人機(jī)工程學(xué)_第5章汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)輔助工具

1、第五章 汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)輔助工具目錄5.1 h點(diǎn)裝置5.2 駕駛員h點(diǎn)位置線5.3 眼橢圓5.4 頭廓包絡(luò)5.5 駕駛員手伸及界面5.6 駕駛員膝部包絡(luò)線5.7 駕駛員胃部包絡(luò)線5.8 數(shù)字人體模型5.1 h點(diǎn)裝置點(diǎn)裝置 h點(diǎn)裝置（h point device）是車身布置和測量的重要工具，對(duì)于進(jìn)行駕駛室人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)和參數(shù)測量、輔助進(jìn)行駕駛室內(nèi)部基準(zhǔn)點(diǎn)的定位具有重要意義 h點(diǎn)裝置包括h點(diǎn)測量裝置（h-point machine，hpm）和h點(diǎn)設(shè)計(jì)工具（h-point design tool，hpd）h h點(diǎn)裝置點(diǎn)裝置是由美國汽車工程師協(xié)會(huì)是由美國汽車工程師協(xié)會(huì)saesae（society of

2、 society of automotive engineersautomotive engineers）開發(fā)并定義的一個(gè)裝置，用于）開發(fā)并定義的一個(gè)裝置，用于輔助車身布置、測量和設(shè)計(jì)的重要工具輔助車身布置、測量和設(shè)計(jì)的重要工具座椅基準(zhǔn)點(diǎn)座椅基準(zhǔn)點(diǎn)sgrp（seating reference point ）5.1.1 hpm-型型h點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造 hpm-ii型h點(diǎn)測量裝置由鞋、小腿、大腿、座板和軀干組成，各部分均可以拆卸 還包括鞋固定裝置和頭部空間測量裝置兩個(gè)附件5.1.1 hpm-型型h點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造1. 鞋的構(gòu)造鞋的構(gòu)造 裝有踝關(guān)節(jié)角度尺；ahp到pr

3、p側(cè)向偏移量標(biāo)尺，還有測量鞋底面傾角（a47或a48）的輔助測量標(biāo)記點(diǎn) 其它零件：鎖止螺釘、水平調(diào)節(jié)螺釘、氣泡水平儀、鞋固定裝置5.1.1 hpm-型型h點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造2. 腿部的構(gòu)造腿部的構(gòu)造 小腿和大腿長度均可調(diào)節(jié)，并可以用緊固旋鈕固定于某刻度處 在大腿靠近膝關(guān)節(jié)一端還裝有用于度量小腿側(cè)向位置的刻度盤 膝關(guān)節(jié)處裝有角度刻度盤，用來指示膝關(guān)節(jié)角度5.1.1 hpm-型型h點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造3. 軀干的構(gòu)造軀干的構(gòu)造 由胸部、腰部和骨盆部組成，相互之間鉸接在一起 胸部和腰部都裝有支撐重塊的托架。在腰部還裝有支撐頭部空間測量裝置的固定栓 還有把手、載荷施加點(diǎn)、h點(diǎn)

4、樞軸、軀干角度測量臺(tái)等件5.1.1 hpm-型型h點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造點(diǎn)測量裝置的構(gòu)造4. 座板總成的構(gòu)造座板總成的構(gòu)造 由座板、大腿和骨盆重塊定位桿、h點(diǎn)位置桿、軀干支撐裝置、水平儀等組成5.1.2 h點(diǎn)設(shè)計(jì)工具點(diǎn)設(shè)計(jì)工具 hpd是hpm-的簡化cad模型 hpd模型的鞋、小腿部和大腿部位于身體右側(cè) 模型上以點(diǎn)和線的形式標(biāo)出了hos、bof、h點(diǎn)、小腿線和軀干線等基準(zhǔn)點(diǎn)和參考線5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn) h點(diǎn)裝置可用于建立車內(nèi)布置關(guān)鍵基準(zhǔn)點(diǎn)和尺寸 汽車內(nèi)部布置最重要的基準(zhǔn)點(diǎn)是h點(diǎn)，一般借助h點(diǎn)測量裝置hpm或者h(yuǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)工具h(yuǎn)pd來定義 在hpm和hpd上定義了與設(shè)計(jì)和人機(jī)關(guān)系

