車身總布置學(xué)科培訓(xùn)教程

1、汽車設(shè)計(jì)自動(dòng)化整車布置孫建兵/Jackie. Sun汽車設(shè)計(jì)顧問PLMCC 亞太區(qū)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.簡(jiǎn)介 NX General Packaging 是一整套汽車內(nèi)部布置的先進(jìn)設(shè)計(jì) 軟件。它為汽車設(shè)計(jì)工程師提供了設(shè)計(jì)向?qū)?，加快汽?內(nèi)部布置的設(shè)計(jì)，并能評(píng)價(jià)此設(shè)計(jì)是否符合SAE 標(biāo)準(zhǔn)或 地方法規(guī)。 2 © UGS Corp. 2005. All rights reserved. 人機(jī)工程在車身布置上的應(yīng)用©UGS Corp. 2005. All rights reserved.車身設(shè)計(jì)人體工程學(xué)f車身設(shè)計(jì)人機(jī)工程

2、學(xué)的基本內(nèi)容，主要表現(xiàn)為：f通過測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、分析人體的尺寸，在進(jìn)行車身內(nèi)部布置設(shè)計(jì)時(shí)并以此為依據(jù)，確定車內(nèi)的有效空間以及各部件、總成（座椅、儀表板、方向盤等）的布置位置和尺寸關(guān)系;通過對(duì)人體生理結(jié)構(gòu)的研究，以使座椅設(shè)計(jì)以及人體坐姿符合人體乘坐舒適性要求;根據(jù)人體操縱范圍和操縱力的測(cè)定，確定各操縱裝置的布置和作用力大小，以使人體操縱時(shí)自然、迅速、準(zhǔn)確、輕便，并降低操縱疲勞強(qiáng)度;通過對(duì)人眼的視覺特性、視野效果的研究、試驗(yàn)，校核駕駛員的信息系統(tǒng)，以保證駕駛員獲得正確的駕駛信息;根據(jù)人體的運(yùn)動(dòng)學(xué)，研究汽車碰撞時(shí)對(duì)人體的合理保護(hù)，正確確定安全帶的鉸接點(diǎn)位置和對(duì)人體的約束力;研究振動(dòng)時(shí)對(duì)乘坐舒適性的影響;

3、研究人體上下車的方便，以確定車門的開口部位與尺寸;根據(jù)人體的生理要求，合理確定并布置空調(diào)系統(tǒng);研究人的心理特性和要求，設(shè)計(jì)一個(gè)舒適、美觀、輕松的環(huán)境。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.ffffff6車身室內(nèi)布置設(shè)計(jì)f車身室內(nèi)布置設(shè)計(jì)的基本要求：f空間寬敞、乘坐舒適和視野廣闊，即尺寸性、舒適性和視野性的要求f在車身設(shè)計(jì)中應(yīng)以人體工程學(xué)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容人體尺寸、人體生理結(jié)構(gòu)和視覺特性為依據(jù)，著手進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，最終使室內(nèi)設(shè)計(jì)達(dá)到以人體為中心的三個(gè)整車協(xié)調(diào)：fff操作縱件位置布置協(xié)調(diào)，以確定駕駛位置;車內(nèi)空間尺寸的協(xié)調(diào)，以達(dá)到最有效的利用;整車的人車視野

4、協(xié)調(diào)，使其具有最佳視覺效果。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.人體尺寸f人體尺寸決定了人體所占據(jù)的幾何空間大小和人體的活動(dòng)范圍，是確定車身室內(nèi)有效空間和進(jìn)行內(nèi)飾布置的主要依據(jù)。百分位ff指人體身高分布值的百分位，即對(duì)于身高的某一百分位分布值，則表示身高小于此值的人數(shù)占的百分率，并將此身高分布值定義為對(duì)應(yīng)于這一百分位的人體標(biāo)準(zhǔn)身高。車身設(shè)計(jì)中一般采用5女性、90%男性、95%男性三種百分位的人體尺寸，分別代表矮小身材、平均身材和高大身材的人體尺寸，另外也可以使用其他國(guó)家人體尺寸。H點(diǎn)設(shè)計(jì)用人體模型尺寸為95%中國(guó)男性人體尺寸（如果有特殊原因，可以

