GD1042輕型貨車-傳動軸、變速器設(shè)計【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 機電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目:GD1042輕型貨車設(shè)計變速器、傳動軸設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 20xx年5月22日目次1 概述12 變速器結(jié)構(gòu)方案確定12.1傳動機構(gòu)的布置方案12.2零部件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計23 變速器主要參數(shù)的選擇33.1變速器的傳動比范圍、擋位數(shù)及各擋傳動比33.2變速器中心距53.3變速器外型尺寸63.4齒輪參數(shù)63.5各擋齒輪齒數(shù)的分配84變速器齒輪及軸的計算與校核104.1齒輪的失效形式104.2齒輪的強度計算與校核114.3軸的設(shè)計145 同步器設(shè)計計算185.1同步器簡介185.2同步器主要參數(shù)196傳動軸的設(shè)計計算206.1傳動軸的簡介206.2萬向傳動軸的設(shè)計計算206.3十字軸萬向節(jié)的設(shè)計216.4傳動軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計24設(shè)計總結(jié)28致 謝29參考文獻301 概述變速箱的優(yōu)良性能在日常駕駛中起著非常重要的作用。發(fā)動機扭矩的力量再大,也必須通過變速箱的輸出才能起作用。如果遇到一個性能不太好的變速器,當(dāng)開始啟動時就容易停滯,轉(zhuǎn)變不平穩(wěn),振動,即使再好的匹配引擎也是沒有用的。因此設(shè)計性能優(yōu)良的變速器很重要。變速器的設(shè)計原則如下所示:（1）保證汽車的經(jīng)濟性和動力性能要高；（2）汽車的變速器的工作效率要高；（3）應(yīng)該安置P擋(空擋)，可以用來切斷發(fā)動機和驅(qū)動輪之間的能源輸送；（4）應(yīng)安置R擋（倒擋），使汽車能夠向后倒退運動；（5）應(yīng)該安置功率輸出裝置，用于輸出功率需要；（6）換擋迅速，便捷，輕快 ，準確；（7）變速器工作時，應(yīng)當(dāng)噪聲很低；2變速器結(jié)構(gòu)方案的確定2.1 傳動機構(gòu)布置方案變速器有兩部分組成，這兩部分分別是變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)。按照行進擋數(shù)目的差異，變速器能夠分為三、四、五和多擋幾種模式；依據(jù)軸的類型可以分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩種。在固定軸式的變速器中，兩軸式和中間軸式，這兩種變速器的運用更加普遍。2.1.1 固定軸式變速器固定軸式能夠分為兩軸式和中間軸式變速器。固定軸式變速器運用較為寬泛，一般放在FR車上用。中間軸式變速器效率較高，傳動基本上不會產(chǎn)生太大的聲音，使用過程中損耗也小。它的弊端是除直接擋外其余各擋位的傳動效率較低。將中間軸式和兩軸式放在一起，能夠看出兩軸式內(nèi)部結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，且零件之間布置間隙非常緊密，此外它的工作效率也比較高，傳動產(chǎn)生的聲音小，它多用在RR布置裝置中。經(jīng)過綜合對比之后，此次設(shè)計我所的選用的變速器是中間軸式變速器。2.1.2 倒擋布置方案倒擋R是一個很重要的附加裝置，它方便了駕駛者，但是用到它的地方很少，例如停車，其他情況一般情況下是不會用到的。所以換倒擋一般采用直齒滑動齒輪形式。倒擋R是一個很重要的附加裝置，它方便了駕駛者，但用到它的地方卻很少，例如停車，其他情況一般不會用得到。所以換倒擋普遍運用的是直齒滑動齒輪形式。倒擋的布置設(shè)計方案如下圖所示： (a) (b) (c) (d) 圖2.1 倒擋布置方案(c)(b)(a)(d)上圖的倒擋布置方案各有各的優(yōu)點，各有各的缺點。（a） 圖優(yōu)點是中間軸相對較短，弊端是換擋較困難。（b） 圖優(yōu)勢是倒擋的傳動比大，缺點是混亂的換擋次序。（c） 圖優(yōu)點是齒寬變長。（d） 圖的優(yōu)點是換擋順序合理，很容易換擋。綜上所述，本設(shè)計所選擇得方案(d)較為適合。2.2零部件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計2.2.1齒輪形式變速器所用的齒輪能夠分為直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。把斜齒和直齒圓柱齒輪放在一起，斜齒在壽命，運轉(zhuǎn)工況，產(chǎn)生噪音方面都優(yōu)異些；但在制造方面困難一些。斜齒圓柱齒輪經(jīng)常用于變速器中的常嚙合齒輪。2.2.2 換擋機構(gòu)形式換擋機構(gòu)形式很多，有些多數(shù)位置應(yīng)用，而有些只在少數(shù)的位置才能得到使用。例如直齒滑動齒輪，嚙合套，同步器等等。直齒滑動齒輪換擋方式具有簡單的結(jié)構(gòu)，而且有比較方便維修的優(yōu)勢。但這種轉(zhuǎn)變將影響齒面，并且噪音大，造成齒輪磨損和損傷，轉(zhuǎn)變時間很長。這種情況下可以使換擋行程縮短，并且增加承受換擋沖擊的接合齒齒數(shù)，而輪齒又不參與換擋，進而延長輪齒壽命；但換擋會產(chǎn)生殘余沖擊，對駕駛者有很高的技術(shù)要求。 同步器換擋能夠保證快速，沒有大的沖擊，沒有噪音，沒有需求的駕駛技術(shù)，能提高汽車的加速度，燃油經(jīng)濟性和駕駛安全，因而得到廣泛應(yīng)用。雖然同步器換擋的軸向尺寸相對較大，再加上較高的制造精度要求和結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的弊端，但在綜合對比分析的時候考慮到以上所述的具體優(yōu)點和在實際中的運用的方便性，在實際中應(yīng)用依然較為廣泛。通過對同步器的具體結(jié)構(gòu)作具體的了解和分析，并加以認識和揣摩，最終決定本次設(shè)計選用同步器換擋形式。3 變速器主要參數(shù)的選擇3.1變速器的傳動比范圍、擋位數(shù)及各擋傳動比3.1.1 擋數(shù)320個擋位一般情況下是變速器的擋數(shù)變化范圍，變速器的擋數(shù)普遍在6擋以下。隨著變速器擋數(shù)的逐漸增加，汽車將更加省油，跑得更快，馬力更大。當(dāng)擋位數(shù)越多時，變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，并且使得輪廓尺寸和質(zhì)量變大，同時使操縱機構(gòu)變的復(fù)雜，因此，需要設(shè)計者綜合考慮設(shè)計要求來選取合適的擋位，本次設(shè)計采用5+1擋。3.1.2 傳動比范圍 變速箱比率是最低和最高變速比的比率。本次設(shè)計的最大的擋為5擋，變速比取為1。在發(fā)動機發(fā)出最大的動力和最低傳輸引擎速度的前提條件下，車輛的爬坡能力最大,車輪所要求的徑向距離，主減速比，以及選擇低傳輸引擎速度都會影響最小的穩(wěn)定的比率。所選用的技術(shù)參數(shù)如下：整車整備質(zhì)量：2000Kg最高車速：130Km/h 爬坡度：30%最大總質(zhì)量：4000Kg 主減速器的傳動比:5.86 最大轉(zhuǎn)矩:160Nm 最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速:2700rmp 最大功率：96kw汽車的省油能力會影響傳動齒輪最高變速比的數(shù)值，一般最高變速比的取值小于等于1。然后，根據(jù)驅(qū)動軸齒輪比確定的汽車的動力、油耗。汽車爬過的最陡坡度對傳動比也有影響，它可以通過計算得出1擋的變速比數(shù)值。汽車從下往上爬坡的時候，因為是上坡，所以行車的速度并不是很高，又加上空氣阻力可以忽略，則發(fā)動機發(fā)出的動力傳輸?shù)津?qū)動輪的力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力，查文獻1可知： （3-1）式中：汽車總質(zhì)量，4000kg；重力加速度，取=9.8；道路最大阻力系數(shù)，0.31；驅(qū)動車輪的滾動半徑，取0.42m；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，160 Nm；主減速比，5.86；汽車傳動系的傳動效率,0.9；最大爬坡度30%，即=；滾動阻力系數(shù)，取0.020；變速器一擋傳動比。查文獻1由最大爬坡度要求的變速器一擋傳動比可知： （3-2） 2.69依據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件可得： （3-3）上式中：車輛在地面上完全裝載的一個水平面上固定軸重；道路的附著系數(shù)，計算時取。查文獻1,一擋傳動比可知： （3-4）=8.21按照本設(shè)計要求的通常情況和必要條件可以初步確定一擋傳動比的數(shù)值為5.42。3.1.3各擋傳動比當(dāng)變速器的最高擋傳動比與最低擋傳動比確定以后，中間各擋的傳動比從理論上來說是可以按照公比（查文獻1可知）： （3-5）擋位數(shù)擋數(shù) 由于齒的數(shù)量都是整數(shù)，也可以配置稍有不同，使用小擋位之間的共同的比率，方便切換擋位。五擋傳動比，另外，必須考慮到發(fā)動機的合理配置，因此，每個齒輪比初選為： ， ， ， ， 3.2 變速器中心距A 中間軸式變速器的中心距離是指一段距離，這段距離的數(shù)值代表著第二軸和中間軸，這兩根軸中心線之間的距離。這段距離影響變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量。中心距A可以根據(jù)下列公式進行計算（查文獻1）： （3-6）式中： 中心距系數(shù)，貨車（）；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，Nm；變速器1擋傳動比，；變速器的傳動效率，取。本設(shè)計變速器的中心距為： （3-7）=85mm3.3變速器外型尺寸 傳動裝置的橫向外形尺寸可以通過該齒輪裝置和倒擋齒輪和變速機構(gòu)的直徑來初步確定。傳動擋數(shù)的多少，齒輪切換部件的形態(tài)以及齒輪的樣式都會影響傳動裝置的在軸線方向的尺寸。 貨傳動裝置外廓在軸向方向的尺寸參考：五擋，中心距A最好取為整數(shù)時，檢測比較方便。3.4 齒輪參數(shù)3.4.1模數(shù)在相同條件下的傳輸?shù)闹行木?，選擇較小的彈性模量可以增加齒的數(shù)目，并且增大齒寬可以增加齒輪的重疊部分，并降低齒輪噪音，因此為了降低噪聲應(yīng)降低模量，選取合理數(shù)，同時增加齒寬;較小的質(zhì)量，應(yīng)增加模量，同時減少齒寬;從工藝方面的考慮，各種齒輪，應(yīng)使用一個模數(shù)，并從強度的觀點來看，每個齒輪應(yīng)不同的模量； = =2.52 高擋齒輪K=1 = =4.00 一擋齒輪 (3-8)式中： 為斜齒輪法向模數(shù)； 為直齒輪模數(shù)；發(fā)動機最大扭矩，Nm ；變速器一擋傳動比； 變速器傳動效率，取0.96； 本次設(shè)計取同步器和嚙合套的接合普遍運用的是漸開線齒輪的形式。因此，一個傳輸機構(gòu)中的接合套模數(shù)盡量取相同值，總質(zhì)量在的貨車取。本次設(shè)計取模數(shù)m=3，因為選取較小的模數(shù)可以使齒數(shù)增加，便于換擋。3.4.2 壓力角壓力角小，造成重合度大，傳動平穩(wěn)；壓力角大時輪齒抗彎強度和表面接觸強度得到提高。其實，壓力角為20已經(jīng)被寫入國家規(guī)定的設(shè)計標準。