《车辆人机工程》教学大纲（2018版）

Syllabus of Automotive Ergonomics

（2018 Version）

 

一、课程介绍

《车辆人机工程》是面向车辆工程专业开设的一门专业选修课，学生们需要在学过《汽车构造》等专业基础课后，再选修这门课程。通过本课程的学习，使学生了解车辆设计中除满足结构、强度、刚度等一般要求外，还必须充分考虑人体因素，了解人体尺寸、心理因素、感知响应特性和生理特征，使车辆设计尽可能满足驾驶员及乘员对乘坐舒适性、操纵方便性、振动、噪声、视野、驾驶室内微气候等方面的设计要求，并满足汽车产品设计方面有关国家标准和法规以及适应社会文化习俗，培养学生在车辆工程复杂工程设计中全面考虑和分析问题的能力。

 

Introduction

 

"Automotive Ergonomics" is a professional elective course for the vehicle engineering major. Students need to take this course after learning the basic courses such as "Automobile Construction". Through the study of this course, students will understand that in addition to meeting the general requirements of structure, strength and stiffness, the vehicle design must also fully consider human factors, understand human body size, psychological factors, perceptual response characteristics and physiological characteristics, so as to make vehicle design as much as possible to meet the comfort, convenience, vibration, noise, vision and microclimate in the cab of drivers and passengers. They also have to meet the relevant national standards and regulations in automotive product design, as well as to adapt to social and cultural customs, train students in complex engineering design of vehicle engineering ability to comprehensively consider and analyze problems.

 

课程基本信息

二、教学大纲

1、课程目标（Course Targets）

1.1 教学目标

本课程内容围绕汽车设计中的人机工程学问题针对其设计原则、设计理论、设计方法和标准法规开展教学。采取教师主题引导式课堂讲授和有关汽车人机工程学总成的性能实验教学方式，着重培养学生一方面在设计车辆工程领域复杂工程问解决方案时，能充分考虑社会、健康、安全、法律、文化或环境等因素，全面考虑和分析问题的能力，另一方面在汽车产品设计中具有一定的人文社会科学素养、社会责任感，能够理解基本职业道德并能够在工程实践着遵守职业道德。

本课程达成如下业务能力培养要求：

1、通过本课程的学习，使学生了解车辆设计中除满足结构、强度、刚度等一般要求外，还必须充分考虑人体因素，包括人体尺度、心理因素、感知响应特性和生理特征，使车辆设计不仅要满足驾驶员及乘员对车辆的乘坐舒适性、操纵方便性、驾驶安全性方面的要求，还要满足驾驶员及乘员对环境的振动、噪声、视野、驾驶室内微气候等方面的要求，并符合相应的社会法律法规要求和文化习俗。

2、通过本课程的学习，能够具有一定的人文社会科学素养，使学生理解汽车产品设计目标中与人适应、与人协同的基本出发点，以及工程师在进行汽车产品设计时设法使产品满足人们对其在生理健康、心理舒适方面提出的需求之社会责任感，培养学生用系统科学的思维去理解人机环境功效最优、和谐统一、可持续发展等方面的意识。

1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求（Teaching Requirements）

教师要积极备课，明确课程目标；在课堂内进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力；对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。注重知识的拓展，并在课堂上加强思政教育。

通过理论知识教学，使学生对车辆设计中必须遵循的人机工程学基本原理有初步了解，了解有关概念、基本原理、基本方法及其应用的基础上，具有全面分析问题的意识和一定人文社会科学素养及社会责任感。通过实验教学培养学生动手操作能力，了解实验过程，具备工程实践基础。

