就必须运用人机工程的设计方法程序。
- 研究背景
中国大学生方程式汽车大赛（英文简称：FSC）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。此赛事被誉为“汽车工程师的摇篮”。2010年，中国汽车工程学会联合中国20所大学院校在上海举办了首届大赛。到2016年第七届举办时，已囊括全国所有汽车专业王牌院校，79支车队，参赛学生近千人，并吸引了多只国外车队前来参赛。
FSC参照国际赛事规则，参赛车队须在一年内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单座方程式赛车，参加静态和动态8项比赛，具体是：营销报告、赛车设计、制造成本分析、直线加速、8字绕桩、高速避障、耐久测试和燃油经济性。
因此，基于大赛的各项比赛内容，由南京理工大学机械工程学院自主研发的NUT赛车在满足比赛用车的基本参数的同时，不断提高NUT赛车驾驶员与赛车之间的人机工程学性能，成为了目前有待完善和研究的新课题。
3.人机系统的国内外研究现状
人机工程技术是21世纪信息领域需要解决的重大课题。美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性，对其它工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容。日本也提出了FPIEND21计划（Future Personalized Information Environment Development），其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境。我国973、S-863、十五计划及未来的十一五计划均将人机交互列为主要内容[2]。
在中国，人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量和零星的开展，但系统和深入的开展则在“文革”以后。1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年，国防科工委成立了国家军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立，有力地推动了我国人机工程学研究的发展。此后在1989年又成立了中国人类工效学学会，再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业。当前，随着我国科技和经济的发展，人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高，对产品的人机工程特性也会日益重视。一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点，也正是出于对这种新的需求取向的意识[3]。
汽车发展的潮流是行驶安全性越来越好,技术含量越来越高,驾驶越来越舒适和人性化。在人们生活水平大幅提高的我国,随着汽车工业技术水平的不断提升和消费者的不断成熟,会对汽车的舒适性和安全性有着越来越高的要求,使得进一步研究和改善汽车的人机性能十分必要。在驾驶室布置设计中,人机工程学的研究及应用是提高舒适性、安全性最直接的措施,特别是对驾驶和乘坐环境的改进尤为显著[4]。良好的人机工程设计会充分考虑操作者的生理、心理等因素与人一车一环境系统的状态,是实现汽车人性化设计的重要方面。人机工程布置还会影响整车内外造型的尺寸,进一步影响整车的总体性能和竞争力。从某种意义上讲,人机工程设计的好坏直接决定了汽车设计水平的高低。
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