汽车仪表板中的人机工程设计

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汽车仪表板中的人机工程设计


一、汽车仪表板
仪表板是汽车操纵显示的集中部分。其上部有各种仪表及操纵开关，是汽车操纵中心。设计上较好的仪表板是驾驶员能感到方便舒适，反之还可能影响驾驶员和乘员的安全，仪表板设计已成为汽车车身设计的一个重要组成部分。
仪表板总成也叫仪表盘总成，它是汽车上主要内饰件，它壁薄，体积大，上面开有很多方孔、圆孔等仪表孔，且结构形状十分复杂；仪表板是全车操控与显示的集中部位。  
   仪表板作为汽车内部可以看得到的最大，最复杂的零件之一，一直是新设计方法和新材料的首选目标。同汽车一样，仪表板也因安全特性、美学要求、附加功能及其他发展趋势的综合要求而不断创新。 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区和乘用功能区两部分。驾驶操控区即主仪表区，指操控车辆行驶的有关功能区，一般集中在转向盘前面，如行车仪表、灯光开关、刮水器开关等；乘用功能区即副仪表区，指空调旋钮、音响控制、储物盒等，一般集中在仪表板的中部及右部。
最近，由于碰撞保护要求更为严格，仪表板上也采取了增强的结构。目前，在许多情况下。仪表板的基础结构已经对汽车车身扭力强度由一定有影响。通过膝垫，杂件箱门及附加的驾驶员成员安全气囊的一体化赋予关键的安全功能。随着仪器及电子设备数量的激增，如从气囊感应器到导航系统刀剪短的HVAC控制以及高级音响系统，仪表板也变得更为复杂。通过对噪声和内部温度的控制，仪表板也能改善内部环境质量，并且通过色彩、织物、吉装饰使视觉上达到协调。
汽车仪表板的结构和用材多种多样，但基本上可以分为硬质和软饰仪表板两大类。硬质仪表板结构简单，主题部分为同一种材料构成，多用于栽种汽车及客车，一般不需要表皮材料，采用直接注射成形。软饰仪表板由表层、缓冲层和骨架三部分构成使用多种材料构成。常用词奥皮材料有PU、PP、ABS/PVC合金等，多用于轿车。此外，还有钢板冲压成型再焊接，涂装制造的钢质仪表板；钢质仪表板外层包覆人造革后制成的丰软化仪表板；木质仪表板等.
仪表板总成好似一扇窗户，随时反映出车子内部机器的运行状态，同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象，是轿车车厢内最引人注目的部件。可以这样说，仪表板总成既有技术的功能又有艺术的功能，它反映出各国轿车制作工艺和风格上的差异，是整车的代表作之一。
现代轿车的仪表板总成一般分成两部分，一部分是指方向盘前的仪表板和仪表罩及平台，另一部分是指司机旁通道上的副仪表板。其中仪表板是安装指示器的主体，集中了全车的监察仪表，通过它们揭示出发动机的转速、油压、水温和燃油的储量，灯光和发电机的工作状态，车辆的现时速度和里程积累。有些仪表还设有变速档位指示，计时钟，环境温度表，路面倾斜表和地面高度表等。按照现时流行的款式，现代轿车多数将空调，音响等设备的控制部件安装在副仪表板上，以方便驾驶者的操作，同时也显得整车布局紧凑合理。
    随着现代科学技术的发展，轿车仪表板用电子显示技术代替传统的机电式模拟仪表已成为发展的趋向。电子显示技术也就是薄型平面电子显示器技术，利用这种技术做成的汽车平面仪表板显示数字及信息，十分清晰明了，使驾驶者在开车的同时，仍然可以清楚地看到仪表数字及其它信息的变动。目前，平面仪表板主要采用真空萤光管显示、液晶显示、电致发光显示和高压驱动器集成电路等技术，具有测试反应速度快、指示准确、图形设计灵活、数字清晰、可视性能好、集成化程度高、可靠性强、功耗率低等优点。例如有些平面仪表板的速度里程表采用全数字集成电路，既提高了测试精度，又可将数字信息输入计算机内，实现了车速与里程的数据分析，使汽车具有更多的自控功能。其它如转速表、电压表、燃油表、油压表和水温表均采用线性集成电路，方便配接各类电子传感器件。
    轿车仪表板总成在车厢里处于中心的位置，非常引人注目，它的任何疵点都会令人感到浑身不舒服，因此汽车制造商是非常重视轿车仪表板总成的制作水平，从制作工艺上可以表现出制造公司的设计与工艺水平，从装饰风格上可以表现出这个国家或地区的文化传统。一种成功的轿车仪表板总成，既要融入轿车的整体，体现出它是轿车不可分割的一部分；又要体现出轿车的个性，使人看到仪表板就会想到车子的形象。正因如此，轿车仪表板总成的装饰材料是比较讲究的，一般轿车的仪表板总成是用PP(聚丙烯)材料做蒙皮，有些高级轿车的仪表板则是用真皮做蒙皮，令人感觉到一种华贵的气派。