成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。。

3、预备知识或先修课程要求（Preparatory knowledge or prerequisite course requirements）

学习本课程之前需先修汽车专业教育必修课程《汽车构造》。

4、教学方式（Teaching Methods）

表2 教学方法（与教学目标对应）

教学方法	对应教学目标
课堂教学 实验教学 课后作业	教学目标1：通过本课程的学习，使学生了解车辆设计中除满足结构、强度、刚度等一般要求外，还必须充分考虑人体因素，包括人体尺度、心理因素、感知响应特性和生理特征，使车辆设计不仅要满足驾驶员及乘员对车辆的乘坐舒适性、操纵方便性、驾驶安全性方面的要求，还要满足驾驶员及乘员对环境的振动、噪声、视野、驾驶室内微气候等方面的要求，并符合相应的社会法律法规要求和文化习俗。
	教学目标2：通过本课程的学习，能够具有一定的人文社会科学素养，使学生理解汽车产品设计目标中与人适应、与人协同的基本出发点，以及工程师在进行汽车产品设计时设法使产品满足人们对其在生理健康、心理舒适方面提出的需求之社会责任感，培养学生用系统科学的思维去理解人机环境功效最优、和谐统一、可持续发展等方面的意识。

5、实验环境和设备（Experimental Environment and Equipments）

汽车配光性能综合测试仪、试验暗室、机动车后视镜曲率半径测试仪、机动车后视镜反射率测试系统、机动车后视镜弯曲试验台、机动车后视镜撞击试验台、H点装置、驾驶室一部、量具一套等。

6、课程教学内容及学时分配（Course content and time allocation）

6.1 课程内容

第一章  绪论（2学时）

Introduction

教学目的与要求：

使学生了解人机工程学基本概念、发展简史及车辆设计中的人机工程学问题。

教学内容：

1.1 人机工程学基本概念及发展简史（1学时，了解）

Basic concept and brief development history of the Ergonomics (1 class, know)

1.1  机器设计中的人体因素（0.5学时，了解）

The human factors in machine design (0.5 class, know)

1.3  人机工程学的研究方法及其在车辆设计中的应用（0.5学时，了解）

Methodology and application of the ergonomics in vehicle design (0.5 class, know)

知识要点：

了解：人机工程学发展历史中几次著名的试验

理解：机器设计中需要考虑哪些人体因素，并能够灵活列举生活实例阐述

了解：人机工程学的研究方法、应用软件及其在车辆设计中的应用

 

第二章  车辆设计中的人体因素——人体尺度（2学时）

Human factors in vehicle design——Anthropometry

教学目的与要求：

使学生了解人体尺度与人体测量基础知识、人体测量数据的处理与应用，掌握百分位的概念，理解人体测量尺寸的修正和选用原则。

教学内容：

2.1  人体尺度、人体测量学和相关标准（0.3学时，了解）

Human body dimension, anthropometry and relevant standards (0.5 class, know)

2.2  人体测量数据的处理与应用（0.2学时，了解）

Processing and application of anthropometric data (0.5 class, know)

2.3  百分位的概念（0.5学时，掌握）

The conception of percentile (0.5 class, grasp)

2.4  人体测量尺寸的修正与选用原则（1学时，理解）

Principles of revision and selection of anthropometric dimensions (1 class, understand)

知识要点：

了解：了解相关人体测量的标准和关键人体尺度。

掌握：百分位的概念。

理解：人体测量数据的修正与选用原则。

 

 

第三章  汽车设计与试验用人体模型（4学时）

Human Model in Vehicle Design and Test

教学目的与要求：

使学生掌握H点的概念及其汽车设计用三维人体模型H点装置的结构特点和使用方法，了解汽车设计和试验用人体模型的种类及用途。

教学内容：

3.1  汽车设计用人体模型发展历史、种类、标准及二维人体模型（0.5学时，了解）

Development History, Types and Standards of Human Body Models for Automobile Design (0.5 class, know)

3.2  汽车设计用二维人体模型（0.5学时，了解）

Two-dimensional human body model for automobile design(0.5 class, know)

3.3  H点人体模型的种类、结构组成、标准、硬点、使用方法（2.5学时，掌握）

Type, structure, standard, hard point and usage of H-point human model (2.5 class, grasp)

3.4  碰撞用人体模型、人体数字模型（0.5学时，了解）

Human body model for crash and Human digital model (0.5 class, 了解)