5、使用他國(guó)人體尺寸），其他人體尺寸均用于校核使用。ff©UGS Corp. 2005. All rights reserved.人機(jī)工程SAE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.乘員布置Occupant Layout©UGS Corp. 2005. All rights reserved.汽車駕駛室乘坐舒適性校核一般流程©UGS Corp. 2005. All rights reserved.H點(diǎn)測(cè)量工具fH點(diǎn)人體模型是一種用來確定汽車車身的實(shí)際H點(diǎn)位置的人體模型。H點(diǎn)人體模型由背部板、座板部、小腿部及足部等構(gòu)

6、成。我國(guó)H點(diǎn)人體模型各部合計(jì)重量為63公斤。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.H點(diǎn)的位置線f對(duì)于A類車的駕駛員H點(diǎn)的位置線可以通過H點(diǎn)的水平行程X與H點(diǎn)離踵點(diǎn)的高度Z（H30）之間的關(guān)系加以表達(dá)：Xi=ki+miZ-niz2其中：ki、mi、ni與第I百分位駕駛員相應(yīng)的常數(shù)。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.人體的布置與“設(shè)計(jì)的H點(diǎn)”f設(shè)計(jì)的H點(diǎn)f車身室內(nèi)的布置就是指利用H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具在車身布置圖上進(jìn)行安放，從而確定出設(shè)計(jì)的H點(diǎn)的位置，并以此位置代表人體的布置及乘坐的位置。選擇適宜的人體樣板，包括

7、百分位和比例等。畫出加速踏板位置，地板線（先以水平線代表），確定出踵點(diǎn)位置。一般是將人體的腳跟置于加速踏板上，腳跟與踏板支點(diǎn)保持接觸，即為踵點(diǎn)。但有時(shí)腳的前部置于加速踏板上，腳要與踏板支點(diǎn)分享，這時(shí)定義腳要的著地點(diǎn)為踵點(diǎn)位置。此外，確定踵點(diǎn)時(shí)要考慮地毯的厚度和壓縮量。設(shè)計(jì)中將加速踏板上距離踵點(diǎn)200mm的點(diǎn)定義為踏點(diǎn)。以踵點(diǎn)為人體布置基準(zhǔn)，分別將95、50%和5%百分位的人體樣板按選定的人體駕駛姿勢(shì)擺放在車身布置圖上，使人體的軀干和上下肢處于最佳的活動(dòng)范圍和角度關(guān)系。依據(jù)布置好的人體樣板位置，從樣板上的H點(diǎn)確定出人體布置的設(shè)計(jì)H點(diǎn)位置。這樣，就得到了分別對(duì)應(yīng)地95%、50%和5三種百分位人體布

8、置的設(shè)計(jì)H點(diǎn)位置H95、H50和H5點(diǎn)。確定出這些點(diǎn)是室內(nèi)布置設(shè)計(jì)的首要工作。以H95和H5點(diǎn)的水平距離和垂直距離選定座椅的水平及垂直調(diào)節(jié)量。以95%百分位人體樣板和H95%點(diǎn)位置畫出人體布置的輪廓形狀曲線，考慮座椅靠背的壓縮量與厚度等因素，確定出前座艙的最后設(shè)計(jì)界限。由于人體的布置設(shè)計(jì)決定了空間大小，在人體的布置時(shí)必須考慮室內(nèi)的長(zhǎng)和高等設(shè)計(jì)指標(biāo)，協(xié)調(diào)空間大小和駕駛姿勢(shì)的關(guān)系。比較三種百分位人體布置和各關(guān)節(jié)角度變化和坐姿位置變化的情況，確定各H點(diǎn)位置和座椅調(diào)節(jié)行程是否合適。分析在加速踏板的全程運(yùn)動(dòng)中，人體姿勢(shì)的變化情況。畫出三種百分位人體布置的腿部輪廓線，供設(shè)計(jì)伸腿空間。后排座人體布置方法與上