二、汽车设计中的人机工程学
人机工程学是从二十世纪五十年代开始迅速发展起来的一门新兴边缘学科，它在各国的叫法不同，而各界人士对其定义也不尽相同，国际人机工程协会对其下了这样的定义：“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学，生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；以及在工作中，家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率，人的健康，安全和舒适等问题的学科。
1.车辆设计和使用的人机工程问题：
在驾驶员——车辆——环境系统中，驾驶员是人机工程学研究的核心对象，随着机动车辆用途的日益扩大，形态的日益多样化，功率和工作速度的不断增长，自动化程度的不断提高，形式道路和交通环境条件的日益复杂化，驾驶员的工作越来越重，复杂，因而对改善驾驶员劳动条件的要求越来越迫切，这就使得机动车辆设计和使用中人机工程学的重要性更为突出。
人与机器共同工作，人有人的特性，机器有机器的特性，要设计出能最大限度与人协调工作的机器，就要充分研究两者的特性，才能设计出良好的人机界面。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导机器产品的设计，主要是人和机器之间的界面设计。其中与汽车设计相关的主要有:
1）基于人体感官的界面设计例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。交通标志的设计也应该采用大多数人能明辩的颜色和不易产生错觉的形状。
2）基于人体形态的界面设计
    不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很难的。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。例如司机在驾驶汽车的时候采用坐姿，坐椅的设计要符合人体骨骼的最佳轮廓，仪表的布置应在易于看到的地方，操纵杆/板的位置要在人体四肢灵活运动的范围内。
    3）基于力特性的界面设计
    人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方20度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。人体在不同的姿态使用不同的肌肉群进行工作，动作的灵活性、速度和最高频率都不相同，例如腿的反复伸缩具有较低的频率，而手指则可以用较高的频率进行敲击。因此，对应不同的操纵频率应采用不同的动作方式来完成。
4）基于人脑特性的界面设计
    人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直是热门的论题。无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者认路、换档、避碰……。最近在东京国际车展上展出的丰田POD概念车，还能记录车主的生活和驾车习惯，以便向车主提供更加贴心的服务
2.人机工程学在汽车内室领域中的实际应用
近年来，轿车作为高档消费品，已逐渐走入了中国人的日常生活中。人们在购车时，除了注意汽车的款式、性能之外，对汽车内室的设计与装饰也比较关心。而汽车内室设计的成功与否，很大程度上取决于对“人机系统工程学”的合理应用。 “人机系统工程学”（简称“人机学”）是一门以满足工业产品设计需要为主，以人与环境为研究对象的学科。它的应用领域比较广泛，现在就其汽车内室领域中的实际应用作一下探讨与分析。
一、汽车乘坐性与相关的人机关系人们在乘坐汽车时，首要需求就是生理上的舒适感觉，要满足这一需求，直接取决于座椅设计的合理性。而座椅要想设计的合理、科学，就必须按照人机学的理念进行设计。我们知道，人在坐下时，各个生理关节，如肘、腕、膝关节等，都有各自的活动限值或叫做生理角度。 A1 20°~30° A2 95°~120° A3 95°~135° A4 90°~110° A5 10°~45° A6 80°~120° A7 170°~190°）合理的设计座椅，以确保人在自然的坐姿情况下，各生理关节处于舒适状态，成为座椅设计的关键。另外，不同地区、国家、种族的人具有不同的身高、体重与身长比例，所以在设计上会根据不同的情况在座椅的比例上做出调整。