因此在本次設(shè)計中的變速器的齒輪采用的壓力角數(shù)值也為20度。嚙合套或者同步器的結(jié)合齒壓力角有時也可以為20、25、30等。此次設(shè)計所選用30的壓力角。當(dāng)壓力角小時,降低了齒輪鋼度,但優(yōu)勢是相對穩(wěn)定的傳輸,噪音低,重合度較大;相反壓力角大齒輪的剛度就有了很大程度上的提高。對與乘用車而言取小些將更加有利于汽車的平穩(wěn)性的提高；對與載重汽車而言，取大些將有利于提高相應(yīng)齒輪的承重負荷時穩(wěn)定運轉(zhuǎn)能力。3.4.3 螺旋角螺旋角數(shù)值的選擇很重要，它的變化會帶來兩個意想不到的結(jié)果，隨著值的增加，輪齒的抵抗彎曲的能力在增加。此外，螺旋角數(shù)值的變化，還會影響兩齒輪間的嚙合，以及產(chǎn)生噪音的大小。實驗得證：螺旋角的相對增大，會相應(yīng)提高齒的強度。當(dāng)選擇大的螺旋角數(shù)值時，會減少輪齒抵抗彎曲的能力，不過也會增加相應(yīng)的接觸強度。考慮到低擋齒輪的的抗彎強度，角度不宜過大，取15- 25之間的值；結(jié)合本設(shè)計技術(shù)要求初選螺旋角為=20。圖3.1 中間軸軸向力平衡圖依據(jù)圖3.1可以得到，要使中間軸上兩個斜齒輪的軸向力平衡，需要滿足的條件如下所示：因為，可得 （3-9）式中，和是作用在中間軸齒輪1和2上的軸向力；和是作用在中間齒輪1和2上的圓周力；和的節(jié)圓半徑；為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。貨車變速器斜齒螺旋角的選擇范圍18-26。3.4.4齒寬b齒寬的定義是輪齒的寬度，是齒輪的一個非常重要的參數(shù)，齒寬的大小對于變速器的質(zhì)量和尺寸、齒輪的工作的穩(wěn)定性、齒輪強度等都有一定的影響。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬：直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.58.0，=8.0 b=48.0=32mm斜齒，取為6.08.5，=8.b=38.0=24mm3.5各擋齒輪齒數(shù)的分配當(dāng)每個齒輪的初選中心距、模數(shù)以及螺旋角的數(shù)據(jù)確定后，齒輪的齒可以依據(jù)擋數(shù)、變速比和傳輸方案來分配齒數(shù)。當(dāng)分配盡可能使各傳動比的齒數(shù)不是整數(shù)，可以使輪齒表面均勻磨損。本次設(shè)計的傳動方案結(jié)構(gòu)簡圖如右圖。3.5.1 確定一擋齒輪的齒數(shù) 一擋圖3.2 五擋變速器示意圖 當(dāng)一擋的齒數(shù)和Zh確定后，就可以確定Z9、Z10的齒數(shù): 直齒齒輪 斜齒齒輪Zh=2Acos/mn 其中 ；故有。貨車變速器一擋齒輪Z10可在1217之間選擇，此處取。則可得出。3.5.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（2-7）求出常嚙合齒輪的傳動比 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定Z2/Z1=2.35 1 而常嚙合齒輪的中心距和一擋齒輪的中心距相等 由此可知： (3-10) 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計算出：。 21與2聯(lián)立可得：。則根據(jù)式（2-7）可計算出一擋實際傳動比為。3.5.3 確定其他擋位的齒數(shù)二擋傳動比 （3-11） 聯(lián)立得：。按同樣的方法可分別計算出：三擋齒輪 =26 ，=28 四擋齒輪 =21 , =33。 3.5.4 確定倒擋齒輪的齒數(shù)倒擋傳動比與一擋傳動比，相比較來說比較靠近，所以在本次設(shè)計中倒擋的傳動比可以取為5.40，中間軸上倒擋傳動齒輪的齒數(shù)比一擋主動齒輪10略小一些，可以取Z12=12。因為通常情況下，倒擋軸齒輪Z13取2123，此處取Z13=22。由 （3-12）可計算出Z11=28。故可得出中間軸與倒擋軸的中心距： （3-13） 而倒擋軸與第二軸的中心: （3-14）3.5.5 齒輪變位系數(shù)的選擇原則為了防止產(chǎn)生根切、干涉、中心距配湊等問題，常用變位齒輪來解決。而且對變速器而言，不同的齒輪輪齒的彎曲強度和接觸強度,抵抗粘接在一起的能力,耐磨性等有不同的要求。變位齒輪的使用滿足了以上的要求，并且可以有效地提高齒輪壽命極限。變位齒輪分為高度變位和角度變位兩種。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可使小齒輪的齒根強度增強，但很難降低傳動時產(chǎn)生的噪聲。如果實際中心距等于中心距，使用高系數(shù)。如果實際中心距不等于已定中心距時，采用角度變位的方式。其中,角度位移可以獲得良好的嚙合性能和傳動質(zhì)量指標,被最多使用。齒輪傳動裝置工作頻繁,經(jīng)常在循環(huán)荷載作用下,也在沖擊荷載作用下。根據(jù)實際齒輪損壞統(tǒng)計，變速器齒輪損壞形式大多是因為齒面剝落和疲勞強度破壞。因此，選擇變位系數(shù)，主要著眼于提高齒面耐磨性和強度?？偟膩碚f，總變位系數(shù)的取值應(yīng)該謹慎，不能取得過大，會產(chǎn)生不利的后果，酌情可以取小一些的值。其中，一擋主動齒輪10的齒數(shù)小于17，因此一擋齒輪需要變位。變位系數(shù)： （3-15）式中Z為要變位的齒輪齒數(shù)。4 變速器齒輪及軸的校核4.1 齒輪的失效形式齒輪的損毀形式是有很多形式，比較突出的就是齒面點蝕，齒面磨損，輪齒斷裂等幾種形式，這些損壞形式對齒輪造成不可修付的損壞。輪齒破碎方法有兩類：一個大的沖擊載荷的齒牙，使輪齒彎曲斷裂；輪齒表面不斷地受力，一次一次的施加力，會破壞齒根，可能會產(chǎn)生裂紋，因為力是一次次不斷施加的，就是裂紋過大，最終輪齒折斷了。前者在變速器中發(fā)生的很少，后者出現(xiàn)的較多。4.2 齒輪的計算與校核4.2.1齒輪彎曲強度計算（1）一擋直齒輪彎曲應(yīng)力，查文獻2可知： （4-1）式中： 彎曲應(yīng)力（Mp）；圓周力（N），；為計算載荷（Nmm）；為節(jié)圓直徑（mm）；應(yīng)力集中系數(shù)， =1.65；摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪=1.1，從動齒輪=0.9；齒寬(mm)；端面齒距，；齒形系數(shù)，=0.46因為齒輪節(jié)圓直徑，式中為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù)帶入式（4-1）后得 （4-2）當(dāng)計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)距時，一擋和倒擋直齒輪可以允許使用彎曲應(yīng)力取值范圍在400850MPa之間。由公式（4-2）得：=526MPa 設(shè)計比較合理。（2）二擋斜齒輪彎曲應(yīng)力，查文獻2可知： （4-3）彎曲應(yīng)力（兆帕）；圓周力（N），；為計算載荷（Nmm）；為節(jié)圓直徑（mm）； ；斜齒輪螺旋角( )，=20；應(yīng)力集中系數(shù)， =1.50；齒寬(mm)；法向齒距，;齒形系數(shù)，=0.47；重合度影響系數(shù)，=2.0。 將上述相關(guān)參數(shù)帶入公式（4-3）中，整理后可以得到斜齒輪彎曲應(yīng)力的式子為： （4-4） 當(dāng)計算載荷取時，可以得到斜齒輪許用彎曲應(yīng)力在。 由公式（4-4）得：=設(shè)計比較合理。4.2.2輪齒接觸應(yīng)力 （4-5） 式中：輪齒的接觸應(yīng)力（兆帕）；齒面上的法向力（N），為圓周力；斜齒輪螺旋角( )；齒輪材料的彈性模量（兆帕）, ；齒輪接觸的實際寬度(mm)；主動齒輪節(jié)點處的曲率半徑(mm)，直齒輪，；從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑(mm)，直齒輪，； 當(dāng)選擇作為計算載荷時,變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力查文獻2可知，見表4.1表4.1 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力(MPa)齒 輪液體碳氮共滲齒輪滲 碳 齒 輪950100019002000一擋和倒擋齒輪65070013001400常嚙合齒輪和高擋齒輪 計算所得結(jié)果分別如下：一擋： 二擋： 三擋： 四擋： 五擋： 倒擋： 所以設(shè)計的是合格的。 本次設(shè)計傳動齒輪的材料采用的是20CrMnTi鋼和滲碳處理，提高了其耐磨損性，并且改善了齒輪彎曲疲勞和接觸疲勞。4.3軸的參數(shù)設(shè)計變速器中有非常多的傳動機構(gòu)，且大部分都是齒輪機構(gòu)，齒輪機構(gòu)在傳遞動力過程中，輪齒經(jīng)常會受到圓周力、徑向力、以及軸向力，這些力最后會集中的施加到承載齒輪的軸上，軸在受到外力情況下，會產(chǎn)生彎矩和扭矩，使軸發(fā)生彎曲變形。所以選擇承載齒輪的軸應(yīng)該具有抵抗外界施加的彎矩和扭矩的能力。因為缺乏剛性，會引起彎曲變形，會破壞正確的齒輪，所述齒輪的沖擊強度、工作磨損和噪音。因此，在設(shè)計變速器的時候，要求它的剛度大小應(yīng)該確保該齒輪可以被接合到正確的先決條件。 （1）初選軸的直徑在中心距數(shù)值已經(jīng)給出的情況下，中間軸式的變速器的第二軸與中間軸的最大直徑可以按照中心距根據(jù)下式初選。初選二軸中部直徑mm，圓整至d=43mm。 （2）按彎扭合成強度條件計算計算二軸一擋齒輪嚙合的圓周力、徑向力和軸向力。查文獻2可知： （4-6） （4-7） （4-8） 式中： 至計算齒輪的傳動比；計算齒輪的節(jié)圓直徑，mm； 節(jié)點處壓力角；螺旋角。 因為二軸一擋齒輪是直齒輪，所以，軸向力。 圖4.1為變速器二軸結(jié)構(gòu)簡圖圖4.1變速器二軸結(jié)構(gòu)簡圖圖4-2軸的載荷分析圖 如圖4.2所示，I截面為危險截面 由公式（4-6）計算二軸一擋齒輪所受圓周力為：d=mz=430=120mm=25714.3N 由公式（4-7）計算二軸一擋齒輪所受徑向力為：=1256N 垂直力計算：1256102+FNV1322=0FNV1=(1256102)/322= 398N 水平力計算： 彎矩計算： 計算轉(zhuǎn)矩：Nmm力和在軸鉛垂面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生垂向撓度；另外，使軸在水平面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生水平撓度。在求得各支點的鉛垂反力和水平反力后，計算相應(yīng)垂向彎矩和水平彎矩。在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸向應(yīng)力： （MPa） （4-8） 式中：計算轉(zhuǎn)矩，Nmm; 軸在計算斷面處的直徑，花鍵處取內(nèi)徑，mm；彎曲截面系數(shù)，mm；在計算斷面處軸的水平彎矩，Nmm；在計算斷面出軸的垂向彎矩，Nmm；許用應(yīng)力，在低擋工作時參閱文獻2可知MPa.Nmm 由公式（4-8）得： =105MPa影響最大的是在齒輪該部分的水平面上的偏轉(zhuǎn)角和軸的的垂直方向距離變化。前者改變了齒輪的中心距，并破壞其正常嚙合；后者使大，小齒輪傾斜，如圖所示。 圖4-3變速器軸的變形簡圖變速器齒輪在軸上的位置如圖4-3所示時，假如軸在垂直面內(nèi)撓度是，在水平面內(nèi)撓度是和轉(zhuǎn)角是，查文獻2可知： (4-9) （4-10） 式中：齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；彈性模量（MPa）,MPa;慣性矩(mm)，對于實心軸，；軸的直徑，花鍵處按平均直徑計算；、為齒輪上的作用力距支座、的距離（mm）；支座間的距離（mm）。