5、相關(guān)的點(diǎn)和參考線，包括h點(diǎn)、d點(diǎn)、k點(diǎn)、軀干線、腿線、座墊線等；同時(shí)，車身布置的一些重要基準(zhǔn)點(diǎn)也需要借助h點(diǎn)裝置來定義5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)1）h點(diǎn) 是h點(diǎn)裝置上軀干與大腿的鉸接點(diǎn)；在不同場合，其表現(xiàn)形式也不同 設(shè)計(jì)h點(diǎn)：是借助hpd按一定程序建立的h點(diǎn)，用以表達(dá)設(shè)計(jì)乘坐位置5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)1）h點(diǎn) 乘坐基準(zhǔn)點(diǎn)（sgrp）：是一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)h點(diǎn) 是在車輛設(shè)計(jì)過程初期就定義的重要基準(zhǔn)點(diǎn) 行程可調(diào)節(jié)座椅在其h點(diǎn)調(diào)節(jié)軌跡上有許多設(shè)計(jì)h點(diǎn)，但只有唯一一點(diǎn)定義為sgrp 駕駛員sgrp很重要，它用于定位一些布置工具，且用來定義了許多關(guān)鍵尺寸5.1.3

6、 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)1）h點(diǎn) 實(shí)際h點(diǎn)：是將hpm按規(guī)定步驟安放在座椅上時(shí)，所測得的h點(diǎn)位置（相對(duì)于整車坐標(biāo)系，或者相對(duì)于座椅結(jié)構(gòu)）5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)2）d點(diǎn)：是坐姿狀態(tài)下h點(diǎn)裝置臀部的最低點(diǎn)3）k點(diǎn)：h點(diǎn)裝置上大腿和小腿鉸接點(diǎn)，即膝關(guān)節(jié)點(diǎn)4）軀干線：h點(diǎn)裝置上，自h點(diǎn)出發(fā)、平行于后背腰部區(qū)域外表面、用于定義軀干角度的直線5）腿線：連接腿部兩端關(guān)節(jié)的直線，包括大腿線和小腿線。大腿線連接h點(diǎn)和k點(diǎn)，小腿線連接k點(diǎn)和踝關(guān)節(jié)點(diǎn)6）座墊線：h點(diǎn)裝置上，自h點(diǎn)出發(fā)，用于定義座墊角度的直線5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)7）鞋上的基準(zhǔn)點(diǎn) ahp：當(dāng)

7、h點(diǎn)裝置的鞋按照適當(dāng)方法根據(jù)自由狀態(tài)加速踏板定位后，其踵點(diǎn)與地板表面（考慮地毯壓塌量）的交點(diǎn) bof：鞋底表面一點(diǎn)，與踵點(diǎn)相距200mm。其側(cè)向位置位于鞋寬度的一半處 裸足底線：鞋底附近與鞋底成6.5的直線，用于定義踝關(guān)節(jié)角度5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)7）鞋上的基準(zhǔn)點(diǎn) 地板基準(zhǔn)點(diǎn)（frp）：將h點(diǎn)裝置的鞋按一定方法定位（鞋底與考慮地毯壓塌量的地板表面接觸）后，踵點(diǎn)與地板的交點(diǎn)。frp不適用于駕駛員右腳（用ahp代替）。 踏板基準(zhǔn)點(diǎn)（prp）：當(dāng)鞋按照適當(dāng)方法根據(jù)加速踏板定位后，加速踏板表面上與bof接觸的點(diǎn)5.1.3 h點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn)k點(diǎn)5.1.3 h點(diǎn)裝

8、置上的基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)裝置上的基準(zhǔn)點(diǎn) h點(diǎn)測量裝置上提供了14個(gè)輔助測量點(diǎn)。借助坐標(biāo)測量機(jī)對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)測量，就可以方便地將某些關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算出來5.1.4 h點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用1. h點(diǎn)裝置的測量功能點(diǎn)裝置的測量功能 當(dāng)h點(diǎn)裝置用于測量用途時(shí)，能夠?qū)⒆魏蛙噧?nèi)硬點(diǎn)和硬點(diǎn)尺寸測量出來 按照測量的用途區(qū)分，可分成 方案對(duì)比分析（對(duì)標(biāo)分析，benchmarking） 方案審核 定位內(nèi)部基準(zhǔn)點(diǎn)5.1.4 h點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用2. h點(diǎn)裝置的設(shè)計(jì)功能點(diǎn)裝置的設(shè)計(jì)功能 在方案設(shè)計(jì)中，用h點(diǎn)裝置來建立室內(nèi)人機(jī)工程學(xué)基本布置方案所涉及的關(guān)鍵基準(zhǔn)點(diǎn)和尺寸，這些關(guān)鍵基準(zhǔn)點(diǎn)和尺