9、述類似，中是一般布置95%百分位人體即可，著重考慮擱腳位置、姿勢(shì)和16腿空間。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.f設(shè)計(jì)步驟fffffffffHip Point Design Tool-步驟©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hip Point Design Tool-步驟Leg Length values (only for Leg Length type Other) input range is250 mm to 550 mm.©UGS Corp. 2005. All rights

10、reserved.Hip Point Design Tool-可以使用電子表格來輸入?yún)?shù)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hip Point Design Tool-創(chuàng)建相關(guān)的特征©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.2D Manikin-Hip Point（H點(diǎn)）Class A:H-point heights (H30H70-H8) Less than 405mmClass B:H-Point heights(H3

11、0H70-H8) between 405 and 530mm©UGS Corp. 2005. All rights reserved.2D Manikin-Heel Point（踵點(diǎn)）Class A:H-point heights (H30H70-H8) Less than 405mmClass B:H-Point heights(H30H70-H8) between 405 and 530mm©UGS Corp. 2005. All rights reserved.2D Manikin-Steering wheel center（轉(zhuǎn)向盤中心）©UGS Corp.

12、 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.舒適駕駛姿勢(shì)下的人體合理角度范圍Triangular Methods德國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)（VDA）推薦的舒適姿態(tài)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Seat Lines-座位線座位線向?qū)г谄囋O(shè)計(jì)的早期創(chuàng)建水平座位的移動(dòng)軌跡，作為設(shè)計(jì)工具，它能很方便根據(jù)建議的座位線來確定調(diào)節(jié)高度，作為校核工具。它執(zhí)行有關(guān)駕駛員可調(diào)座位的SAE J1516 和J1517標(biāo)準(zhǔn)；©UGS Corp. 2005. All rig

13、hts reserved.Seat Lines-座位線輸入?yún)?shù)：踏板中心點(diǎn)（PRP）;座椅R點(diǎn)（SGRP）;踵點(diǎn)（AHP）。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Seat Belt Anchorage安全帶錨點(diǎn)該子模塊用來確定安全帶限制系統(tǒng)的錨接點(diǎn)安裝區(qū)域。J383Motor Vehicle seat belt Anchorages-Design RecommendationsJ1369Provisions for Installation of child res

14、traint tether Straps國(guó)標(biāo)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)：GB 1416793安全帶安裝固定點(diǎn)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Seat Belt Anchorage安全帶錨點(diǎn)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hand Reach手伸及界面手伸及界面是根據(jù)人體模型的確定產(chǎn)生駕駛員左手的可伸及面，用來驗(yàn)證儀表板開關(guān)等的布置合理性。SAEJ287Driver Hand reach ControlISO 3958:1996等同于SAEJ287©UGS Corp. 2005. All right

15、s reserved.操縱件及按鈕布置流程©UGS Corp. 2005. All rights reserved.標(biāo)準(zhǔn)適用范圍©UGS Corp. 2005. All rights reserved.伸及界面創(chuàng)建具體步驟f具體步驟如下：f測(cè)量出欲檢驗(yàn)汽車駕駛室的以下幾項(xiàng)尺寸：HZ，D，WX，WZ，與手伸及界面有關(guān)的駕駛室尺寸；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的駕駛室尺寸綜合因子G的計(jì)算公式算出G值。G=0.0018HZ-0.0197+0.0027D+0.0106-0.0011WX+0.0024WZ+0.0027-3.0853ff按下述公式算出手伸及界面前后方向上基準(zhǔn)面HR離踵點(diǎn)的距離d，確

16、定該基準(zhǔn)面的位置：d=786-99G（mm）用以下三個(gè)正交平面組成坐標(biāo)系。這三個(gè)正交平面是基準(zhǔn)面HR、駕駛員坐椅對(duì)稱平面以及通過最后H點(diǎn)的水平面。根據(jù)算出的G值及已確定的男女駕駛員比值，查出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的表格中的數(shù)值，做出相應(yīng)的手伸及界面。ff©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hand Reach手伸及界面©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse-Eye Ellipse, Head Contour and EEC Vision Points(眼橢圓，頭部包絡(luò)體及EEC視點(diǎn))眼橢圓向