圖4-4變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 由文獻2可知，軸的合成撓度為： （4-11） 可得慣性矩：mm 將數(shù)值代入式(4-9)(4-10)得： 可得軸的全撓度，則剛度符合要求。5 同步器設(shè)計計算5.1 同步器簡介同步器按照某個條件可以分為三種，分別是常壓式、慣性式和慣性增力式。在這三者中，慣性式同步器是使用最多的。慣性同步器換擋有自己的特殊要求-只有當(dāng)換擋時機合適時，即將換擋的兩元件的角速度達到同步才可以換擋，否則就不能成功換擋。慣性式同步器可以分很多種類，比如鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式等等。這些分類的結(jié)構(gòu)可能有所不同，與其說它們有些相同點，不如說一些元器件是一樣的，例如摩擦元件、彈性元件等等。本設(shè)計所采用的同步器是鎖銷式同步器。5.2 同步器主要參數(shù)5.2.1 摩擦因數(shù)同步器工作的次數(shù)很多，在高擋區(qū)進行傳動比的切換時，磨損消耗會比較大的，所以它要求很耐磨，來保持較長的壽命。選擇其材料很重要，為了獲得良好的摩擦因數(shù)。較大的摩擦因數(shù)，會省力，縮短工作時間；較小的摩擦因數(shù)，有可能失去換擋同步。5.2.2 同步環(huán)主要尺寸的確定（1）同步環(huán)錐面上的螺紋槽 接觸表面的寬度較窄的頂部會對壓力產(chǎn)生影響，磨損加快。大螺紋槽設(shè)，有很多好處，方便存油，但也有些壞的影響，會使損耗速度增加，使零件的壽命變的更短。一般情況下軸向泄油槽為612個，且槽寬范圍34mm。（2） 錐面半錐角 當(dāng)摩擦錐面半錐角的數(shù)值取得較小時，產(chǎn)生的摩擦力矩就會越大。但過小將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 f 。一般情況下=68。當(dāng)=6時，會出現(xiàn)咬住、粘著的現(xiàn)象；在=7時，就會很少出現(xiàn)咬住的現(xiàn)象。 （3）摩擦錐面平均半徑R 隨著R越大，會產(chǎn)生較大的摩擦力矩。原則上是盡可能將R取的大一些。 （4）錐面工作長度b錐面工作長度b值小一些，可以減小傳輸裝置軸向長度，但也會帶來一些負面的影響，例如工作面積錐面少了使單位面積的受力變大，表面損耗加速。 （5）同步環(huán)徑向厚度同步環(huán)徑向厚度受到外界條件（結(jié)構(gòu)布置等）的限制，厚度不能太厚，但也不能太薄。為保證同步環(huán)有足夠的強度，必須選取合適的厚度。5.2.3 鎖止角 鎖止角的選擇很值得關(guān)注，選取的角度合適，換擋成功幾率就越大。上述值得大小都會影響鎖止角的選擇。5.2.4 同步時間t 同步時間是一個很關(guān)鍵的概念。它的取值大小會影響換擋時機，當(dāng)在最短的時間，使兩個傳動零件同步，使換擋更加迅速、方便。諸多因數(shù)都會影響其值的大小。例如同步器的結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)動慣量、軸向力等等，除了這些因素之外，車的外貌形狀也會產(chǎn)生一定的影響。比如說，高擋貨車變速器同步時間的值取一般取的小一些，在0.300.80s之間，貨車低擋值取的值大一些，大概在1.001.50s之間.5.2.5 轉(zhuǎn)動慣量的計算轉(zhuǎn)動慣量的計算要根據(jù)具體的情況而定。對與現(xiàn)在已經(jīng)存在的零件，其轉(zhuǎn)動慣量的值通常用扭擺法測量出來；對于不存在的零件,可以重新設(shè)計，應(yīng)該先經(jīng)過仔細分析、觀察，然后用數(shù)學(xué)的方法求出具體數(shù)值。6 傳動軸的設(shè)計計算6.1 傳動軸的概述萬向傳動軸是一個很普通的傳動部件，但它肩負著很重要的任務(wù)，動力傳遞、改變轉(zhuǎn)矩等等。萬向傳動軸設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求： (1) 能可靠而又穩(wěn)定地傳遞動力。 (2) 保證所連接的兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。 (3) 肩負著動力傳遞、保證動力的最高效利用，傳遞過程的損失要少。 （4）傳動軸很普通，但又很重要，要求使用周期盡量長久一些。萬向傳動軸在汽車上有著比較廣泛的應(yīng)用，可以分為多種。大類主要分為剛性和撓性萬向節(jié)兩種。剛性萬向節(jié)又分為不等速、準等速、等速萬向節(jié)。不等速萬向節(jié)內(nèi)有十字軸式萬向節(jié)。本次設(shè)計采用的萬向節(jié)是十字軸萬向節(jié)，結(jié)構(gòu)如下圖：6.1萬向傳動軸花鍵軸結(jié)構(gòu)簡圖 1-蓋子，2-蓋板，3-蓋墊，4-萬向節(jié)叉，5-加油嘴，6-伸縮套，7-滑動花鍵槽，8-油封，9-油封蓋，10-傳動軸管6.2 萬向傳動軸的載荷計算傳動力的計算一般有三種算法：(1) 依據(jù)發(fā)動機最大的轉(zhuǎn)矩和一擋的傳動比來確定；(2) 依據(jù)驅(qū)動輪找滑來確定；(3) 依據(jù)日常平均使用轉(zhuǎn)矩來確定；本次傳動軸傳動力的計算一般采用第一種算法： (6-1)其中： 為發(fā)動機最大扭矩；為1擋傳動比；為從發(fā)動機到傳動軸的傳動效率；為猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)。6.3 十字軸萬向節(jié)設(shè)計十字軸萬向節(jié)是個非常重要的零部件，必須注意對它的保護，以免其受到損壞。由于它經(jīng)常運動，就會產(chǎn)生磨損，當(dāng)受到重壓作用時，會產(chǎn)生深深的痕跡，甚至表面的物質(zhì)被去除。像上面這些損壞，容易出現(xiàn)在軸頸和滾針軸承表面兩個地方。通常來說，當(dāng)出現(xiàn)的磨損或壓痕超過0.15mm時，十字軸萬向節(jié)應(yīng)該被更換。因為十字軸軸頸的根部很脆弱，容易斷裂，所以要非常重視十字軸軸頸的抵抗彎曲的能力。(a) (b)圖6.2 萬向節(jié)叉危險截面示意圖 (a) 十字軸 （b）萬向節(jié)叉設(shè)各滾針軸承對十字軸軸徑的作用的合力為F，則 (6-2)其中： 為萬向傳動軸的計算載荷，=min（）； r為合力作用線到十字軸中心的距離；為主、從動叉的最大夾角。十字軸軸徑根部彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力應(yīng)滿足下式：(6-3)(6-4)式中： 為十字軸軸徑直徑（mm）；本次取32mm；為十字軸油道孔直徑（mm）；本次取4mm；s為合力F作用線到軸頸根部矩離（mm），本次取20mm ；為彎曲應(yīng)力的許用值，為250350MPa； 為許用的切應(yīng)力，為80120Mpa；滾針軸承的直徑有要求，一般不能小于1.6mm，否則會被粉碎。大小差異要盡量小，否則會增加不均勻性之間的負載分配。一般控制0.003mm以內(nèi)。滾針軸承徑向間隙也要控制的合理，一般也有特殊的要求，合適的間隙為0.0090.095mm .滾針軸承得軸向總間隙以0.080.30mm為最好。滾針的軸向間隙一般不超過0.20.4mm。滾針軸承的接觸應(yīng)力為： (6-5)式中： 滾針直徑(mm)；滾針工作長度(mm)(N)，由下式?jīng)Q定： (6-6)滾針和十字軸軸頸表面硬度有嚴格的要求，不同的硬度值，對應(yīng)的許用接觸應(yīng)力也不一樣。當(dāng)硬度在58HRC以上時，許用接觸應(yīng)力取值范圍在之間。 本次取。萬向節(jié)叉與十字軸軸承整體的連接，軸承受力F，孔軸中心線截面產(chǎn)生的反作用力，在45的B-B截面，承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，這個過程中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力應(yīng)滿足下式: (6-7) (6-8)式中，、分別表示的為截面處的抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù)，矩形截面系數(shù)，矩形截面：，；橢圓形截面：，分別為矩形截面的高和寬；是有關(guān)的系數(shù)，按表選取，如圖所示；彎曲應(yīng)力的許用值 為，扭應(yīng)力的許用值為。表6-1 系數(shù)k的選取h/b11.51.7522.53410k0.2080.2310.2390.2460.2580.2670.2920.312本次取，。十字軸萬向節(jié)的傳動效率受到很多因素的影響，具體可以從（6-9）看出。當(dāng)25O 時，可按下式計算 (6-9)是十字軸萬向節(jié)的傳動效率，是軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)，對于滑動軸承：，對于滾針軸承：；其它符號的意義同前。通常情況下，十字軸萬向節(jié)的傳動效率約為。符合設(shè)計要求。十字軸適用的材料通常是低碳合金鋼，例如20CrMnTi、20Cr、20MnVB、12CrNi3A等等，為了軸頸表面高硬度和高耐磨強度，滲碳淬火工藝是必須的。經(jīng)過滲碳處理，使得滲碳層深度達到0.81.2mm，并改變其表面硬度，大約在5864HRC,使軸頸端面硬度55HRC，心部硬度為3348HRC。萬向節(jié)叉可以使用的材料是中碳鋼或中碳合金鋼，為了獲取更好地硬度，經(jīng)過特殊加工，所能達到的硬度在1833HRC之間,滾針軸承碗材料一般采用GCr15.綜合以上結(jié)果，十字軸相關(guān)參數(shù)如下：表6-2十字軸相關(guān)參數(shù)6.4 傳動軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計傳動軸中的滑動花鍵能夠伸縮，進而能改變傳動的距離。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩的花健進行伸縮時，產(chǎn)生的軸向阻力如下式所示： (6-10)以減小軸向滑動花鍵滑動阻力和磨損，有時花鍵齒磷酸鹽處理或者噴涂尼龍層，而其他的放滾針，滾子或球軸承，以便滾動元件的滾動摩擦而不是滑動摩擦，因此提高了其傳輸效率。有時對于有嚴重沖擊載荷的傳動來說，還采用具有彈性的傳動軸?；ㄦI軸應(yīng)該進行潤滑，并且在花鍵和鍵槽間隙的防塵措施不應(yīng)該過大，為了避免安裝錯誤，均衡驅(qū)動軸總成以免損壞。汽車的總體布置影響了傳動軸的長度的變化范圍。在一個特定的長度，具有驅(qū)動軸的截面尺寸驅(qū)動軸應(yīng)確保足夠的強度和足夠高的臨界速度。臨界速度就是接近其運行速度軸彎曲固有頻率，共振現(xiàn)象出現(xiàn)時，急劇增加幅度的所造成的驅(qū)動軸破損時速度，它決定于傳動軸的長度，形態(tài)和支撐情況，傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速為：(6-11) 式中，為傳動軸的最大轉(zhuǎn)速（r/min）；傳動軸的兩萬向節(jié)的中心之間的長度；和分別為傳動軸軸管的內(nèi)、外徑（mm）。在設(shè)計時，安全系數(shù)取值范圍是；為傳動軸的的最高轉(zhuǎn)速（r/min）。初選,則，進而求115mm，又因3-6，故可選得，。為了值以及總體的放置位置相對合格，當(dāng)傳動軸長度超過時，要增設(shè)中間支撐，一般會打斷傳動軸成23段，選取3或4個萬向節(jié)。除管段的驅(qū)動軸軸線的尺寸應(yīng)滿足的臨界速度的要求以外，而且要確保有足夠的抗扭強度。軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（MPa）應(yīng)滿足 (6-12)計算轉(zhuǎn)矩（Nmm）；為許用扭應(yīng)力，=300Mpa；其余符號如前。公式如下所示：(6-13)（-計算轉(zhuǎn)矩，單位N.m;花鍵的內(nèi)徑，單位mm）傳動花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力（Mpa）應(yīng)滿足(6-14)式中：為傳動軸的計算轉(zhuǎn)矩（Nmm）；為花鍵處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，；為花鍵外徑（mm）；為花鍵內(nèi)徑（mm）；為花鍵的有效工作長度（mm）；為花鍵齒數(shù)；花鍵的齒面硬度有要求，取不同的值域，會有不同的選擇結(jié)果。當(dāng)選他的值高于35HRC時，會產(chǎn)生兩個不同的許用擠壓應(yīng)力，其一:=,其二：=所選的數(shù)據(jù)均符合要求。設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計的是GD1042輕型貨車的變速器、傳動軸部分。汽車零部件的設(shè)計是汽車設(shè)計工作的主要內(nèi)容之一，汽車變速器是在汽車使用中比較容易損壞的一個部件，本次設(shè)計通過對其結(jié)構(gòu)進行分析，初步進行結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，從而達到提高變速器工作性能的目的，并與合適的傳動軸結(jié)構(gòu)相匹配。然而在設(shè)計過程中也發(fā)現(xiàn)了許多不足，平時在課堂上學(xué)到的理論知識并不能很好的運用在實際的工作中。對具體的設(shè)計步驟也不是很了解，特別是機械中的一些知識更需要學(xué)習(xí)。這些缺點都需要在日后的學(xué)習(xí)和實際工作中需要改善。在這段時間里，從收集資料到方案定型、繪圖、修改、編寫說明書，使我對汽車設(shè)計過程有了更加深刻的理解，收獲了很多。不但使我重新對我所學(xué)的專業(yè)知識有了全新的認識，同時還使我學(xué)習(xí)到了很多以前沒有接觸到的東西，這些使我對四年所學(xué)的知識有了一個更深層次的認知。致 謝經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計馬上到達終點，如今我們也基本上完成了對GD1042貨車的設(shè)計工作，這次的設(shè)計緊張而又短暫，但是在工作完成之后伴隨在內(nèi)心的最大的感覺還是發(fā)自內(nèi)心的開心，以及對自己工作的成就感。在此時此刻，由衷的感謝鄧偉老師對我的幫助和指導(dǎo)。在這次設(shè)計中，我學(xué)習(xí)到了許多以前在課堂上學(xué)習(xí)不到的知識和方法。自己運用知識解決問題的能力有了一定程度的提高，同時也為以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束的現(xiàn)在，看著自己的工作成果，成就感油然而生。再次感謝鄧偉老師的悉心指導(dǎo)，鄧老師豐富的專業(yè)知識和工作經(jīng)驗，認真的治學(xué)態(tài)度，都深深的影響了我，使我受益匪淺。感謝同組同學(xué)指導(dǎo)幫助，感謝學(xué)校給的這次機會，沒有老師和同學(xué)的大力支持我的設(shè)計不可能順利地完成。參考文獻1羅永革汽車設(shè)計第1版.北京：機械工業(yè)出版社，20112陳家瑞汽車構(gòu)造(下)第5版.北京：人民交通出版社，2004.13汽車工程手冊設(shè)計篇北京：人民交通出版社，2001.54王望予汽車設(shè)計.第4版北京：機械工業(yè)出版社，2004.85曹紅兵.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社，20086余志生汽車理論（第3版）吉林：機械工業(yè)出版社，20007中華人民共和國機械工業(yè)部轎車輪胎標準JB398488吳文琳圖解汽車底盤構(gòu)造手冊北京機械工業(yè)出版社，20009國家行業(yè)標準ZB/TT0400589汽車產(chǎn)品零件編號規(guī)則,200310劉鴻文材料力學(xué)（第4版）北京：高等教育出版社，2004.111王昆，何小伯，汪信遠機械設(shè)計課程設(shè)計北京：高等教育出版社12紀名剛機械設(shè)計（第8版）西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，200113胡寧.崔靖現(xiàn)代汽車底盤構(gòu)造上海：上海交通大學(xué)出版社，199214劉修冀車輛傳動系統(tǒng)分析北京：國防工業(yè)出版社，2003.915黃余平汽車構(gòu)造教學(xué)圖解北京：人民交通出版社，2003.416汽車工程手冊編輯委員會汽車工程手冊基礎(chǔ)篇M北京：人民交通出版社，2004.617張紅偉.汽車底盤結(jié)構(gòu)與維修西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.0418Hartley,J,1984.Designtheteachingtext,thirdedition,high root page,London.19Herriott,P,1987.Cardesign.Cardesignseminar.Britishsocietyofmechanicalengineers,London.20Kirk,g,1996securityoldercardriversintheEuropeanUnion.附錄：中英文文獻翻譯名稱對減少老人驅(qū)動約束的研究39任務(wù)書1本畢業(yè)設(shè)計課題應(yīng)達到的目的：本題目著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，學(xué)生在掌握汽車結(jié)構(gòu)的基本知識和變速器、傳動軸設(shè)計計算的基礎(chǔ)上，完成GD1042輕型貨車的設(shè)計任務(wù)，具體設(shè)計參數(shù)參考相應(yīng)貨車，使其達到本科學(xué)生應(yīng)具備的技術(shù)能力水平。學(xué)生通過調(diào)查研究、檢索與閱讀中外文獻資料、方案論證，計算機運用、查閱標準和手冊、實驗研究、數(shù)據(jù)處理與綜合分析，撰寫論文等諸環(huán)節(jié)，考察學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識的能力，提高獨立分析和解決實際問題的能力。2畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：工作任務(wù)：額定裝載質(zhì)量Kg最大總質(zhì)量Kg最高車速Km/h比功率Kw/t比轉(zhuǎn)矩N.m/t200040001302440完成汽車的變速器、傳動軸設(shè)計，繪制總和不少于4張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖和零件圖 設(shè)計內(nèi)容：（1）查閱相關(guān)資料，完成畢業(yè)設(shè)計方案論證報告（2）結(jié)合設(shè)計內(nèi)容，完成外文文獻翻譯（3）工作計劃（4）按照設(shè)計要求進行計算分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計（5）完成設(shè)計說明書的撰寫（6）完成畢業(yè)設(shè)計的文檔整理3對畢業(yè)設(shè)計成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計、圖表、實物樣品等：（1）方案論證報告，不少于3000字；（2）外文文獻翻譯一份，譯文字數(shù)在3000漢字以上；（3）設(shè)計計算說明書，不少于5000字；（4）圖紙工作量不少于4張A0圖紙。4主要參考資料：1王望予汽車設(shè)計 M第4版北京：機械工業(yè)出版社，2004.82劉惟信汽車設(shè)計 M第1版北京：清華大學(xué)出版社，2001.73（美）諾頓（Norton,R.L） . 機械設(shè)計：機器和機構(gòu)綜合與分析. 英文版,第二版 . 北京：機械工業(yè)出版社，2003.24陳家瑞汽車構(gòu)造 （上冊）M第2版北京：機械工業(yè)出版社，2005.15陳家瑞汽車構(gòu)造 （下冊）M第2版北京：機械工業(yè)出版社，2005.16汽車工程手冊編輯委員會汽車工程手冊基礎(chǔ)篇M北京：人民交通出版社，2001.67汽車工程手冊編輯委員會汽車工程手冊設(shè)計篇M北京：人民交通出版社，2001.68黃天澤、黃金陵汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計 M北京：機械工業(yè)出版社，1992.109余志生汽車理論 . 第三版 . 北京：機械工業(yè)出版社，2000.1010隗金文、王慧液壓傳動 M沈陽：東北大學(xué)出版社，2001.1211陳賢康液壓傳動基礎(chǔ) M北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社，1984.1212其他相關(guān)資料5畢業(yè)設(shè)計工作進度計劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2月28日3月5日下發(fā)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，布置收集、查詢相關(guān)的資料等1月16日3月10日英文資料翻譯文獻的布置、要求寒假期間完成3月11日3月20日提出畢業(yè)設(shè)計的主要工作及完成要點3月21日3月31日畢業(yè)設(shè)計方案論證報告的布置、完成4月1日4月10日分析、整理數(shù)據(jù)資料，構(gòu)思草圖4月11日4月30日初步確定結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計計算，進行說明書初稿的構(gòu)思5月1日5月10日中期檢查3月11日5月10日確定設(shè)計方案、進行結(jié)構(gòu)圖繪制、完成設(shè)計說明書初稿5月11日5月20日檢查畢業(yè)設(shè)計說明書完成情況，提出補充、修改任務(wù)5月21日5月25日補充、修改工作，完成畢業(yè)設(shè)計正式圖紙及文檔正式稿5月26日5月31日對最終的正式畢業(yè)設(shè)計資料審核、準備答辯6月1日6月10日畢業(yè)設(shè)計答辯系審查意見：負責(zé)人： 年 月 日院學(xué)術(shù)委員會意見：負責(zé)人： 年 月 日2機電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯設(shè)計題目:GD1042輕型貨車設(shè)計變速器、傳動軸設(shè)計 譯文題目: 對減少老人驅(qū)動約束的研究 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 正文：外文資料譯文 附 件：外文資料原文 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日正文：外文資料譯文 文獻出處：加州大學(xué)科研周刊對減少老人驅(qū)動約束的研究蘇珊.沙欣 戴比.尼邁爾 交通研究所，美國加州大學(xué)戴維斯分校 土木與環(huán)境工程系，加利福尼亞大學(xué)摘要：隨著老年人的提升，但其中大部分還主要依靠私人汽車增加他們的流動性，很可能是在車輛設(shè)計適應(yīng)未來，會在某些部分被鏈接到經(jīng)常面對長者的身體軟弱的原因。本文開放式架起教育資源上的老人和汽車設(shè)計和駕駛安全性的物理損傷醫(yī)學(xué)研究之間的橋梁。