在实际设计中，汽车设计师巧妙的利用了统计学规律，将人体尺寸按男女及大小数值分类（5%、50%、95%），并且将人体按上述统计规律规范出一种模拟工具“2V H点人体样板”及“30RAMSIS人体模型”代替“人”的真实活动来进行布置与设计。随着时代的发展，紧密围绕着乘坐舒适性这一主题，并结合人的生理机能及操作需求考虑，现代汽车的座椅设计在功能上已做了很大提高和调整。1 可调高度及角度的靠枕 2 可移动的肩部缓冲垫 3 电动式角度调节机构 4 矫形靠背 5 宽度可调式座椅 6 前后可调式软垫 7 滑动部位 8 气动式支撑 9 座垫暖风（选装）
二、汽车的驾驶性与相关的人机关系驾驶员驾驶汽车既用眼又用手，还需用脚。所以涉及了驾驶员的视野、手操作范围及脚活动范围。同时，也涉及了仪表板、中控板、方向盘、脚踏板等机构的设计。（一）视野性驾驶员在驾驶过程中，80%的信息来自视觉。可见，视野性对汽车驾驶的重要性。涉及与视野有关的人的生理机能就是眼的生理视角。我们知道人在观察事物时，是靠转动眼球与头部的扩大其视野的。“自然转动”时，人无不什么舒适感。而“勉强转动”时，眼睛和头部都会明显的不适。这些现象将都是在汽车设计中与视野有关的部件时的重要参考。驾驶员眼睛的位置是怎样定位的？这原本是很复杂的问题，但汽车设计师又是利用统计规律将千变万化因人而异的，眼睛位置的分布规律规范出一椭圆形球体，即国际标准所规定的“眼椭圆”。这一模板解决了汽车驾驶员的眼睛定位设计问题，从而使汽车的仪表板设计、前风窗边界线的确定及刮扫面积，除霜面积的确定，还有方向盘盲区的校核等，都有了可靠的视点依据。
（一）驾驶员的手伸及范围驾驶员在进行驾驶操作时，需要对各种控制机构进行操作，而这些控制机构的安装位置必须在驾驶员的手能伸及到的界面之中。这也就是汽车标准中所说的“驾驶员手伸及界面”。其定义是“驾驶员在汽车行驶中，身系安全带，右脚支撑在加速器踏板是重点上，一支手握方向盘，而另一支手所能伸及的最大空间廓面”。该标准给出了不同驾驶室的综合因子G值及不同男女驾驶比例的手伸及界面的具体数据。这将对有关的各控制构件的定位起到规范的作用。
（二）操作系统及信息传达系统的人性化因素
1．方向盘（1）方向盘的空间定位应适于各种身材的驾驶员的需要，即：方向盘可高可低，可近可远，可因人而异。再加上座椅的可调性，这即保证了各种体态的驾驶员的操作方便性与进出的灵活性。（2）方向盘的造型经历多年的变化发展，由多样化趋于少数的几种，如π型（奥迪A6、别克凯越、本田雅阁等）如T型（马自达6）而前者在中高级轿车中更为多见，其优点是： a． 在汽车正常行驶时，驾驶员搭 手位置适宜并且很方便； b． 转弯行驶时，支撑点多，效率 高； c． 布置在方向盘中部两侧的各种开关 接近性好。
2．仪表盘仪表盘是诸多信息的反馈中心，如车速、油量、水温、里程等各种参数。（1）仪表盘的空间布置应在驾驶员的最佳视野区域内（水平线下30度角范围内）。方向盘在仪表板上所造成的盲区不得遮挡仪表盘的视野；（2）仪表盘中的文字、数学、标识应易读、易懂，当然这也与视野、标识的大小、形状及颜色都有关系。在这方面，大量的人机实验数据对具体的设计予以了极大的指导性帮助。（3）为了便于夜间驾驶，仪表盘中应设有夜明装置。
3．操作控制开关部件随着“以人为本”的设计理念在设计师的设计意识形态中的不断加深，汽车室内的操作控制部件的布置与造型的人性化特点也日趋成熟。（1）汽车室内的控制操作构件大部分都分布在仪表板与中控板上。其定位布置都是以人的生理需求及功能需求而安排的。如：通风格栅 多布置在仪表板中的中部与两端，位置居高，进入车内的新鲜空气或冷暖气流易被乘员所感知。而在行驶中使用频率较高的音响系统多居于中控台的中部，驾驶员手伸距离较近，使用便捷。使用频率较低的空调系统旋钮则多居中控板的下部。（2）操作设备造型的变化操作部件的外型越来越趋于有机形态，它们与人手的接触表面变得越来越柔和、平滑，曲线流畅自然，有的甚至被特意塑造成一种“人留痕迹”的形态，这些都体现了设计师对人的关爱与呵护。键盘式开关用的较多，那是因为它便捷、准确、省力（多用于音响及灯开关系统中）。旋转式旋钮，常在分级调量系统中使用。这是由于功能之所需，如空调系统。
三、汽车室内空间布局与相关的人机关系从人的生理与心理及操作的需求出发，人们希望车内空间宽敞而明亮，舒适而高雅。可实际上，由于受到汽车的总体设计指标与多方性能的约束与限制，所以只能通过理性的策划与艺术手法的烘托争取到最佳的“人为环境”。