9、寸稱為硬點(diǎn)和硬點(diǎn)尺寸5.1.4 h點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用3. 利用利用h點(diǎn)裝置進(jìn)行駕駛員乘坐環(huán)境參數(shù)對(duì)標(biāo)點(diǎn)裝置進(jìn)行駕駛員乘坐環(huán)境參數(shù)對(duì)標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備對(duì)車內(nèi)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行三坐標(biāo)測量建立prp和ahp調(diào)節(jié)座椅位置和姿態(tài)安放hpm的座板總成和軀干部安裝hpm的配重測量hpm的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算sgrp安裝腿部記錄測量結(jié)果將hpm從座椅上面取下5.1.4 h點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用點(diǎn)裝置的功能和應(yīng)用 4. 利用利用h點(diǎn)裝置建立前排乘員布置方案點(diǎn)裝置建立前排乘員布置方案確定關(guān)鍵參數(shù)的目標(biāo)值確定a47、定位鞋、建立prp和ahp定位sgrp，并確定設(shè)計(jì)h點(diǎn)調(diào)節(jié)軌跡曲線定位hpd硬點(diǎn)尺寸參數(shù)定義h30-1

10、/ mm駕駛員座椅高度w20-1 / mm駕駛員側(cè)向中心線位置a40-1 / （）h點(diǎn)裝置軀干角，取22l18-1 / mm駕駛員座椅的腰部支撐量a27-1 / （）駕駛員座椅的座墊傾角47770.08(30)ah2sgrp913.7mm0.672316(30)0.0019553(30)xhh大腿長度為456mm，小腿長度為459mm完成hpd定位之后，其上的基準(zhǔn)點(diǎn)、參考線和相關(guān)硬點(diǎn)尺寸就確定了24鞋底與地板夾角5.2 駕駛員駕駛員h點(diǎn)位置線點(diǎn)位置線5.2.1 a類車類車sae h點(diǎn)位置曲線點(diǎn)位置曲線 a類車（乘用車）的h點(diǎn)位置曲線模型為式中，x為h點(diǎn)到bof的水平距離（mm），z為h點(diǎn)到ah

11、p的垂直距離（mm）297.5295290250210252.5936.60.6138790.00186247913.70.6723160.00195530885.00.7353740.00201650793.70.9033870.00225518715.90.9687930.00228674692.60.9814270.0022623068xzzxzzxzzxzzxzzxzzx27.10.8953360.00210494zz5.2.2 b類車類車sae h點(diǎn)位置曲線點(diǎn)位置曲線 b類車（商用車與客車）的h點(diǎn)位置曲線，要考慮駕駛員群體中男性和女性所占的比重 表中，x為h點(diǎn)到ahp的水平距離（mm

12、），z為h點(diǎn)到ahp的垂直距離（mm）5.2.3 踏板平面角踏板平面角 踏板平面角為鞋底與水平面的夾角 式中，z為h點(diǎn)到ahp的垂直距離（h30，cm），它反映了容納駕駛員群體乘坐的座椅高度278.960.150.0173zz5.3 眼橢圓眼橢圓5.3.1 眼橢圓的定義和由來眼橢圓的定義和由來 眼橢圓（eyellipse，eye和ellipse的合成）是指不同身材的乘員以正常姿勢坐在車內(nèi)時(shí)，其眼睛位置眼睛位置的統(tǒng)計(jì)分布圖形統(tǒng)計(jì)分布圖形；左右各一，分別代表左右眼的分布圖形305.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓1. 眼橢圓尺寸的計(jì)算眼橢圓尺寸的計(jì)算 長軸長度lxl研

13、究表明，駕駛員眼睛位置沿ax方向的位置差與駕駛員身高差呈現(xiàn)0.473的相關(guān)關(guān)系31l可以利用身高的分布來計(jì)算長軸長度5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓1. 眼橢圓尺寸的計(jì)算眼橢圓尺寸的計(jì)算 長軸長度lx32p為百分位，pm、pf分別為駕駛員中男、女性比例，m、f分別為男、女性在ax方向眼位置的均值，sm、 sf分別為男、女性眼睛位置分布的標(biāo)準(zhǔn)差5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓1. 眼橢圓尺寸的計(jì)算眼橢圓尺寸的計(jì)算 長軸長度lx 長軸長度lx =cm-cf332/12222/1222)87.41473. 0()87.41473.