根據(jù)面對老人駕駛有關(guān)的生理和認知障礙最近的調(diào)查結(jié)果。然后，我們提出了兩個主要的汽車設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)的類型：（1）私家車的修改，（2）智能化技術(shù)和支持服務(wù)私家車，它可以幫助減少這些障礙的駕駛有關(guān)的影響。例如，我們提出了一系列溫和的車輛設(shè)計適應(yīng)，對于如座椅和門道，把手，旋鈕，以及方向盤，和安全帶。我們發(fā)現(xiàn)，許多的這些改進，許多這些改進可以作出一些額外的設(shè)計工作標準的客運車輛，而這些改編增加車輛整體市場競爭力。最后，雖然我們的大部分建議的不是全部的修改，能很大程度上惠及長者，并支持和提高駕駛在所有年齡組。關(guān)鍵詞：交通運輸、人為因素、車輛設(shè)計、老年人1 人為因素和基礎(chǔ)車輛設(shè)計的修改依據(jù)據(jù)卡普（1988），改進技術(shù)可以改善一些與年齡有關(guān)的損害。例如，標志可讀性和信號時序為設(shè)計元素，可以極大地影響一個人安全地旅行的能力，且其簡單的工藝適應(yīng)性證明是有用的。特別是，針對老年人而設(shè)計的產(chǎn)品越來越多，必須滿足老年女性的需求。越來越多的老年婦女放大了這個群體中的人體和行為研究中的不斷增長的需求。設(shè)計師和人為因素專家需要老年人總體的尤其是婦女的附加數(shù)據(jù)。隨著老年消費者數(shù)量的增加和經(jīng)濟地位的提高，這種不斷增長的人口的集體力量使人相信那些可以彌補感官和身體障礙的公司的產(chǎn)品有市場優(yōu)勢。在本節(jié)中，我們將介紹幾種可能的車輛設(shè)計的修改，包括：座椅，座椅及門的尺寸，手柄，旋鈕和方向盤，防炫目改編，機械傳動控制，以及安全帶，它們都可服務(wù)于老年人。作出修改的設(shè)計標準可以使用上一節(jié)中介紹的研究來確定。在一個標準車輛上可以作出許多變化，這對于汽車制造商不費吹灰之力。例如，很簡單的跨代的修改可能包括使用香物，它可以在汽車內(nèi)被釋放，刺激并喚醒疲倦的司機。其他的修改將需要更激進的方法來制定車輛設(shè)計的新標準，如門口，大燈高度變化?？梢灶A(yù)料，我們探索的許多修改可能是昂貴的。對所有車輛所做的設(shè)計（如旋鈕設(shè)計）更改將受益于規(guī)模經(jīng)濟，而其他的更加個性化的設(shè)計將保持昂貴。雖然成本在市場需求中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但它們不是在強調(diào)我們必須評估成本。我們確定的這些建議列在了表4。1.1座位車輛座位應(yīng)該是比較堅硬平坦，因此很容易在座位邊坐下，然后移動到一個舒適的位置。由此，座面不應(yīng)有太多的摩擦，否則它將難以使乘客在進入和離開汽車的時候旋轉(zhuǎn)。座椅位置也應(yīng)該很容易被所有乘客進行調(diào)節(jié)每側(cè)單門的車輛，由于提供了廣大門孔因而最容易進入。這可以被90的殘疾人口接受的門孔和閥座尺寸的最大值和最小值已經(jīng)由消費者人體工程學(xué)研究所確定。增加了前排座椅收縮性或改裝車輛座椅，其向后滑動和向外旋轉(zhuǎn)，可以給那些身體障礙的人提供很大的幫助。提供了更好的座位設(shè)計，也將有助于那些經(jīng)歷過椎間盤間隙減少脊柱和具有特征圓背成熟的成年人。 門口寬度最小800毫米和為了舒適至少為900毫米。座椅位置座椅右前蓋和前門柱之間的空間應(yīng)至少為300毫米，而為了舒適性至少為350毫米。座椅的靠背和前門柱之間的距離應(yīng)至少為840毫米和為了舒適要多達930毫米。座椅應(yīng)該是可調(diào)的，以使座椅靠背的上部是放置在同一水平位置，像后門柱車門檻高度最長不超過地板以上90毫米和舒適要求少于50毫米。門口高度 最低地面以上1330毫米和舒適要求至少1380毫米。門角門打開后的角，大約70毫米（為能行走殘疾人），70毫米（輪椅使用者）;和90毫米（需幫助的輪椅使用者）。1.2座椅及門的尺寸在一個實驗研究佩策爾（1995）邀請17個老年人和殘疾參加者進入和退出一個實體模型的車輛，門道的寬度和高度可以改變。研究結(jié)果有助于確定要舒適地容納一個行動不便人士所需的最小車輛門口尺寸，這使在進入-退出操作時提高舒適性和安全性。1.3 安全帶 據(jù)默里 .萊斯利（1991）說，對于大多數(shù)有關(guān)節(jié)炎的人來說，操作并佩戴安全帶的不適是可以克服或改善。調(diào)整安全帶固定點和系統(tǒng)松弛就可以做到這一點。然而，要實現(xiàn)這樣的改變可能會影響安全帶的安全運行，只能由?？漆t(yī)生進行。1.4手柄，旋鈕，以及方向盤 手柄，旋鈕，和方向盤可以調(diào)整，以滿足老年人（例如，關(guān)節(jié)炎和強度降低）的手功能的需求?？刂菩o和杠桿的工作量和扭矩的要求反映在體力和靈巧隨著時間的推移逐漸下降（湯普森，1995）。 佩策爾（1995）建議，安裝合適的手柄以適應(yīng)個別司機的需要。建議的位置包括儀表板，前門柱的上部，在門框的上部內(nèi)側(cè)的屋頂上，并且在門窗口的下方。進入時，策略性地放置手柄可以幫助乘客進出車廂的。如前所述，關(guān)節(jié)炎的研究表明，駕駛的最大障礙是關(guān)節(jié)疼痛，而不是僵硬和虛弱或關(guān)節(jié)變形。這種疼痛可能與關(guān)節(jié)運動或壓力保持在一個特定的姿勢的肢體有關(guān)。為了盡量減少這種痛苦，車輛控制和座椅的位置應(yīng)優(yōu)化，以減少所需的操作控制的力和壓力。此外，控制動作，如齒輪變化，應(yīng)該被淘汰（默里 - 萊斯利，1991）。依據(jù)人體工程學(xué)實地調(diào)研（黑格，1993）的審查，下面的指導(dǎo)建議，以幫助汽車司機和乘客與手部功能下降，尤其是那些關(guān)節(jié)炎引起的：（1）擴大車輛旋鈕，手柄和方向盤;（2）旋鈕的形狀應(yīng)該是易于握持，以便它適合手;（3）紋理應(yīng)該是很容易抓緊和握住;（4）停止和啟動應(yīng)位于彼此分開;（5）如果可能的話應(yīng)便于單手任務(wù)。1.5防眩光適應(yīng)減少眩光的車輛改裝，可幫助老年駕駛者，包括無眩光面板和晝/夜后視鏡和側(cè)視鏡。其他可視性增強功能可通過改善前大燈的設(shè)計來實現(xiàn)，例如中等光束前大燈增加從迎面而來的汽車的距離的知名度，但不刺眼（示拿和希伯，1991）。此外，可以添加一個大燈清洗和擦拭系統(tǒng)，以確保清潔，增強亮度（莫蒂默，1989）。黑格（1993）提出了以下設(shè)計準則，以提高車輛的控制面板和表盤的可視性（巴比奇，1988）：（1）確保文字和控制項光線充足;（2）選擇合適的顏色，大小和色強度型符號;（3）隔離背景雜波和眩光優(yōu)先級信息;（4）消除不相關(guān)的信息和裝飾;（5）使用適當(dāng)類型面積和重量，字母，單詞和行間距;（6）最大限度地類型和背景之間的對比度;（7）使用非反射表面; （8）使用對比色;（9）細心使用藍紫綠組合。1.6機械驅(qū)動控制駕駛控制的改善，如機械手控制或機電式接觸開關(guān)，現(xiàn)在要求即使是最嚴重受損也能操作車輛。然而，這些機械的功能通常只對主控件，如轉(zhuǎn)向，制動，和加速，這限制了司機的操作輔助控件，如喇叭，轉(zhuǎn)向燈，點火的能力，和前大燈等定向。 最顯著的進步是，幫助殘疾人駕駛時適應(yīng)車輛控制，這是有效的，簡單，便宜。這些技術(shù)包括利用簡單的長桿齒輪杠桿和杠桿釋放機制的手制動。其他項目，如電動調(diào)節(jié)汽車座椅，紅外線系統(tǒng)，車輛控制操作，以及真空輔助制動通常在2000美元成本。當(dāng)關(guān)節(jié)炎嚴重并伴有肢體畸形和短縮或神經(jīng)衰弱，更昂貴和特殊車輛的控制可能是必要的。 1.7聽覺信息系統(tǒng)為了改善老年人和殘疾人群體的聽覺障礙，黑格（1993）提出了以下音頻設(shè)計指南，以支持這些需求（巴比奇，1988）：（1）提供完善的控制，以確保聲量可以滿足所有的用戶，無論聽力如何。（2）當(dāng)通信的影響是至關(guān)重要的，與音量的提示緊迫性，并提供視覺和聲音提示。（3）最大限度地減少由產(chǎn)品或環(huán)境產(chǎn)生的環(huán)境聲音，這樣混亂的音頻信號被淘汰。（4）避免不相關(guān)的信息：如果老年人要處理大量的信息，他們很可能需要更長的時間來執(zhí)行任務(wù)。（5）較低的頻率用于報警和緊急消息。在由斯匹林和菲斯克（1991）先進的線索化條件的研究，103個青年（平均年齡37歲）和老年司機在路口模擬方式與不提示方式進行了測試。結(jié)果表明，通過符號元素的一種先進的和冗余的數(shù)據(jù)流提供決策規(guī)則嵌入，將提高年輕和老司機決策的準確性和延遲。2 人為因素和智能交通技術(shù)和支持服務(wù)先進的技術(shù)可以大大增強或擴展私人機動車輛的老人的能力。改進可能包括專門的駕駛輔助設(shè)備，如聽覺信息系統(tǒng)，視覺增強設(shè)備和智能卡，以及車載信息和支持系統(tǒng)，如規(guī)劃和航路信息系統(tǒng)，車輛運營和維護設(shè)備，應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)，和安全性增強功能。關(guān)于智能交通系統(tǒng)（ITS ）技術(shù)和身體障礙的任何討論，許多技術(shù)可能不容易被接受的第一個原因是與年齡有關(guān)的厭惡新技術(shù)。對于后續(xù)的幾代人，這將是不再是一個問題，因為他們將在較早的年齡熟悉智能技術(shù)。還值得一提的是，它的許多適應(yīng)最初可能是昂貴的落實。不過，這是合理的，技術(shù)成本將隨時間而降低，許多基本功能（例如，車載導(dǎo)航）在不久的將來將成為不可或缺的整車設(shè)計。2.1視覺增強設(shè)備伊（1985）進行的老年駕駛者的綜合研究表明，被調(diào)查的35的問題，關(guān)節(jié)炎，20聲稱這使他們很難在駕車時把他們的頭看向后面。以用戶為中心的方法及其預(yù)防這種損害可能包括這樣的功能如后近地警告系統(tǒng)，以防止風(fēng)險進入另一輛車（歐文等人，1993）或激光/雷達系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)品來發(fā)出聲音警告的路徑當(dāng)駕駛者啟動一個危險的車道變換。紅外（IR）視頻系統(tǒng)為改善照亮黑暗的環(huán)境中駕駛條件下的另一種可能的技術(shù)手段。這些系統(tǒng)是類似于用于軍事的夜視系統(tǒng)。從以用戶為中心的角度來看，這種技術(shù)提供了前所未有的可能性，以提高夜間行車環(huán)境可視化的訪問。創(chuàng)新的汽車設(shè)計也可以考慮新的可能性，如更好的顯示位置和使用抬頭顯示器。這些修改將簡化個人的可視化搜索。此功能對于認知（例如，響應(yīng)時間限制）和視覺障礙的個體將是非常有用的（示拿和希伯，1991）。2.2智能卡智能卡是一種先進的技術(shù)，特別適用于各種應(yīng)用，包括自動付款。智能卡是大致相同的大小作為一個傳統(tǒng)的信用卡。它們包含兩個微處理器和存儲器元件，使他們能夠執(zhí)行計算和處理數(shù)據(jù)的獨立的智能卡讀卡器。個人認知，行動不便，或敏捷障礙可以智能卡召回座位，鏡子，或轉(zhuǎn)向的調(diào)整。人與敏捷性損傷也可以從智能卡的使用，避免貨幣處理在收費站，停車場等受益。目前，智能卡，可以讀取和以非接觸方式寫數(shù)據(jù)鏈路是已經(jīng)可用。他們可以提供數(shù)據(jù)處理和信息可移植性的穩(wěn)健和安全的方法。