乘用車儀表臺(tái)設(shè)計(jì)流程分析及造型設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、開(kāi)題報(bào)告文獻(xiàn)綜述1.1 研究的背景和意義隨著汽車的逐漸普及，越來(lái)越多的汽車走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。隨著人們對(duì)汽車內(nèi)飾要求的提高，儀表盤盤的美化視覺(jué)也逐步納入了人們的視線。儀表盤作為汽車在行駛過(guò)程中必備的工作狀態(tài)顯示儀器，除了能正常工作以外，如果有一個(gè)美好舒適的視覺(jué)外觀，人們?cè)谛旭偟倪^(guò)程中也會(huì)有一個(gè)愉悅的心情10如果汽車儀表盤設(shè)計(jì)得令駕駛員不適，則很容易會(huì)讓駕駛員產(chǎn)生焦慮、煩躁等不良情緒。影響駕駛過(guò)程。如果汽車儀表盤設(shè)計(jì)有缺陷，則有個(gè)可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。所以汽車儀表盤的研究依然是重要而有價(jià)值的。就現(xiàn)今的汽車儀表盤發(fā)展?fàn)顟B(tài)來(lái)看，數(shù)字化的視覺(jué)表達(dá)方式正在與傳統(tǒng)的視覺(jué)表達(dá)方式相互融合。在汽車儀表盤行業(yè)中，

2、傳統(tǒng)指針式視覺(jué)表達(dá)方式依然占有主流地位，主要是行業(yè)發(fā)展的時(shí)間比較長(zhǎng)，技術(shù)也比較成熟。但是，出于對(duì)人的安全性、效率和宜人性等更高階段的考慮上，傳統(tǒng)儀表盤仍然是有待發(fā)展的階段。再者，儀表盤數(shù)字化也融入到主流汽車儀表盤的行業(yè)中20依據(jù)現(xiàn)在的科技時(shí)代背景，多重功能復(fù)合使得汽車儀表盤設(shè)計(jì)領(lǐng)域的考察需要向更高層次探索。首先，我們先來(lái)了解一下汽車儀表盤的發(fā)展歷史。從一百多年前汽車儀表盤的誕生到現(xiàn)在，汽車儀表盤不斷發(fā)展變革3。汽車儀表盤的發(fā)展正朝著多元化的方向前進(jìn)。由于科技的更新，儀表盤顯示方式也逐步發(fā)生改變，越來(lái)越多的汽車儀表盤選擇了電子液晶顯示技術(shù)，這種技術(shù)不僅可以讓數(shù)字式儀表盤和刻度式儀表盤可以相互轉(zhuǎn)換

3、，也可以同時(shí)增加更多功能，可以顯示圖形、文字、符號(hào)、以及實(shí)況模擬等4。使得汽車儀表盤更加智能化，人機(jī)交互更加宜人。通過(guò)了解汽車儀表盤發(fā)展的過(guò)程，可以分析出整個(gè)汽車儀表盤發(fā)展的脈絡(luò)。從最開(kāi)始的器械機(jī)芯式儀表盤到電器式儀表盤再到現(xiàn)如今電子式儀表盤向全數(shù)字式儀表盤的變革，除了汽車儀表盤的精準(zhǔn)性得到大幅度提高，在顯示方式、儀表盤造型、色彩區(qū)分等許多領(lǐng)域都有了更多進(jìn)步5。安全性、高效性和宜人性的考慮讓汽車儀表盤設(shè)計(jì)從過(guò)去到現(xiàn)在再到未來(lái)都不斷在朝前發(fā)展。其次，我們?cè)賮?lái)談一下美好舒適的儀表盤給人們帶的視覺(jué)效果。人類是通過(guò)感官來(lái)認(rèn)知世界的。一般情況下，在人類認(rèn)知客觀世界的五大感官之中，視覺(jué)是人們認(rèn)知接受信息的