17、導(dǎo)以圖形的形式表示了不同比例駕駛員人群的眼睛位置，它是儀表盤視野校核、擋風(fēng)玻璃視野區(qū)域校核以及汽車視鏡檢測(cè)所必需的。同時(shí)可以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的頭部包絡(luò)體及EEC視點(diǎn)適用標(biāo)準(zhǔn)：Eyellipses：SAEJ941 Sep 2002, Jun 1997and Oct1985Head contours: SAEJ1052 Aug02 and Apr 97EEC Vision Points (V,P and E): EEC 77/649參考標(biāo)準(zhǔn)：SAEJ1100 Motor Vehicle DimensionsGB1156294駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法©UGS Corp. 2005. All r

18、ights reserved.Eyellipse眼橢圓眼橢圓確定程序，CLASS Afff決定座椅參數(shù)A19,W20,H30決定H8和L6決定t值根據(jù)產(chǎn)品的有無離合器的百分比，如果有50%或更大，有離合器設(shè)置t=1，否則t=0確定眼橢圓中心，查表分別構(gòu)建左右眼橢圓將眼橢圓X軸向下傾斜ff©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse眼橢圓Neck Pivot (P) PointsLocate these points relative to the cyclopean (mid-eye) eyellipse centroid©U

19、GS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse眼橢圓©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Head Contour頭部包絡(luò)體人體頭部包絡(luò)線為不同百分位的駕駛員和成員在乘坐狀態(tài)下，其頭部位置輪廓線的包絡(luò)線。f頭部間隙是通過測(cè)量車身室內(nèi)頂表面或凸起面的標(biāo)準(zhǔn)切點(diǎn)到頭部位置包絡(luò)的切線間的距離而得到的。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)頭部位置包絡(luò)線確定最小頭部間隙。f©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC Vision PointsEEC視點(diǎn)©UGS Corp. 2005.

20、 All rights reserved.EEC Vision PointsEEC視點(diǎn)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse-Eye Ellipse, Head Contour and EEC Vision Points(眼橢圓)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse-Eye Ellipse, Head Contour and EEC Vision Points(眼橢圓)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©U

21、GS Corp. 2005. All rights reserved.視野校核 52 © UGS Corp. 2005. All rights reserved. DEFINE CHARACTERISTICOBSTRUCTED AREAfTHE CHARACTERISTIC OBSTRUCTED AREA IS THE BINOCULARLY OBSTRUCTED AREA FOR THE LEFT AND RIGHT EYELLIPSE CENTROIDS. POINT 'C' IS FOUND USING A SIGHT LINE FROM THE MID-EYE

22、LLIPSECENTROID THROUGH THE CENTER TOP OF THE STEERING WHEEL©UGS Corp. 2005. All rights reserved.DEFINE POINT "C“& DEFINE THE CLOSED CURVE ON THE DISPLAY SURFACEfTHE POINTS WHERE LINES TANGENT TO THE MID-EYELLIPSE AND THROUGH THE CENTER TOP OF THE STEERING WHEEL INTERSECT THE DISPLAY SU

23、RFACEDEFINE A CLOSED CURVE ON THE SURFACE©UGS Corp. 2005. All rights reserved.DEFINE BINOCULARLYOBSTRUCTED AREASfTHE BINOCULAR OBSTRUCTION AREA FOR EACH POINT ON THE CURVE IS FOUND BY POSITIONING THE CHARACTERISTICOBSTRUCTED AREA WITH POINT 'C' AT THE POINT ON THE CURVE. ANENVELOPE CAN

24、BE DEFINED THAT CONTAINS ALL THE OBSTRUCTIONS.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Defining Areas Obstructed by theSteering Wheel Hub and SpokesfTHE BINOCULAR OBSTRUCTION AREA DUE TO THE STEERING WHEEL HUB AND SPOKES IS FOUND USING AS EYE POINTS, THE POINTS WHERE LINES FROM THE CENTER OF THE HU

