汽车仪表板设计方法及结构分析

刘建兴 张亚雄 杨建松 赵春亮

诺博汽车零部件（天津）有限公司 天津市 300462

摘要：随着汽车工业的发展,现代汽车的各种机构日趋复杂,附属装置也日益增多,为了使驾驶员更多更迅速地掌握各种机构和装置的状态,以便更有效地控制汽车,使其正常地工作,汽车仪表板作为现代汽车的信息中枢显得越来越重要,并伴随着汽车电子技术的发展而快速发展。本论文针对汽车仪表板的设计进行研究。

关键词：汽车仪表板；设计工艺；整体优化

前言：汽车仪表板是驾驶员与车辆进行信息交流的重要接口和界面,它为驾驶员提供其所需的信息。作为汽车内部重要的“可视性”部件,仪表板造型美观的汽车对消费者有很大吸引力。为了增进仪表板造型的美观,就要求使用性能可靠、制造成本低易于形成复杂形状的材料,而且要在色彩的选择上下足功夫。随着汽车交通的发展,汽车事故的增多,为驾驶员打造舒适、安全的驾驶环境显得尤其重要。因此仪表板除了必备的功能外,必须具有人机关系的协调性,符合人机要求的仪表板,驾驶员操纵更加舒适、简洁、安全。作为汽车设计中的核心部件，仪表板设计的优化对提高汽车的质量和整体视觉效果极为重要。

1、汽车仪表板的分类

汽车仪表板根据使用材料的不同可以划分为两种类型，即软质仪表板（骨架、表层、缓冲层）、硬质仪表板。软饰仪表板的不同构成部分，所使用的制造材料也会有所不同。如果是轿车的仪表板，所使用的制造材料通常为聚氨基甲酸酯、聚丙烯塑料、ABS塑料聚合物等等。硬质仪表板在结构设计上简单，所采用的制造工艺为注塑成型，并不需要表皮材料。通常大型车辆的仪表板会采用硬质仪表板。随着新的科技成果用于汽车仪表板设计中，一些汽车会采用钢质仪表板。这种仪表板为冲压成型的钢板焊接而成，进行涂装后安装在汽车上。美观起见，钢质仪表板的外层都会包上一层皮革。根据汽车仪表板的使用功能以及不同的车型对仪表板的用途有所不同，汽车仪表板还会根据汽车需要组装为不同形式的仪表板，诸如软包的仪表板、木质的仪表板，都是根据车型设计。

2、汽车仪表板的性能需求

汽车运行中通过操作仪表板完成汽车的各项功能，所以，仪表板被安装在汽车空间中较为特殊的位置，便于驾驶员在汽车行驶过程中完成各种控制操作。由于仪表板所处汽车空间位置关乎到汽车的美观，因此，在进行仪表板设计中，为了满足其性能需求需要优化设计。首先，在汽车仪表板材料的选择上，要从健康的角度考虑使用低污染材料，特别是含有有毒化学成分的材料要杜绝使用。其次，汽车仪表板的结构设计要具有良好的稳定性。从仪表板安装的位置来看，由于阳光照射以及汽车的发动机散热，都有可能导致环境温度升高而引起仪表板的结构变形，因此，要在仪表板结构设计上，注重单元结构空间设计，保证结构稳定。在此，为了保障仪表板在汽车运行中能够稳定运行而不会受到冲击，需要仪表板具有良好刚性、足够的强度，能够支撑仪表板上各种设备的负荷。

3、汽车仪表板的设计

汽车仪表板的设计主要包括仪表板的面板设计、仪表板的仪表面罩设计、仪表板的仪表布置设计和仪表板的操纵按钮布局设计等等。

3.1 汽车仪表板的面板设计

汽车仪表板需要在驾驶员目视范围内，并保证汽车在行驶中能够及时观察，因此，汽车仪表板的面板要在驾驶员的目视距离500毫米至700毫米之间。这个目视距离符合中国人的身材特点，是结合多年的汽车仪表板的面板设计经验的结果而确定下来的。目视距离550毫米至580毫米之间是最佳目视距离。由于驾驶员对汽车仪表板的面板是俯视观看，因此，面板设计中，要考虑到最佳平面夹角，使得驾驶员在观看仪表板的时候，不会被方向盘等所遮挡。通常在平面夹角设计上，仪表板的表面、仪表板中心和眼球的连线要呈现直角，而驾驶员的视线与仪表板平面之间的角度为30度，这种设计是最为合理的。