2.3 車載信息和支持系統(tǒng)這是以解決在感知，認知和物理性能跌幅而開發(fā)幾種車載信息和支持系統(tǒng)：（1）碰撞風(fēng)險測定系統(tǒng)：根據(jù)機載實時風(fēng)險評估情報，給司機特定的交通場景的建議或警告（2）動態(tài)路徑導(dǎo)航系統(tǒng)：提供驅(qū)動程序有明確的常規(guī)信息指定的車次。同樣， 西克史密斯和 西克史密斯（1993）建議的無線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)，聲控電臺，根據(jù)年駕駛者的要求可以提供老當(dāng)?shù)氐缆泛吞鞖鈼l件下的廣播。（3）車輛狀態(tài)監(jiān)控：提供給司機有關(guān)汽車維修的信息，包括剎車片磨損，洗滌液液位，等（4）駕駛員狀態(tài)監(jiān)測：提供司機信息，以幫助保持足夠的行駛性能。這種系統(tǒng)將在輕載和滿載時監(jiān)測與藥物，嗜睡和認知的效果相關(guān)的關(guān)鍵駕駛因素的波動。（5）道路和路線信息系統(tǒng)：使駕駛員能夠規(guī)劃自己的路線，最短，最快，最優(yōu)美的路線等（6）車位引導(dǎo)系統(tǒng)：提供有關(guān)停車位的位置和可用性的信息，它可以幫助所有司機。（7）便攜式移動數(shù)據(jù)終端：提供給駕駛員或乘客關(guān)于交通路況狀態(tài)信息2.4 操作和維護系統(tǒng)旅行前，司機往往需要車輛運行和維護信息，如剎車，輪胎，發(fā)動機和流體條件。此外，之前的長途旅行緊急維修和信息服務(wù)對于老人將是特別有用。這種信息的需求可以通過其技術(shù)，如車輛診斷系統(tǒng)，車載通信，車輛定位裝置，和路邊和應(yīng)急設(shè)備庫的組合來滿足。此外，全國研討會探討了需要開發(fā)的以協(xié)助個人駕駛改裝的車輛（TRB，1991）國家應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)。這項服務(wù)將有助于滯留個人和保證維修服務(wù)的專業(yè)車輛，其中典型的是汽車維修商必須救援。這個急救網(wǎng)絡(luò)將采用自動車輛定位，先進的出行者信息系統(tǒng)，以及先進的出行管理系統(tǒng)技術(shù)。2.5 安全系統(tǒng) 對于視力或認知障礙，看到和認出是非常困難的，如在停車標志列出的交通和路牌的限制，不能從遠處看。車載標牌可以提供一個潛在的解決很多這樣的問題。同樣的一群人也可以受益于否定系統(tǒng)。拒絕系統(tǒng)防止個人在一定條件下駕駛，例如，光線不好下有視覺障礙（菲利普斯，1994年）的人。2.6 移動性支持服務(wù)移動性支持服務(wù)中心，可以提供與身體和認知障礙相關(guān)的汽車方面的流動性的專家咨詢和評估。這樣的評價在重要的旅游行為的調(diào)整（例如，只在白天行駛）給司機提供幫助。此外，支持中心可能包括專家的技術(shù)設(shè)計服務(wù)，這對于連接障礙，以適應(yīng)車輛與智能系統(tǒng)（如視覺增強設(shè)備）提供建議和咨詢意見。在不久的將來，進行更復(fù)雜的駕駛員培訓(xùn)存在的，尤其適合老年人，這很有必要。根據(jù)駕駛需求隨時獲得質(zhì)量好，客觀的建議仍然是老年人和殘障人士的一大難題。但是在英國（UK），駕駛評估中心的網(wǎng)絡(luò)，使個人可以取得行駛能力和建議的實際評估，以供駕駛調(diào)整（默里 - 萊斯利，1991）。在未來，這些中心也可以用于適應(yīng)車輛與智能系統(tǒng)提供專業(yè)的技術(shù)設(shè)計服務(wù)。國家依賴于私人汽車的移動性，如美國，應(yīng)該考慮支持移動性服務(wù)中心，認知和身體殘疾類似于在英國。這些中心可以首先通過公共-私營伙伴關(guān)系進行操作。醫(yī)療服務(wù)提供者和汽車制造商可能有興趣，共同拓展這樣的企業(yè)。移動服務(wù)中心提供的對策，如物理療法，可以幫助改善并維持老年人和殘疾人司機的技能。毫不奇怪，康復(fù)策略已經(jīng)被證明有助于個人直接或通過開發(fā)其他解決問題的能力克服損失（菲斯克，1993）。最近，阿什曼等（1994）進行了為期一年的關(guān)于105個老司機的問題研究。本研究的目的是開發(fā)和評估用于提高老年人司機駕駛能力的安全對策。在第一年，對老司機的問題進行了探討和對對策進行了鑒定，其中包括：（1）物理治療，（2）感知治療，（3）司機的教育，和（4）基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。參與者的駕駛性能是用駕駛表現(xiàn)進行測量（DPM）這是密歇根州立大學(xué)開發(fā)的測量方法。每位受試者前后進行了測試的每一個措施。第二年，對這些司機措施的效果進行了評價。結(jié)果表明，所有的措施提高了老年人的駕駛性能。阿什曼等觀察到，該研究報告的康復(fù)措施（基于DPM得分的變化）每項措施提供了7.9的駕駛性能改善。此外，與身體或視覺治療相關(guān)的司機教育趨于改善駕駛性能。然而，沒有一個上升是顯著的（P0.02）。最后，阿什曼等發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的改進將是最具性價比的高容量的有效方法，以及其他措施（如物理和視覺療法）是最符合成本效益的低容量的方法。這項研究還包括三個全國性突出的駕駛?cè)私逃n程的評估：（1）國家安全局執(zhí)教成熟的司機，（2）退休人員的美國協(xié)會55活著/成熟的駕車，以及（3）美國汽車協(xié)會（AAA）安全駕駛的成熟運營商。阿什曼等。結(jié)論是，所有三個項目提供充足的。2.7 測試和許可證雖然老年駕駛者的許可是一個激烈爭論的問題。在許多國家，它可能是未來調(diào)控的駕駛權(quán)利的重要工具。也有證據(jù)表明，駕駛知識測試也與老司機更少的致命車禍有關(guān)。在不能施加續(xù)領(lǐng)牌照的測試的狀態(tài)下，流動性中心可提供有價值的咨詢和評估服務(wù)，尤其是對那些可能不知道他們的身體和認知障礙的老年駕駛者。約翰遜和凱爾特納（1983）發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)被診斷為異常視野（57.6）的研究對象，沒有意識到任何視覺困難。本特松和克拉考（1979）在自動視野檢查研究中發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。在這個實驗中，被診斷為視野喪失的受試者48以前沒有意識到這個問題?？傊?，這些結(jié)果表明，自動視野測試可以給司機的篩選提供有價值的評估工具。目前，儀器評估動態(tài)視覺感知技能的可用性仍然是相當(dāng)有限的。在多倫公司提供了一個精密的系統(tǒng)驅(qū)動器分析儀，該工具可以提供精確和動態(tài)的測量，以評估一個司機感知能力，反應(yīng)時間和威脅識別能力。該系統(tǒng)的目視評價方面在評估其客戶的視覺掃描和注意力的能力時特別有用。目視評價工具，例如駕駛員分析器中，可以使用在移動性服務(wù)中心來評估老人的駕駛能力。這些評估的結(jié)果可以用來司機障礙聯(lián)系，以適應(yīng)車輛和智能系統(tǒng)設(shè)備。3 結(jié)論越來越多的老年人流動性的話題表面如福祉擴大人口老齡化的關(guān)鍵因素。最近，一些老年人相關(guān)的生活方式的問題已經(jīng)引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注，其中包括：健康相關(guān)看法，老年人住房，并在老年人中兩個流動性和幸福的結(jié)合下降。事實上，一些研究表明，低自尊和因行動不便而感到無用，不快樂，抑郁癥的老人。雖然在流動性下降和幸福之間的因果關(guān)系的影響難以確定，但這種巧合值得進一步研究。雖然與衰老有關(guān)的許多限制在每天的日?；顒涌赡懿缓苊黠@，限制有可能因一個復(fù)雜的因素出現(xiàn)更加明顯，如不熟悉技術(shù)。因此，許多老年人可能有把ITS技術(shù)納入自己的駕駛?cè)蝿?wù)的消極態(tài)度。目前，一些研究已經(jīng)用了了用戶可接受的為老人服務(wù)的新的移動技術(shù)（黑格，1993）。本文從運輸，設(shè)計，和醫(yī)學(xué)專家描述一系列與駕駛以及有關(guān)的身體與認知障礙，并通過一個大范圍的設(shè)計修改（例如，座椅及門的標準）減少其影響。我們倡導(dǎo)一種新的設(shè)計方法，但具有足夠的靈活性，以服務(wù)于眾多用戶的移動需求，從年輕人到最年長的老人。這種做法會鼓勵廣泛采用支持個人在整個一生中不斷變化的身體和認知需要的很多的產(chǎn)品和服務(wù)。因此，許多這些產(chǎn)品就會少專門為特定的障礙，更實惠，并廣泛提供給來自不同社會經(jīng)濟背景的人。附件：外文資料原文Integrating vehicle design and human factors: minimizing elderly driving constraintsSusan A. Shaheen *a, Debbie A. Niemeier * b,*a Institute of Transportation Studies, University of California, Davis, CA, USA,*b Department of Civil and Environmental Engineering, University of California Davis, CA 95616-5924, USA Received 27 June 1997; accepted 3 December 1999Abstract:With a projected rise in the number of elderly, most of whom have also relied primarily on the private automobile for their mobility, it is likely that future adaptations in vehicle design will be linked in some part to the physicalinfirmities often faced by the eld-erly. This paper o.ers a bridge between medi-cal research on the physical impairments of the elderly and automobile design and drivingsafety. We describe recent findings on the driving-related physical and cognitive impairments faced by the elderly. We then propose two majortypes of vehicle design and infrastructure adaptations: (1) modifications for private vehicles, and (2) intelligent technology and support services for private vehicles, which can help to minimize the drivingrelated effects of these impair-ments. For example, we present a range of modest vehicle design adaptationsfor components such as seats and doorways, handles, knobs, and steering whee-ls, and seat belts. We find that many of these improvements can be made to standard passenger vehicles with little additional design effort, and that the ada-ptations should also increase overall vehicle marketability. Finally, we arguethat while most, if not all, of our proposed adaptations would be made to larg-ely benefit the elderly, they will nevertheless support and improve driving across all age groups. 