14、0(fsfmsm男、女性眼睛位置分布的標(biāo)準(zhǔn)差sm、 sf計(jì)算公式其中， m、 f分別為男、女性身高的標(biāo)準(zhǔn)差5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓1. 眼橢圓尺寸的計(jì)算眼橢圓尺寸的計(jì)算 短軸長度ly和豎軸長度lz眼橢圓的短軸和豎軸長度基本上不受駕駛員身高和布置參數(shù)的影響。因此，可以根據(jù)眼睛位置一維正態(tài)分布變量的標(biāo)準(zhǔn)差和眼橢圓百分位值 來計(jì)算ly和lz，即35 111118.34128.391yzlpplpp5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓2. 眼橢圓的定位眼橢圓的定位 橢圓傾角的計(jì)算 橢圓中心3618.619a664mm0.587 6

15、0.17630 12.5cos22032.5mm2032.5mm638mm30sin2cclcrccmcfxlhtywywcmcfzht為變速類型，當(dāng)有離合踏板時(shí)t=1，否則，t=0cm、cf分別為男子和女子眼睛位置分布的上、下1-p分位點(diǎn)（一般在12）5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓2. 眼橢圓的定位眼橢圓的定位375.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓3. 適合某些國家駕駛員群體的眼橢圓適合某些國家駕駛員群體的眼橢圓 截至2002年，sae給出了美國、日本和荷蘭的眼橢圓尺寸和定位公式385.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類

16、車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓3. 適合某些國家駕駛員群體的眼橢圓適合某些國家駕駛員群體的眼橢圓1）眼橢圓尺寸39百分位座椅行程tl23 / mm長軸lx / mm短軸ly / mm豎軸lz / mm95th1133173.860.393.4133206.460.393.499th1133242.185.3132.1133287.185.3132.1適合美國人的a類車、可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓尺寸5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓3. 適合某些國家駕駛員群體的眼橢圓適合某些國家駕駛員群體的眼橢圓2）眼橢圓定位40126640.587 60.17630 12.52032.520

17、32.563830cclcrcxlhtywywzh適合美國人的a類車、可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓定位5.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓4. 眼點(diǎn)眼點(diǎn) e點(diǎn)： e點(diǎn)（眼點(diǎn)）代表眼睛位置，是視野設(shè)計(jì)過程中視線的出發(fā)點(diǎn) p點(diǎn)： p點(diǎn)是駕駛員頭部水平轉(zhuǎn)動(dòng)的中心點(diǎn)，與e點(diǎn)等高，位于左右眼點(diǎn)el和er連線中點(diǎn)后方98mm處41如圖示，若某人的左右e點(diǎn)位于圖中的el和er 點(diǎn)，則其頭部水平轉(zhuǎn)動(dòng)的中心點(diǎn)p點(diǎn)即位于el和er連線中點(diǎn)后方98mm處的p點(diǎn)，頭部轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角后，眼點(diǎn)將位于el和er處視野校核用頭部轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)p1,p2,p3,p45.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可

18、調(diào)節(jié)座椅眼橢圓4. 眼點(diǎn)眼點(diǎn) p點(diǎn)相對(duì)于95百分位中央眼橢圓中心的偏移量43tl23p點(diǎn)x / mmy / mm左側(cè)駕駛y / mm右側(cè)駕駛z / mm133mmp10-7.3+7.3-20.5p226.2+20.6-20.6-20.5p3191.0-11.2+11.2+22.5p4191.0+11.2-11.2+22.5133mmp116.3-7.3+7.3-20.5p239.2+20.6-20.6-20.5p3175.0-11.2+11.2+22.5p4175.0+11.2-11.2+22.55.3.2 a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓類車、行程可調(diào)節(jié)座椅眼橢圓4. 眼點(diǎn)眼點(diǎn) 頭部轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)p1和