知识要点：

了解：汽车设计与试验中常用的人体模型的发展历史及其种类

掌握：汽车设计与试验中常用的三维人体模型的基本构造和使用方法

 

第四章  车辆设计中的人体因素——人体感知响应特性（3.5学时）

Human factors in vehicle design——Human perceptual response characteristics

教学目的与要求：

使学生理解感觉与知觉基本概念和特征，了解主要人体感觉机能的特点，重点理解视觉盲区等视觉特性，了解人体生理学特性及运动觉和平衡觉特点，理解人体肌肉力学特性。

教学内容：

4.1  感觉与知觉的概念和基本特征（0.5学时，了解）

Concept and basic characteristics of sensation and perception (0.5 class, know)

4.2  人体各种感觉机能及其特征（2学时，理解）

Various sensory functions of human body and their property (2 class, understand)

4.3  人体生物力学特性（1学时，理解）

Biomechanical properties of human body (1 class, understand)

知识要点：

了解：了解感觉与知觉的概念和基本特征。

理解：理解视觉感知响应特性和人体肌肉力学特性。

 

第五章  驾驶员眼椭圆及其在汽车设计中的应用（5.5学时）

Eyellipse Application in Vehicle Design

教学目的与要求

使学生掌握驾驶员眼椭圆概念、理解汽车视野设计的基本原理，掌握并熟练运用汽车A柱盲区和后视野盲区校核方法。

教学内容

5.1  驾驶员眼椭圆及其定位方法（1学时，掌握）

Driver eye ellipse (1 class, grasp)

5.2  眼椭圆应用一：风挡玻璃刮扫面积及部位的校核（0.5学时，理解）

Eyellipse application1: windscreen sweeping area and parts verification (0.5 class, understand)

5.3  眼椭圆应用二：车身立柱盲区及车内后视镜视野校核（2学时，运用）

Eyellipse application2: blind zone of pillars and visual field check of rearview mirror (2 class, apply)

5.4  眼椭圆应用三：仪表板和遮阳带布置要求（0.5学时，理解）

Eyellipse application3: dashboard and sunshade layout requirements (0.5 class, apply)

5.5  汽车视野增强技术（1.5学时，理解）

Automotive vision enhancement technologies (1.5 class, understand)

知识要点：

掌握：驾驶员眼椭圆的概念

理解：驾驶员眼椭圆的测取、定位和用于风窗刮扫、仪表板和遮阳带设计方法

运用：应用驾驶员眼椭圆对车身立柱盲区和后视野进行校核

 

第六章  车辆仪表板及操纵装置设计（3学时）

Vehicle Dashboard and Operation Devices Design

教学目的与要求

使学生了解从人机工程学的角度如何选择车辆仪表、布置仪表板及操纵机构。

教学内容

6.1  视觉显示装置的类型及功用（1学时，了解）

The category and function of visual display devise (1 class, know)

6.2  仪表板的总体设计（1学时，掌握）

Instrument board overall design (1 class, grasp)

6.3  操纵杆钮件的合理布置（1学时，掌握）

The reasonable arrangement of operating lever and button (1 class, grasp)

知识要点：

了解：视觉显示装置的类型、功用及设计方法

理解：仪表板的总体设计

掌握：汽车驾驶室操纵杆钮件的合理布置

 

第七章  车辆的乘坐舒适性（2学时）

Vehicle Ride Comfort

教学目的与要求

使学生掌握乘坐舒适性的评价测试方法及驾驶座椅设计的人机工程学基本原理。

教学内容

7.1  乘坐舒适性及评价标准（1学时，了解）

Riding comfort and evaluation standard (1 class, know)

7.2  驾驶座椅设计的人机工程学原理（1学时，掌握）

The human engineering principle of seat design (1 class, grasp)

知识要点：

了解：人体坐姿的生理特点

掌握：驾驶座椅设计的人机工程学原理

 

第八章  驾驶室的微气候条件（2学时）

Cab Microclimate Conditions

教学目的与要求

使学生了解人体的热舒适性和驾驶室的微气候参数，掌握驾驶室微气候参数的控制和调节方法。

教学内容

8.1  人体的热舒适性感受与评价（0.5学时，了解）

Human thermal comfort and evaluation (0.5 classes, know)