（一）车内实际空间的策划与人的生理需求为了保证驾驶员的操作空间，乘员的乘坐空间及其肢体的基本活动空间，有些空间尺寸是必须给予保证的。例如： a．为了保证驾驶操作上的自如，需要在方向盘侧端与门之间留有120~130mm的距离，在方向盘与仪表板之间留有120~170mm的距离。 b．为了保证驾驶员与前排乘员的安全，则需要在高架控制箱与乘员头部的运动轨迹之间留有100~150mm的距离。 c．为使乘员腿部有活动的空间，并安放扶手，在座垫侧边缘与门护板之间留有80~100mm的间隙。以上这些都是汽车的内部布局当中必须保证的前提条件。汽车室内空间由于受到汽车外型的制约而被限制在一定空间内，所以千方百计的向往争取空间，这是汽车室内布局的一个重要原则。
（二）车内的装饰风格策划与人心理因素的需求艺术空间应该是主题明显、格调统一的装饰空间。而且还应该是具有内涵和人文意识的精神世界，为达到这一具有较高难度的水准，设计师则巧妙的利用了艺术表现的诸多手法以满足人们的心理需求，这其中色彩与材料的因素起到了举足轻重的作用。
1．色彩汽车室内的色彩对人的心理感受影响是很大的。根据研究表明，色彩心理是人对客观世界的主观反映，不同波长的光作用于人的眼睛，在产生色感的同时也会引起心理上和生理上的变化，如红色能使人感觉温暖，但看的时间过长又会心生烦躁，不同的色彩带来的色彩情感也尽不相同。色相 色彩心理白 纯洁 神圣灰 平凡 稳定黑 严肃 冷静红 热情 危险橙 甜美 华丽黄 明快 希望绿 和平 安全青 无限 理性紫 冷淡 雅致茶 朴素 古朴 另外，给人以不同心理感受的色调可以用于不同的汽车类别，例如：明调、暖调——给人以亲切、欢快的感觉，比较适合于旅游车、家用车；冷调、暗调——给人以冷静、严肃感，这种调子适用于公务用车或载重车与工程车；灰调、温调——给人以从容、高雅之感，比较适合高档轿车，但由于这种调子极具亲和力，被广大群众所喜爱，所以被普遍采用。
2．材料材料在汽车室内设计当中除了有其自身的功能性外（如特定的地方必须使用特定的材料），还有影响乘客心理感受、满足乘客心理需求的特定价值。不同的材料会给乘客带来截然不同的心理感受 名称 属性金属 冷峻 理性 现代感磨砂塑料 温暖 亲和 高质量感皮革 豪华 舒适 弹性织物 透气 亲切 柔和 温暖胡桃木 高贵 华丽 古色 古香在设计汽车内部时，应根据人的心理特点采用不同的材料，形成比较合理的肌理对比，会使乘客与驾驶员得到极大的心理慰籍感。色彩、材料、造型三者有机的结合起来会形成各种各样的汽车内饰风格，有的时候在整体风格相近的情况下也会因色彩与材料的细小差别给人带来心理感受的微妙变化，尼桑“兰鸟”与奥迪A6的两款轿车的室内局部，两车都是极为典雅、气派的中高档轿车，同样采用温暖的米色皮革围成的室内环境形成一种温暖的家居感觉，同样是选用了桃木作为装饰件，同样选用了镀铬的金属件（如门内手柄），但是由于奥迪A6所选皮革为具有明显皮革纹线并色彩稳重“巴伐丽欧”真皮与红褐色桃木相嵌，而尼桑“兰鸟”是浅米色细纹皮革及朱红色的桃木相配，这样前者显得庄重而内敛，而后者则显得华丽而张扬，其中的精神内涵有着明显的不同，这就是色彩与材质变化带来的奇妙之处。当今汽车的工业发展日新月异，汽车市场的多样化和个性化发展趋势将对汽车的设计带来新的挑战，而“人机系统工程学”这一科学的应用也将更为广泛与深入。
3.目前，车辆工程领域的人机工程问题可大致归纳为如下八个主要方面：
（1）        机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化区域
（2）        机动车辆的行车安全性及车内乘员的人体保护技术
（3）        机动车辆乘员的乘坐舒适性
（4）        机动车辆的噪声控制
（5）        机动车辆内小气候环境的宜人化控制
（6）        机动车辆驾驶员的驾驶适宜性
（7）        机动车辆的道路交通适应性
（8）        人——车——路系统的综合优化
机动车辆上使用最普通的视觉装置，目前主要还是各种仪表和信号灯
三、汽车仪表板设计
一、一些关于仪表板设计的说明
汽车仪表板应具有以下特点：
（1）        有足够的强度刚度，能承受仪表、管路和杂物等的负荷，能抵抗一定的冲击
（2）        有良好的尺寸稳定性，在太阳光辐射和发动机余热的高温下不变形，不失效，不影响各仪表的精确度。