19、p2分別用來計(jì)算駕駛員左、右側(cè)a柱的雙目視野障礙角 頭部轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)p4和p3分別用來計(jì)算駕駛員左、右側(cè)后視鏡的間接視野445.3.4 b類車眼橢圓類車眼橢圓1b類車眼橢圓尺寸和定位類車眼橢圓尺寸和定位 尺寸45百分位tl23 / mm長軸lx / mm短軸ly / mm豎軸lz / mm95th 100133173.8105.086.0133198.9105.086.099 th100133242.1149.0122.0133268.2149.0122.05.3.4 b類車眼橢圓類車眼橢圓1b類車眼橢圓尺寸和定位類車眼橢圓尺寸和定位 b類車眼橢圓定位時(shí)以atrp作為基準(zhǔn)點(diǎn) 在側(cè)視圖上，眼橢圓關(guān)于其

20、中心有向前下方11.6的轉(zhuǎn)角；在俯視圖上，左右眼橢圓關(guān)于其中心有向右側(cè)5.4的轉(zhuǎn)角46x為橢圓中心相對(duì)于atrp的水平距離；yl、yr分別為左、右眼橢圓中心相對(duì)于atrp的側(cè)向距離；z為圓中心相對(duì)于atrp的垂直距離5.3.4 b類車眼橢圓類車眼橢圓475.3.4 b類車眼橢圓類車眼橢圓2atrp atrp是駕駛室布置工具圖形定位基準(zhǔn)點(diǎn)48855.31 0.509 (90 10)822.440.460 (75 25)798.740.446 (50 50)zxzz男女比例為：男女比例為：男女比例為：式中，x為atrp到ahp的水平距離（mm），z為atrp到ahp的垂直距離（mm）5.3.5 眼

21、橢圓的理論解釋眼橢圓的理論解釋1. 眼橢圓的數(shù)學(xué)含義眼橢圓的數(shù)學(xué)含義4911111222212121( ,)e2txxxxf x x111112222121e2txxxxc11111122222ln 2txxccxx 221122221 1121xxcc眼橢圓的幾何含義，就是眼橢圓的幾何含義，就是該方向眼睛坐標(biāo)變量二維該方向眼睛坐標(biāo)變量二維正態(tài)分布概率密度函數(shù)的正態(tài)分布概率密度函數(shù)的等概率密度線等概率密度線眼橢圓的理論解釋眼橢圓的理論解釋2. 眼橢圓的視切比眼橢圓的視切比 視切比視切比定義為眼睛位置落在眼橢圓切線包含眼橢圓一側(cè)的概率 對(duì)于眼橢圓的任意切線，眼睛位置落在包含眼橢圓一側(cè)的概率都相等

22、，且等于眼橢圓的百分位50眼橢圓的理論解釋眼橢圓的理論解釋2. 眼橢圓的視切比眼橢圓的視切比 包含比包含比，定義為眼睛位置落在眼橢圓內(nèi)的概率。視切比總是要大于包含比515.3.6 眼橢圓的應(yīng)用眼橢圓的應(yīng)用 眼橢圓是汽車視野設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，但只有與視線（切線）一起使用方有意義525.4 頭廓包絡(luò)頭廓包絡(luò)概述概述a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)b類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)頭廓包絡(luò)的應(yīng)用頭廓包絡(luò)的應(yīng)用535.4.1 概述概述1頭廓包絡(luò)定義 頭廓包絡(luò)指不同身材的乘員以正常姿勢坐在適意的位置時(shí)，其頭廓（包括頭發(fā)）的包絡(luò)；用于在設(shè)計(jì)中確定乘員所需的頭部空間 與眼橢圓相對(duì)應(yīng)，頭廓包絡(luò)面也包括座椅行程可調(diào)式和不可調(diào)式兩種