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.Keywords: Human factors; Transportation; Elderly; Vehicle design1. Human factors and basic vehicle design adaptationsAccording to Carp (1988), technological adaptations can ameliorate some age-related impairments. For instance, sign readability and signal timing are design elements that can greatly affect an individuals ability to travel safely, andfor which simple technological adaptations can prove useful. In particular, products designed for an older population must increasingly meet the needs of older females (Pirkl, 1994). The increasing number of older women amplifles thegrowing needs for anthropometric and behavior research among this group. Designers and human factors specialists need additional data for the older population in general and women in particular (Pirkl, 1994, p. 17). As the number and economic status of older consumers increases, the collective strength of this growing population may convince many companies that products and environments that compensate for sensory and physical impairments have a market advantage (Thompson, 1995; Pirkl, 1994).In this section, we describe several kinds of possible vehicle design adaptations, including: seating; seat and doorway dimensions; handles, knobs, and steering wheels; anti-glare adaptations, mechanical driving controls, and seat belts, that can serve the older population. The design standards for these adaptations can be ascertained using the research presented in the previous section. Many changes could be made to a standard vehicle with little effort on the part ofautomobile manufacturers. For instance, very simple transgenerational adaptations might include the use of aromatherapies, which could be released inside an automobile to stimulate and awaken tired drivers. Other adaptations will require a more radical approach to developing new standards for vehicle design, such as doorway and headlight height alterations. As might be expected, manyof the adaptations we explore may be costly. Design changes that are made onall vehicles (e.g., knob design) would benefit from economies of scale, while other, more customized designs would remain costly. Although costs play a keyrole in market demand, they are not emphasized in our evaluation. The recommendations we identify are included in Table 4.1.1. SeatingVehicle seating should be relatively hard and flat, making it easy to sit down on the edge of a seat and then move into a comfortable position. Consequently, a seat surface should not have too much friction, which makes it moredifficult for passengers to swivel when getting into and out of an automobile. The seat position should also be easy to adjust by all passengers (佩策爾, 1995).Vehicles with a single door on each side provide the easiest access due toa wide door aperture.The maxima and minima for door aperture and seat dimensions, which would be acceptable to90% of the disabled population,have beendetermined by the Institute of Consumer Ergonomics (Murray-Leslie, 1991) Increased front seat retractability or adapted vehicle seats, which slide back andswivel outward, can provide great assistance to the physically impaired. Providing better seating designs and relocating primary vehicle controls closer to drivers will also aid mature adults, who have experienced a decrease in intervertebral disk spacing in the spine and possess a characteristic round back (Thompson, 1995).Table 4Seat and doorway dimensions Doorway *A minimum of 800 mm and for comfort reasons at least 900 mm.widthSeat position *Space between the seat front right cover and the front door-post should be a minimum of 300 mm, and for comfort reasons at least 350 mm. Distance between the backrest of the seat and the front door-post should be a minimum of 840 mm and for comfort reasons up to 930 mm. The seat should be adjustable to a position where the upper portion of the seat backrest is placed at the same horizontal position as the back door-post.Door-sill *A maximum of 90 mm above the floor and for comfort r height easons less than 50 mm.Doorway *A minimum of 1330 mm and for comfort reasons at leastheight 1380 mm above the ground.Door angle *Angle to which the door opens, approximately 70 mm (for ambulant disabled persons); 70 mm for wheelchair use rs; and 90 mm (for wheelchair users with an assistant) 1.2. Seat and doorway dimensionsIn an experimental study 佩策爾 (1995) asked 17 elderly and disabled participants to enter and exit a mock-up vehicle that had a doorway whose width and height could be altered. The results helped to define the minimum vehicledoorway dimensions required to comfortably accommodate individuals with a mobility impairment, enhancing comfort and safety during entry-exit operations.Dimensions are provided in Table 4.1.3. Seat beltsAccording to Murray-Leslie (1991), for most individuals the arthritic discomfort associated with operating and wearing seat belts can be overcome or ameliorated. Adjusting the belt anchorage points and system slack will accomplishthis. Nevertheless, it is important to realize that such alterations could a.ect thesafe functioning of the belt and should only be undertaken by a specialist.1.4. Handles, knobs, and steering wheelsHandles, knobs, and steering wheels can be adapted to meet the hand functioning needs of the elderly (e.g., arthritis and reduced strength). The effort and torque requirements for control knobs and levers should reflect the gradualdecline in physical strength and dexterity over time (Thompson, 1995). 