（3）        有适当的装饰性，格调优雅，反光度低，給人以宁静舒适的感觉
（4）        耐久性， 耐冷热，冲击，耐光照，使用寿命十年以上
（5）        制造仪表板的主要原料与辅助材料均不得含镉等对人体有害的物质
（6）        不允许长生使窗玻璃模糊的挥发物，应有适当的装饰性，反光度低
（7）        软质表皮在常温下破损时，应韧性断裂， 不应脆性断裂，即要求制品破损时不允许出现尖状锐角
（8）        耐汽油、柴油和汗液的腐蚀
汽车仪表板的使用要求与技术指标：
仪表板是汽车上主要的内饰件之一，在强度上要求能承受各种仪表和音响设备以及管线接头的负荷，并能耐前挡风玻璃投过来的太阳光辐射和发动机散热引起的高温。从安全角度出发，要求仪表板具有吸收冲击能，防眩和难燃性能。
汽车仪表板产品设计的特点：
1．        设计简单化
降低成本及提高生产率的竞争压力均促使整车制造厂把注意力集中在仪表板上。这是由于仪表板的复杂性以及尺寸原因而决定的。通过合并零件而快速装配可明显降低成本。问题是在保持或提高仪表板性能的同时如何实现最佳简化设计。
2．        实物样件较少
汽车设计的样件阶段在汽车开发循环中是最漫长，最昂贵的阶段。在加速开发新车型的压力下，整车制造厂正在寻求一种既能保留原有性能又能减低样件阶段时间的方法。了达到这一目的，整车制造厂正在采用数学、计算机辅助制造工程CAE等工具，利用有限元模型来替代制作零件的整个实物实验。
3．        降低质量
在增加燃油经济性，汽车可行驶里程的压力下，以及必需更严格遵守CAFÉ标准的情况下，整车制造厂应在整个生产线上降低零件质量。
4．        安全性较大
安全性问题促使使用更韧性的材料，爱碰撞时，要求材料能较好的吸收能量，同时也仪表板材料因脆而造成裂口的问题。因而要求仪表板零件有较高的模数以便在侧撞时能提供扭力强度并且要达到较高NVH目标。
5．        噪声震动与行驶不平顺性NVH减低
用户要求整车制造厂把降低噪声做为总体质量和价值的一个主要方面
6．        美学效果提高
用热塑性工程塑料制作的汽车仪表板零件中平面形态较好，在提高美学方面可提供较多选择。
7．        热塑性较大
目前，汽车在尖锐的前角上使用了大量的玻璃，这些增强玻璃增加了对太阳能的吸收，可使车内部温度急剧上升，根据仪表板是否进行填充，仪表板上不所有区域及保险带其他区域要求使用热变形强度范围在100~120度的材料，而仪表板的下部对拉要求略微小一点，热变形温度在85~90度范围。
仪表的功能大体上可分为五类：
（1）读数用仪表   它指示各种参数和状态的具体数值，要求认读迅速，准确，其中以数字显示为最优，较常用的圆形指针仪表次之。
（2）检查用仪表   它指示各种参数和状态是否偏离正常位置，要求突出指针位置，使之清晰显眼，以指针运动式仪表为优，因为操作者一眼便可看出指针偏离正常位置的情况，其设计要点是要引人注目，为此在指针偏离正常位置的同时，可使仪表内部照明的颜色或亮度呈现一个明显的变化。
（3）警戒用仪表   它指示各种参数和状态是否处于正常范围，它所示的范围一般为正常区，警戒区和危险区。
（4）追踪示仪表   目的：通过人操作使机器系统按照人所要求的或环境所限的动态过程工作。
（5）调节用仪表   指示操作装置的调节量。
显示分为三类：
（1）        指针式仪表
（2）        数字式仪表
（3）        图形式仪表
仪表的刻度盘：
刻度盘的形状常有：圆形，半圆形，直线形，扇形。

模拟式仪表刻度盘形式
按刻度盘与指针相对运动情况，有指针运动而刻度盘固定，刻度盘运动而指针固定以及二者都运动的三类，最后一类用的极少，圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度盘，水平直线形优于竖直直线形
开窗式仪表呈 的刻度少，认读范围小，视线集中，认读时眼睛移动的距离短，因而认读越迅速，准确，效果好。
刻度盘大小，与其刻度标记数量和观察距离有关，当刻度盘尺寸增大时，刻度，刻度线，指针和字符都可随之增大，这样可提高清晰度，但却使眼睛的扫描路线变长，不利于的准确度和速度，同时也使安装面积增大，布置不紧凑，因此，刻度盘尺寸过大或过小都不宜，应取使认读效果最优的中间值，通常，刻度盘认读效果最优的尺寸是其对应的视角2.5度~5度范围内，只要确定了操作者与显示装置间的观察距离，就能据此算出刻度盘的最优尺寸。