23、545.4.1 概述概述2頭廓包絡(luò)生成原理 通過對(duì)人的頭部尺寸進(jìn)行測量和統(tǒng)計(jì)，sae制定了平均頭廓線，來描述側(cè)視和后視方向頭廓的平均尺寸555.4.1 概述概述2頭廓包絡(luò)生成原理 將平均頭廓線樣板上的眼點(diǎn)沿著眼橢圓輪廓上半部分運(yùn)動(dòng)，平均頭廓線隨之平動(dòng)，描繪出的各個(gè)位置平均頭廓線的包絡(luò)就是頭廓包絡(luò)線565.4.1 概述概述2頭廓包絡(luò)生成原理 1997年，頭廓包絡(luò)面取代了頭廓包絡(luò)線。包絡(luò)面的開發(fā)采用的是caesar人體數(shù)據(jù)庫中三個(gè)平均身材男子頭廓的三維掃描數(shù)據(jù) 為方便使用，將頭廓包絡(luò)面簡化成為上半橢球面575.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)1. 頭廓包絡(luò)面的尺寸頭廓包絡(luò)面的尺寸 頭廓包絡(luò)面的尺

24、寸包括長軸、短軸和豎軸的長度58百分位乘員tl23/mmlx /mmly /mm（車內(nèi)側(cè)） ly /mm（車外側(cè)） lz /mm95th駕駛員和前排外側(cè)乘員133211.25143.75166.75+133.50133198.76143.75166.75+133.500173.31143.41166.41+147.07前排中央乘員133211.25143.75143.75+133.50133198.76143.75143.75+133.50其他0173.31143.41143.41+147.075.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)1. 頭廓包絡(luò)面的尺寸頭廓包絡(luò)面的尺寸 行程可調(diào)節(jié)座椅的情況5

25、95.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)1. 頭廓包絡(luò)面的尺寸頭廓包絡(luò)面的尺寸 行程不可調(diào)節(jié)座椅的情況605.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)2. 頭廓包絡(luò)面的定位頭廓包絡(luò)面的定位1）頭廓包絡(luò)面傾角 適合a類車、行程可調(diào)節(jié)座椅的頭廓包絡(luò)面只在側(cè)視圖有向前下方12的傾角，其它視圖方向的傾角為零。對(duì)于固定座椅，在各個(gè)視圖方向傾角均為零615.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)2. 頭廓包絡(luò)面的定位頭廓包絡(luò)面的定位 頭廓包絡(luò)面中心位置（行程可調(diào)節(jié)座椅）62664mm0.587 60.17630 12.520638mm30chcchxlhtxywzhztl23xh / mmzh / mm13390.

26、652.613389.545.9085.442.05.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)2. 頭廓包絡(luò)面的定位頭廓包絡(luò)面的定位 頭廓包絡(luò)面中心位置（固定座椅） 頭廓包絡(luò)面中心相對(duì)于sgrp的三個(gè)坐標(biāo)分量 為固定座椅眼橢圓側(cè)視圖傾角63640sin20640cos0.719 409.6chcchxxywzzatl23xh / mmzh / mm13390.652.613389.545.9085.442.05.4.2 a類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò)2. 頭廓包絡(luò)面的定位頭廓包絡(luò)面的定位 無論是固定座椅，還是行程可調(diào)節(jié)座椅，當(dāng)定位眼橢圓之后，可以直接左右眼橢圓中心連線中點(diǎn)（中央眼橢圓中心）來定位相應(yīng)的頭

27、廓包絡(luò) 頭廓包絡(luò)中心相對(duì)于中央眼橢圓中心的偏移量64tl23xyz133mm90.6052.6133mm89.5045.9085.4042.05.4.3 b類車頭廓包絡(luò)類車頭廓包絡(luò) （略）655.4.4 頭廓包絡(luò)的應(yīng)用頭廓包絡(luò)的應(yīng)用 乘員頭部與車身結(jié)構(gòu)之間的空間對(duì)于保證乘員頭部活動(dòng)，以及在顛簸和翻車等情況下頭部具有必要的緩沖具有重要意義，但這個(gè)空間設(shè)計(jì)過大會(huì)浪費(fèi)空間，并增大汽車正面迎風(fēng)面積而使空氣阻力加大，因此，頭部空間尺寸關(guān)系到整車性能的好壞，必須科學(xué)合理地選取 關(guān)鍵就是能夠?qū)⒊藛T頭部占據(jù)空間的范圍描述出來，然后只要控制頭頂內(nèi)飾與乘員頭部占據(jù)空間范圍邊界即可665.4.4 頭廓包絡(luò)的應(yīng)用頭廓