佩策爾 (1995)recommends that suitable handles be mounted to accommodate the needsof individual drivers. Suggested locations include the dashboard, the upper partof the front door-post, the roof inside the upper part of the door frame, and on the door just beneath the window. Strategically placed handles can aid passengers when getting into and out of a car.As noted earlier, arthritis research suggests that joint pain rather than stiffand weak or deformed joints present the biggest obstacle to driving. This painmay be related to joint movement or pressure from maintaining a limb in a particular posture. To minimize this pain, the position of the vehicle controls andseating should be optimally placed to reduce the forces and pressures required for operating controls. Additionally, control maneuvers, such as gear changing, should be eliminated (Murray-Leslie, 1991).Based on a review of ergonomic field research (Haigh, 1993), the following guidelines were suggested to help automobile drivers and passengers with declining hand function, especially those caused by arthritis:*enlarged vehicle knobs, handles, and steering wheels;*knob shapes should be easy to hold, so that it fits the hand;*texture should be easy to grip and hold;*stop and start should be located apart from one another; and*facilitate single-handed tasks if possible.1.5. Anti-glare adaptationsGlare reducing vehicle modifications that should help elderly drivers includenon-glare panels and day/night rearview and side mirrors. Other visibility enhancements may be achieved through improved headlight designs, for instance mid-beam headlights that increase distance visibility but not the glare from oncoming cars (Shinar and Schieber, 1991). Furthermore, a headlight washing and wiping system could be added to ensure cleanliness and enhance luminance (Mortimer and Fell, 1989). Haigh (1993) suggested the following design guidelines toimprove the visibility of vehicle control panels and dials (based on Pirkl and Babic, 1988):*ensure adequate light level on text and controls;* select appropriate color, size, and chromatic intensity for type symbols;* isolate priority information from background clutter and glare;*eliminate irrelevant information and decoration;* use appropriate type size and weight and letter, word, and line spacing;*maximize contrast between type and background;*use non-reflective surfaces;* use contrasting colors; and* use blue-violet green combinations with care.1.6. Mechanical driving controlsAdaptive driving controls, such as mechanical hand controls or electromechanical contact switches,now allow even the most severely impaired to operate a vehicle. However, these mechanical functions are usually directed toward primarycontrols only, such as steering, braking, and accelerating, which limits the ability of drivers to operate secondary controls such as the horn, turn signals, ignition, and headlights, etc. (Quintin et al., 1991).The most significant progress to aid disabled drivers has been made with vehicle control adaptations, which can be effective, simple, and inexpensive. These include the use of simple extension bars to gear levers and lever release mechanisms for hand braking. Other items such as electrically adjusted car seats, infra-red systems for the operation of vehicle controls, and vacuum assisted braking usually cost well under $2,000 (Murray-Leslie, 1991, p. 55). Occasionally, when arthritis is severe and accompanied by limb deformity and shortening or neurological weakness, more expensive and specialized vehicle controls may be necessary (Murray-Leslie, 1991).1.7. Auditory information systemsTo enhance, the auditory impairments of the elderly and disabled populations, Haigh (1993) has suggested the following audio design guidelines to support these needs (based upon Pirkl and Babic, 1988): *Provide a control for sound to ensure that the loudness level can accommodate all users regardless of sensitivity.*When communication impact is critical, relate the sound volume to the cueurgency and provide both visual and audio cueing.*Minimize the ambient sound produced by the product or environment so that confusing audio signals are eliminated.*Avoid irrelevant information: if older people have to process a lot of information they are likely to take longer to perform a task.*Use lower frequencies for alarms and urgent messages. In the research onadvanced cueing by Staplin and Fisk (1991), 103 young (average age of 37) and older drivers were tested in intersection approach simulations with and without cueing. The results indicate that decision rule cueing provided by an advanced and redundant stream of sign elements, will improve the accuracy and latency of both younger and older driverss decisions.2. Human factors and intelligent transport t