应当注意，设计开窗式仪表时，为了有利于认读，应当使刻度盘无论转到什么位置，都能在观察窗口内至少看得到相邻两个刻度有数字的刻度线。
刻度盘上刻度线间的距离称为刻度，刻度的大小可根据人眼的最小分辨能力来确定，人眼直接读数时，刻度的最小尺寸不应小于0.6~1mm，一般宜在1~2.5mm间取，必要时取4~8mm但最小不得小于0.6mm。刻度盘上的分度单位和刻度线大小与观察距离、度盘大小、形状、材料等因素有关。
刻度的最小值还受所用材料的限制。刻度大小要适宜，大小不利于人度，读数的准确度和速度都低，太大则使刻度盘尺寸正大，不但不经济，而且也使认读效果降低
刻度线一般分为三种，长，中，短刻度线
刻度盘上刻度值的传递顺序为刻度方向，其形式没有刻度盘类型的不同而不同，一般都是从左到右，自上而下或顺时针方向，刻度值的标数应取整数，避免采用小数或分数，标数进级系统的选用应遵照以下原则：
1、        最小刻度的标数进级应与读出精度相适应
2、        当仪表刻度同时具有大刻度，中刻度，小刻度三级时，各级刻度的标数进级系统应相互兼容
3、        同时使用多个仪表时，相同功能的仪表的标数进级系统应当一致
4、        带有小数的刻度标数，小数点前的“0”应该省略
仪表的字符要求：
对字符要求简单醒目，因此宜多采用直线和尖角，加强各字体本身特有的笔划，以突出“形”的特征，避免采用草体及装饰体，
字符的大小，在便于认读和经济合理的前提下，字符应尽量大一些，字符的高度通常取为观察距离的1/200，并可按下式近似计算H=Lα/3600 H-字符高度L-为观察距离α-为人眼的最小视角
字母，数字的宽度和笔划粗细，采用下列可获得较好的认读效果，拉丁字母的高宽比为5：3，数字3：2，笔划宽度与字符高度之比为1：8~1：6
照明情况和背景亮度对字符粗细有重要影响，低照度、字符与背景的亮度较低，观察距离比较大，字符较小以及黑色字符至于发光背景上的情况，字符宜粗，笔画宽度对字符高的比值可取一比五到一比六；黑底白字且亮度对比较大，照度较高及发装字母置于黑色背景上的情况，字符可细，笔画宽时，字符高的比值可取为一比十道一比十二甚至更小。一般情况则去折中数据，笔画宽队字符高的比值可取一比八左右，
指针设计：
指针的设计应适合人的视觉特征，以提高读书的速度和准确性，指针设计的人机工程学问题，主要包括指针的形状，大小颜色零点位置 及指针与仪表的关系等内容。
指针的形状要简单明确，不要有装饰，指针从尾部头部 肩 中间等宽等狭长三角形的形状为好。
指针针尖宽度应与最短刻度线等宽，或等宽于刻度大小的 倍。若针尖宽度小于最短刻度线宽度，则指针在刻度线范围内的移动不易看清。指针针尖宽度最好设计成正好等于一个内插单位，以利于借助针尖宽度来帮助内插读书的估计指针长度要合适，针尖不要覆盖刻度线，一般离开刻度线记号1.6 mm左右。
指针形状要单纯、明确、不应有装饰，指针以尖顶、平尾、中间等宽或呈狭长三角形为好。
指针的颜色应与刻度盘有鲜明的对比，而指针与刻度线、字符的颜色则应该一样，荧光涂料的指针，认读效果并不好，但是在指针中央涂上一条以荧光的细线直至针尖，却有好处。
在匹配颜色时，需要注意醒目色的应用，意思是说 ，配置御周围的色调特别不同的颜色是特别醒目。
许多仪表安装在一块仪表板上，更需要注意把总体的颜色搭配好，是总体颜色协调，淡雅，富有亲切感和明快感。让总体的配色效果既满足仪表的功能要求，又满足使用者的审美要求。
用不同的颜色区分作业范围或作业情况，有利于操作者迅速察觉和处理，对于一些重要的视觉显示装置或其中显示报警、危险、安全、方向等重要信息的部位，常需要有意地配以不同的颜色，使之突出醒目，便于区分认读。

二、汽车仪表板的设计  
    在现代汽车中，绝大多数的操控开关都是驾驶员专用的，所以，仪表板的设计首先以驾驶员位置对仪表的可视性和对各种操控件的操作方便性为依据；仪表板的设计重点是对驾驶员操作区域的设计。在视觉效果上，仪表板位于室内视觉集中的部位，其形体对驾乘人员也有很强的视觉吸引力。在布置仪表时，要根据相关标准来选用和确定所用仪表、显示器和主要操纵控制件的位置，此外还要从结构空间进行人机工程实验，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸界面、按钮区布局等诸多方面。同时在设计时，还需注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少眩光，还要防止仪表板上的高点在前风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板表面进行消光或亚光处理，以获得舒适安全的驾驶感觉。  