3.2 汽车仪表板的仪表面罩设计

汽车仪表板的仪表面罩的设计中，要充分考虑到其所发挥的功能。汽车仪表板的仪表面罩是将仪表板盖住，以避免灰尘落入到仪表板的内部，起到了防护的作用。根据仪表板的整体结构对仪表面罩进行设计，不仅要充分考虑到汽车仪表板在汽车驾驶室中的空间位置，外形设计，还要考虑到驾驶室中的光线照射情况以及仪表面罩的反光强度是否会刺激到驾驶员的眼睛而干扰驾驶员对路况的判断。通常汽车仪表面罩为直立结构设计，内凹曲面的外观设计，这样可以防止阳光照射到仪表板上而反光。

3.3 汽车仪表板的仪表布置设计

汽车仪表板上面存在盲区，因此，对仪表的布置要具有科学性，以避免对驾驶员的操作造成不良影响。驾驶员在驾驶汽车的过程中，对仪表的观看率是最高的，因此，要设计到容易观看的位置，确保不会影响驾驶员的正常驾驶。在汽车仪表板上进行仪表布设，要对盲区所在位置以及盲区的范围都要加以确定，根据仪表的使用频率确定仪表安装位置，以使仪表的功能得以充分发挥。只有当驾驶员对仪表指示以准确观看，才能够确保行车安全。

3.4 汽车仪表板的操纵按钮布局设计

汽车仪表板上操作按钮布局的设计，需要根据驾驶员的操作按钮频率进行合理设置。对于操作频率较高的按钮，就需要安排在驾驶员可以快速而准确地触及到的位置，便于驾驶员准确操作；如果是不常用的按钮，安排在距离驾驶员较远的位置即可，以提高驾驶员的按钮操作效率。

3.5 汽车仪表板的杯托设计

杯托的设计，应首先评价杯托对杯子的容纳性，但还要考虑驾驶时杯子不能倾斜或掉出；能有满足这两点才能说明人机工程设计的较为完善。杯托的设计容积尽量要大，但是设计的如果过大，直径超过90mm，占用的空间就太大，而且影响内饰的整体造型。因此一般设计目标值是80mm，并且可以设计一些卡夹来固定杯子。使杯子在颠簸的过程中不失去稳定性，深度不易过深，否则取出不方便，考虑与便携式圆筒烟灰缸的通用性，一般深度不超过70mm。

3.6 出风口的设计

空调出风口通常有两种结构形式,一种是叶片形式的,叶片可以上下调节出风口角度,另外一种足通过旋转来调节出风角度。无论采用哪种结构形式,都必须满足:出风口向上调节至最高点,要吹到驾驶员和乘员的眼点,向下调节至最低点,要吹到驾驶员和乘员的H点。

两侧出风口的布置也要满足,驾驶员侧出风口向上调节至最高点,要吹到驾驶员的眼点,向下调节至最低点,要吹到驾驶员的H点,副驾驶侧出风口同驾驶员侧一样。仪表板的左右两侧出风口要对左右调节位置进行校核,水平调节应吹过人体的中心线。

3.7反光的校核

一个美观大方多仪表板会有很多的装饰件,但这些装饰件都会反光,所以必须要对这些零部件进行校核,例如,组合仪表、DVD显示屏、仪表板上部光亮件在前风档的上投影等,这些反射光线都会影响驾驶员的视野,容易造成驾驶员驾驶疲劳,影响行车安全。国内和欧美一些国家都出台了法规,所以反光校核是必要的,首先是组合仪表的反光校核,首先将前风档上黑边与组合仪表罩边缘的连线,延长到与组合仪表相交的位置,驾驶员应看到组合仪表的区域之外,太阳光不能反射到驾驶员的眼里。按照上述布置,组合仪表位置合理,反之不合理,应按照总布置的要求重新布置。

仪表板的上部要避免出现以下几种情况：镀铬件等镜面反射较强的件、仪表板本体表面大的颜色变化、大的纹理变化及大的造型变化，镜面反射较强的件会在前风挡上形成投影，影响驾驶员的行车安全及架势舒适性。

结语：综上所述，随着人们生活质量的提高，汽车需求量有所增加。现代的人们不仅对汽车的性能提高要求，也更为注重汽车美观度。汽车仪表板作为汽车的主要部件，发挥着功能性、安全性，同时还具有装饰性。

参考文献：

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