25、B ARETANGENT TO THE BOTTOM OF THE LEFT AND RIGHT EYELLIPSES©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Define the Unobstructed AreasAREAS OUTSIDE THOSE WHICH CONTAIN ALL THE BINOCULARLY OBSTRUCTED AREAS ARE SEEN BY EVERYONE WITHIN THESELECTED POPULATION©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©U

26、GS Corp. 2005. All rights reserved.Windshield Vision Zones擋風(fēng)玻璃視區(qū)Parameter（參數(shù)）¾Eye ellipse（眼橢圓）¾Windshield profile（風(fēng)窗外形）¾Wiper system（雨刮器）擋風(fēng)玻璃視野區(qū)域向?qū)苄ｒ?yàn)擋風(fēng)玻璃和雨刮器系統(tǒng)是否滿足已有的標(biāo)準(zhǔn), 此功能以圖示的形式表示出雨刮器實(shí)際刮到的區(qū)域，同時(shí)可在汽車前擋風(fēng)玻璃上產(chǎn)生SAE (美國(guó)) 和EEC (歐洲) 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所定義的視野區(qū)域，其中SAE產(chǎn)生A、B、C三個(gè)區(qū)域，EEC產(chǎn)生A、B兩個(gè)區(qū)域，并根據(jù)SAE和EEC標(biāo)準(zhǔn)作檢測(cè)

27、。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.SAE眼橢圓法©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC眼點(diǎn)法A區(qū)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC眼點(diǎn)法B區(qū)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Direct Field of View直接視野 直接視野向?qū)Э蛇M(jìn)行早期的駕駛員視野角的研究。用戶可 通過定義眼睛和頭的轉(zhuǎn)動(dòng)角度或通

28、過指定視野窗口來限制 視野區(qū)域，視野區(qū)域依賴于眼點(diǎn)或眼橢圓，它同時(shí)考慮了 汽車類型和駕駛員人群百分比。它的檢測(cè)校核功能確保視 野角在可接受范圍內(nèi)。 65 © UGS Corp. 2005. All rights reserved. 眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)范圍f眼睛可以關(guān)于E點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍：向左向右最大30°，向上最在45°，向下最大65度眼睛自然轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍：直視，向上、向下、向左、向右15°©UGS Corp. 2005. All rights reserved.f66頭部轉(zhuǎn)動(dòng)范圍ff視線和眼點(diǎn)可繞著頸部旋轉(zhuǎn)點(diǎn)（NECK PIVOTP 點(diǎn)），最大轉(zhuǎn)角為向左或向

29、右60度頭部自然轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：向左或右45°©UGS Corp. 2005. All rights reserved.67視野范圍（SAE-J985）©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.A Pillar ObstructionA柱障目角根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于A柱雙目障礙角的規(guī)定，在眼橢圓確定的前提下，輸入A柱的三維模型或者二維截面形狀，進(jìn)行A柱雙目障礙角的計(jì)算和校驗(yàn)。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.SA

30、EAPPROXIMATING THEOBSTRUCTION ANGLE FROM A-PILLARS©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EECA柱測(cè)量©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Mirror Certification汽車視鏡檢測(cè)汽車視鏡檢測(cè)向?qū)芊治鰞?nèi)外側(cè)視鏡及后視鏡的視野。模塊以數(shù)字信息和視野幾何的形式描述后視鏡是否滿足所對(duì)應(yīng)的下列檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):美國(guó)和加拿大標(biāo)準(zhǔn)FMVSS III 和CMVSS III日本Article 44/TRIAS 29/TRIAS 39歐洲71/127 EEC 和EC

31、E R46.01沙特阿拉伯和海灣國(guó)家SSA 770/771 GS421/422澳大利亞ADR 14/02©UGS Corp. 2005. All rights reserved.73測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)后視鏡外后視鏡©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC汽車視鏡檢測(cè)外后視鏡內(nèi)后視鏡©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.后視鏡的布置設(shè)計(jì)ff盡量減小后視鏡對(duì)前方視野的影響;根據(jù)人眼和人體頭部的自然轉(zhuǎn)動(dòng)角度，后視鏡的布置位置在水平方向上應(yīng)位于從直前視線起向左、右夾角均為60°的范圍