    再者仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的生产厂家，设计时要保证各不同生产厂家的器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果一致，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计作好准备。
仪表盘的中央是大型速度仪表，采用黑表盘自发光式，整个仪表区采用琥珀色照明，表针为红色，刻度为白色发光，通过高反差实现了优异的识认性和高质感。另外，采用渐进式开关灯机构，增加了上下车时迎送气氛和对行驶的期待感，乘车时打开门锁后，仪表便会以大约10％的光亮度亮灯，坐进车插进钥匙后亮度才会达到100％；发动引擎后，其他的指针开始亮灯。
由于仪表板总称本身结构的复杂性以及在整车造型方面的重要性，设计人员必须在设计阶段权衡利弊，精心布局。首先应符合人机工程，保证其安全舒适性；充分考虑到人的各种习惯，保证各种开关、按钮等控制件的操作方便性；造型美观，有特点，但必须与整车风格协调一致。合理选择材质，优化结构，便于加工装配；仪表设备齐全先进，功能完善。
1．仪表板可辨识性
    驾驶员观察仪表的动作是在一瞬间完成的。因此必须保证将全部仪表设在不被方向盘和各种组合开关挡住的位置。布局时可以使用SAE的视界模型来决定仪表的位置，由此得出方向盘与仪表的位置关系。
通过仪表板平面中心点和驾驶员眼椭圆中心的连线与仪表板平面的夹角称之为驾驶员观察仪表的视角，他应尽量接近90度。同时，尽可能让驾驶员的视线处于最佳下视角30之内。
    澳大利亚在辨认性方面已经制定了相应的法规（ADRB）美国Henry dreyfus推荐的目视距离为最大视距为711mm，最佳视距为500 mm，英国默雷尔推荐的视距计算公式D=（1.2~1.5）L。D –最佳读取距离L ---仪表板外扩长度 设计目视距科根据情况合理选择。
    另外，仪表板位置和仪表罩的高度不得越过下视角边界线
除了上述因素，还要考虑到仪表本身的外形轮廓，字体的大小表盘的颜色，这些因素如果考虑不当，也会影响驾驶员观察仪表的准确性。圆型仪表最佳直径与视距的关系建表1。仪表板刻度线颜色与视认性的关系见表2仪表刻度盘上数字的累进法与视认性的关系见表3。
表1    圆形仪表直径与视距的关系

        5        9        19        8        50        70        100        150        200        250        300        350
0.5                                                2.5        3.6        5.4        7.2        8.9        10.7        12.5
0.9                                2.5        3.2                6.4        9.6        12.9        16.1        19.3        22.5
108                        2.5                6.4                12.9        19.3        25.7        32.2        38.6        45.0
3.6                2.5                        12.9                25.7        38.6        51.4        64.2        77.2        90.0
6.0        2.5                                21.4                42.9        64.3        85.7        107.2        128.6        150.