28、包絡(luò)的應(yīng)用 當(dāng)作出頭廓包絡(luò)之后，參照對(duì)標(biāo)尺寸h61，并選擇合適的l38、h41、l39等尺寸，就能夠?qū)㈩^部空間和頂蓋不同部位的高度確定下來675.4.4 頭廓包絡(luò)的應(yīng)用頭廓包絡(luò)的應(yīng)用 在側(cè)視圖上選擇合適的w27、w35和h35等尺寸，就能夠?qū)挾确较蝽斏w不同部位的高度確定下來 這樣就為造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和要求685.5 駕駛員手伸及界面駕駛員手伸及界面相關(guān)概念相關(guān)概念駕駛員手伸及界面的描述駕駛員手伸及界面的描述駕駛員手伸及界面的定位駕駛員手伸及界面的定位駕駛員手伸及界面的應(yīng)用駕駛員手伸及界面的應(yīng)用695.5.1 相關(guān)概念相關(guān)概念1. 駕駛員手伸及界面駕駛員手伸及界面 指駕駛員以正常姿勢入

29、座、身系安全帶、右腳踩在加速踏板上、一手握住轉(zhuǎn)向盤時(shí)另一手所能伸及的最大空間廓面705.5.1 相關(guān)概念相關(guān)概念1. 駕駛員手伸及界面駕駛員手伸及界面 根據(jù)安全帶形式，有對(duì)應(yīng)于三點(diǎn)式安全帶和兩點(diǎn)式安全帶兩種類型的手伸及界面715.5.1 相關(guān)概念相關(guān)概念2. 通用布置因子通用布置因子 通用布置因子（general package factor，g因子）是反映乘坐環(huán)境布置的代數(shù)式720.0018300.0197400.002790.010618 0.001110.0024170.0027423.0853ghawalha5.5.1 相關(guān)概念相關(guān)概念3. hr基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面 hr基準(zhǔn)面是用于定位駕駛員

30、手伸及界面的平面，它平行于車輛坐標(biāo)系yz平面，位于ahp后方，到ahp的距離根據(jù)下式計(jì)算7378699hrg5.5.2 駕駛員手伸及界面的測量駕駛員手伸及界面的測量 駕駛員手伸及界面數(shù)據(jù)是在手伸及界面測量臺(tái)上測得，再經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后得到的745.5.3 駕駛員手伸及界面的描述駕駛員手伸及界面的描述 將在測量臺(tái)上測得的數(shù)據(jù)根據(jù)g因子和男女比例進(jìn)行分類，對(duì)于三點(diǎn)式安全帶和兩點(diǎn)式安全帶各列成21張數(shù)據(jù)表格，用來構(gòu)造手伸及界面 g因子分成七檔 駕駛員男女性別比例分為50 : 50、75 : 25和90 : 10三種755.5.3 駕駛員手伸及界面的描述駕駛員手伸及界面的描述 每張表格對(duì)應(yīng)著一定范圍的g因子

31、值、以及確定的駕駛員比例和安全帶形式765.5.4 駕駛員手伸及界面的定位駕駛員手伸及界面的定位 要建立駕駛員手伸及界面，首先要定位hr基準(zhǔn)面。之后，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)就可以構(gòu)造出手伸及界面 hr基準(zhǔn)面的定位方法如下：1. 確定駕駛室內(nèi)部設(shè)計(jì)尺寸和駕駛員男女比例，并根據(jù)公式計(jì)算g值2. 計(jì)算hr基準(zhǔn)面的位置 786-99gl53，hr基準(zhǔn)面位于sgrp處 786-99gl53，hr基準(zhǔn)面位于ahp后方786-99g處 l53：ahp到sgrp的水平距離775.5.5 駕駛員手伸及界面的應(yīng)用駕駛員手伸及界面的應(yīng)用 駕駛員手伸及界面用于輔助進(jìn)行儀表板上操縱按鈕的布置。常用的操縱按鈕應(yīng)該布置在駕駛員手