8.2  微气候条件对人体的影响（0.5学时，了解）

The impact of microclimate conditions on the human body (0.5 classes, know)

8.3  驾驶室的微气候条件改进措施（1学时，了解）

Improvements to the microclimate conditions in the cab (1 classes, know)

知识要点：

了解：人体热舒适性主观感受与有效温度评价指标

掌握：驾驶室的微气候参数的控制和调节方法。

 

注：有关2018版《车辆人机工程》教学大纲课程内容的调整说明：

鉴于培养方案指定的课程总学时学分下调的要求，此外兼顾到同样与人机工程学理论紧密相关的汽车噪声控制和驾驶室声学设计内容，以及与人机工程学相关的汽车安全技术等内容与培养方案中开设的其他专业选修课程内容有相近和重复内容，故本次大纲做了内容整合，原有2013版课程大纲所列的“车辆噪声控制及驾驶室的声学设计（6学分）”章节和“汽车安全（4学分）”章节做了删除。相关内容可以到《汽车振动与噪声》、《汽车安全技术》专业选修课程中获得相关知识。

 

6.2 教学内容与教学目标对应关系：

表3 教学内容与教学目标对应关系

7、实验项目内容、学时分配、实验小组（Experimental project content, time allocation, group）

1. 实验目的与任务

1）了解国家强制性标准GB4599-1994汽车前照灯配光性能标准、GB17509—1998汽车和挂车转向信号灯配光性能；

2）了解国家标准汽车后视镜的性能和安装要求；

3）了解H点装置种类及结构

2. 实验教学基本要求

1）使学生了解汽车前照灯、信号灯等性能的测试方法。

2）掌握汽车后视镜反射面曲率半径的测定方法、反射面的反射率的测定方法、撞击试验方法及抗弯曲试验方法。

3）掌握利用H点装置确定座椅调节范围的基本方法；

3. 实验教材或指导书

《车辆人机工程试验指导书》

4. 实验项目一览表

表4 实验项目一览表

序号	实验项目	内容提要	实验 类型	学时 分配	主要仪器 设   备	实验 地点	考核形式
1	车辆灯光性能实验	通过车辆灯光性能试验掌握国标规定的灯光测试方法	验证性	1	汽车配光性能综合测试仪、试验暗室。	汽车拖拉机实验室	实验报告（或作业）、实验操作情况
2	汽车后视镜性能实验	通过汽车后视镜性能试验，掌握汽车后视镜反射面曲率半径的测定方法、反射面的反射率的测定方法、撞击试验方法及抗弯曲试验方法。	验证性	1	机动车后视镜曲率半径测试仪、机动车后视镜反射率测试系统、机动车后视镜弯曲试验台、机动车后视镜撞击试验台	汽车拖拉机实验室	实验报告（或作业）、实验操作情况
3	H点装置的应用	利用H点装置确定座椅调节范围的基本方法；	设计性	2	H点装置；驾驶室一部；	汽车拖拉机试验室	实验报告（或作业）、实验操作情况

8、 考核要求、考核方式及成绩评定标准（Assessment Requirements, Assessment Methods and Achievement Criteria）：

8.1考核方法

表5 考核方法（与教学目标对应）

 

8.2考核标准

表6 考核标准

8.2成绩评定

（1）课程作业

采用5分制。由教师根据三次课后作业的实际完成情况，给出成绩。

（2）课程实验

依据实验报告完成的认真程度和数据准确性评定，按百分制给分，折算为5分制。折算规则：优≥90、90>良≥80、80>中≥70、70>及格≥60、不及格＜60。

表7《车辆人机工程》课程实验评分标准

（3）成绩评定

本课程考核性质为考查，综合考虑作业和实验环节的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：

总成绩=课程作业3次（60%）+实验报告（或实验作业）（40%）=100%。

注：无实验成绩，总成绩为不及格。