表2    颜色与认视性关系
刻度盘颜色        刻度线颜色        误度率（%）        刻度盘颜色        刻度线颜色        误度率（%）
墨绿        白        17        浅绿        黑        21
淡黄        黑        17        浅蓝        白        21
天蓝        黑        18        黑        白        21
白        黑        19        灰黄        白        25

表3     累进法与认视性关系
优        1  2  3  4  5         5  10  15  20        50  100  150  200
良        2  4  6  8  10        20  40  60  80        200  400  600  800
差        3  9  12        4   8   12  16        1.25  2.5  5    7.5


2．仪表玻璃和仪表罩都会反射射入车内的光线，反射的管线再射入驾驶员眼中，造成了驾驶员眩目现象。令驾驶员感觉不适，甚至导致交通事故影响了整车的安全性。所以在设计仪表的位置时，要充分考虑到这一点。测量出光线可能的入射角的射出角，避免反射线与眼椭圆相交。仪表罩会映出车内外景物，驾驶员的头影等，影响驾驶员观察仪表，要在仪表上设置遮光罩。仪表板面的金属镀层，例如镀铬件也会强烈的反射光线，造成眩目现象，所以要慎重考虑进行防眩目处理，在考虑了安全性的基础上，再考虑工艺造型，关于视场内的防眩，澳大利亚制定了安全性法规ADR12 ，美国的安全性法规为FMVSS107
    3．操作方便性
仪表板布置的各种开关按钮，应反边驾驶员在行车过程中安全操作，1975年颁发的ISO03958<<道路车辆—轿车—驾驶员手触作用区>>中给出了确定驾驶员手动范围的方法，该法是目前许多国家行之有效的方法。
    日本的<<汽车基本计划与设计>>也给车了另一种颁发，驾驶员手动范围是一个球形空间，其几何中心点为“人机工程学操作范围中心”，简称“EO”点，取订座椅位置分别为240mm,300mm,360mm驾驶员按式、握式、横向捏式、捏式四种方式操作测定杆，求出所能达到的位置，即可测出EO点，求出HZ-EOX，EOX-EOZ的关系。
    各种开关按钮的位置，应安排在 驾驶员手动范围之内，而且安排在驾驶员随手可及的位置。日本的保安基准十条规定，各种开关的位置必须设置在距方向盘为中心的左右500mm以内；功能不同的开关应以方向盘为中心，左右分开布置，以避免误操作。JB3981-85cc轿车手操作件指示器和信号装置的位置中明确规定了手操作开关，各种指示仪表和信号装置的具体位置。
操作方式        握式        横向捏式        捏式        按式
50%驾驶员自EO点的最佳操作范围        595        655        685        715

4．安全性
使用软化的仪表板结构，可以在创车时吸收一部分能量，仪表板及其部件边角需要做成圆角，仪表板总成的材料应尽可能的使用难燃材料。另外，在紧急情况下名了方便驾驶员能及时跳出车外，仪表板最下端与车厢地面应留有足够的距离，一般在350mm左右。各国在安全性反面都有相应的法规。
四、驾驶员的手伸及界面
汽车驾驶员的手伸及界面是指以正常驾驶姿势坐在座椅中身系安全带，一手握住方向盘时另一手所能伸及的最大空间界面，试验结果表明，驾驶员受伸及界面是形如头球的空间曲面。
五、总述
轿车仪表板总成在车厢里处于中心的位置，非常引人注目，它的任何疵点都会令人感到浑身不舒服，因此汽车制造商是非常重视轿车仪表板总成的制作水平，从制作工艺上可以表现出制造公司的设计与工艺水平，从装饰风格上可以表现出这个国家或地区的文化传统。一种成功的轿车仪表板总成，既要融入轿车的整体，体现出它是轿车不可分割的一部分；又要体现出轿车的个性，使人看到仪表板就会想到车子的形象。正因为如此，仪表板的人机工车设计在桥车车身的设计中已经占有相当重要的地位，成为一部成功的汽车设计中必不可少的一部分。
六、参考文献： 谷正气.轿车车身.北京:人民交通出版社.2003 郭伏,杨学涵.人因工程学.沈阳:东北大学出版社.2001 丁玉兰.人因工程学.上海:上海交通大学出版社.2004 黄天泽,黄金陵.汽车车身结构与设计.北京:机械工业出版社.1997 周一鸣,毛恩荣.车辆人机工程学.北京:北京理工大学出版社.1999 吴达飞,吴张永,王婷兰.汽车用塑料--塑料在汽车中的应用.北京:化学工业出版社.2003