32、伸及界面描述的界限范圍內(nèi) 由于測量時(shí)測量桿的一端是一個(gè)25mm的三指抓捏式操作按鈕，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)操作鈕件的形式進(jìn)行一定的修正 目前，sae j287標(biāo)準(zhǔn)主要適合于乘用車、mpv、以及輕型和中型貨車，但不適用于重型貨車785.6 駕駛員膝部包絡(luò)線駕駛員膝部包絡(luò)線5.6.1 駕駛員膝部包絡(luò)線的生成駕駛員膝部包絡(luò)線的生成 左右膝部包絡(luò)線分別為兩條圓弧。左膝部包絡(luò)線（離合器踏板）的圓弧半徑為103.25mm。右膝部包絡(luò)線（加速踏板）的圓弧半徑為113.25mm805.6.2 駕駛員膝部包絡(luò)線的定位駕駛員膝部包絡(luò)線的定位 駕駛員膝部包絡(luò)線定位步驟1. 確定定位基準(zhǔn)線和定位基準(zhǔn)點(diǎn)；2. 確定駕駛員男

33、女比例；3. 利用公式計(jì)算出膝部包絡(luò)線圓心的位置815.6.2 駕駛員膝部包絡(luò)線的定位駕駛員膝部包絡(luò)線的定位 atrp的計(jì)算 atrp的位置根據(jù)50th百分位sae h點(diǎn)適意位置曲線來計(jì)算825.7 駕駛員胃部包絡(luò)線駕駛員胃部包絡(luò)線5.7.1 駕駛員胃部包絡(luò)線的生成駕駛員胃部包絡(luò)線的生成 駕駛員胃部包絡(luò)線對(duì)于確定轉(zhuǎn)向盤與駕駛員座椅之間的空間尺寸，以及確定座椅安全帶結(jié)構(gòu)方案具有重要參考作用。它被擬合為一圓弧，半徑為157.45mm845.7.2 駕駛員胃部包絡(luò)線的定位駕駛員胃部包絡(luò)線的定位 定位步驟1. 確定定位參考點(diǎn)atrp2. 確定駕駛員男女比例3. 利用公式計(jì)算包絡(luò)線圓心相對(duì)于atrp的偏

34、移量85駕駛員胃部包絡(luò)線的定位駕駛員胃部包絡(luò)線的定位 定位公式 駕駛員男女比例為50:50時(shí) 駕駛員男女比例為75:25時(shí) 駕駛員男女比例為90:10時(shí)865.8 數(shù)字人體模型數(shù)字人體模型5.8.1 數(shù)字人體模型的基本原理數(shù)字人體模型的基本原理1. 數(shù)字人體建模和數(shù)字人體模型 數(shù)字人體建模數(shù)字人體建模：是在計(jì)算機(jī)中建立一種能夠操縱、控制的虛擬人的描述和人機(jī)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)工程的交互和設(shè)計(jì)問題的求解 數(shù)字人體模型：數(shù)字人體模型：在計(jì)算機(jī)中所建立的虛擬人體描述稱為數(shù)字人體模型885.8.1 數(shù)字人體模型的基本原理數(shù)字人體模型的基本原理2.人體建模 骨骼系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 關(guān)節(jié)自由度 肌肉建模 肢體之間運(yùn)

35、動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)關(guān)系 人的活動(dòng)建模 體表建模 人的性能建模 舒適度，能量消耗，外力和出力，活動(dòng)靈活性，視野，姿勢平衡和穩(wěn)定等895.8.2 數(shù)字人體模型的功能和應(yīng)用數(shù)字人體模型的功能和應(yīng)用1.數(shù)字人體模型的功能 成熟的數(shù)字人體模型典型的設(shè)計(jì)和分析功能：1. 人體建模：運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、生物力學(xué)建模2. 人體數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用，包括與常見人體數(shù)據(jù)庫的接口、人體尺寸計(jì)算和增長預(yù)測等3. 肢體驅(qū)動(dòng)、定位和姿勢預(yù)測，姿勢和運(yùn)動(dòng)過程模擬，以及模擬過程的記錄和回放等4. 視野分析：視野范圍、眼睛活動(dòng)范圍，視景顯示5. 通過對(duì)肢體和關(guān)節(jié)活動(dòng)的模擬，對(duì)人的作業(yè)空間進(jìn)行模擬，例如計(jì)算肢體最大活動(dòng)范圍界面6. 姿勢和操作過程的舒適性評(píng)價(jià)905.8.2 數(shù)字人體模型的功能和應(yīng)用數(shù)字人體模型的功能和