4、主要渠道，屬于感覺(jué)的一種6。視覺(jué)通過(guò)感覺(jué)器官、神經(jīng)傳入系統(tǒng)和感覺(jué)中樞傳達(dá)信息。適宜刺激、適應(yīng)現(xiàn)象和換能作用是整個(gè)視覺(jué)傳達(dá)發(fā)生的動(dòng)作。這些動(dòng)作發(fā)生在眼部、視覺(jué)神經(jīng)和視覺(jué)中樞。光線通過(guò)眼部的折光系統(tǒng)在視網(wǎng)膜內(nèi)部成像，視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞受到光線刺激后把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為化學(xué)信號(hào)，以神經(jīng)沖動(dòng)形成生物電信號(hào)再傳達(dá)給視覺(jué)中樞。視覺(jué)中樞將信息復(fù)雜整合，形成最后的視覺(jué)信息7。由人眼的視覺(jué)心理分析可知，變化幅度較大，細(xì)節(jié)越豐富的區(qū)域越是容易引起人的注意，而平坦的區(qū)域則不容易引起人的注意。以汽車駕駛員為例來(lái)分析人的視覺(jué)范圍：人的頭部與車身處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，人的眼睛可以自由移動(dòng)，信息收集的精準(zhǔn)程度目光所處的位置相關(guān)8。視

5、野：人的眼睛觀看正前方時(shí)所能看見(jiàn)的空間范圍，用角度來(lái)表示。當(dāng)人的頭部和兩眼處于輕松狀態(tài)保持不動(dòng)，眼睛所注視的狀態(tài)稱為直接視野。此時(shí)頭部與眼睛軸線夾角為105110,人的視線在水平線之下約2530。人的眼動(dòng)視野是指頭部不動(dòng)眼睛注視目標(biāo)事物時(shí)的視角范圍。眼動(dòng)視野的最佳角度范圍是水平方向左右各30。，垂直方向水平線下5。55。觀察視野是指輕松狀態(tài)下身體不動(dòng)，頭部和眼睛可自由轉(zhuǎn)動(dòng)所見(jiàn)事物時(shí)的視角范圍。觀察視野的最佳角度范圍是水平方向左右各55。，垂直方向水平線上50。，下65。仰視俯視時(shí)，頸部可轉(zhuǎn)動(dòng)角度為4509o視覺(jué)距離：指眼睛到所觀察事物之間的距離。視覺(jué)的最佳距離是380mm760mm之間，在這個(gè)

6、范圍內(nèi)調(diào)整被觀察物體的大小都可以找到最佳的距離10。在人的視野范圍之內(nèi)，人對(duì)不同視覺(jué)信息接收區(qū)域也不同，這需要對(duì)人體的視覺(jué)維度有更細(xì)致的劃分。人的大腦對(duì)文字、數(shù)字、字母識(shí)別與人對(duì)圖像、色彩等識(shí)別所運(yùn)用視覺(jué)區(qū)域都有所不同11。當(dāng)人閱讀文字和字母數(shù)字時(shí)，這種視覺(jué)行為屬于精細(xì)作業(yè)范疇。需要用到視野范疇的特優(yōu)區(qū)，需要視線精準(zhǔn)定位，才能獲得信息。這種視覺(jué)行為需要人集中注意力同時(shí)環(huán)境穩(wěn)定性要求很高，所以容易導(dǎo)致人的疲勞12。圖形則相對(duì)處在視覺(jué)視野的最優(yōu)區(qū)域，被試允許與畫面產(chǎn)生微小角度，信息的復(fù)雜程度也低于文字類，可以減輕視覺(jué)注意程度緩解視覺(jué)疲勞。人眼在進(jìn)行視汽車駕駛過(guò)程中人的視覺(jué)處于動(dòng)態(tài)的環(huán)境下，從客觀生

7、理學(xué)角度分析，動(dòng)態(tài)環(huán)境下，人的視覺(jué)會(huì)有所改變。接下來(lái)，我們?cè)賮?lái)了解一下如何設(shè)計(jì)美好舒適的儀表盤?？v觀汽車儀表發(fā)展脈絡(luò)，我們不難找出汽車儀表從誕生起到現(xiàn)如今在技術(shù)方面發(fā)生的重大變革。汽車儀表盤中的儀表一般由壓力表、轉(zhuǎn)速表、車速里程表、電流電壓表、燃油表、溫度表、發(fā)動(dòng)機(jī)工作小時(shí)表及時(shí)鐘等選擇組合而成13?；镜膸状笾鲀x表加上各種提示燈和提示符就構(gòu)成了駕駛員前方的儀表系統(tǒng)，儀表系統(tǒng)的作用是讓駕駛者集中管理汽車各種部件狀態(tài)，統(tǒng)一駕駛員信息的平臺(tái)。提高操作者的效率，保障行車安全140汽車行駛過(guò)程中各部件得到充分發(fā)揮，行動(dòng)位置準(zhǔn)確，減少偏差，保證人員生命財(cái)產(chǎn)安全。從人機(jī)工程學(xué)角度分析，汽車儀表需要具備以下

8、幾種認(rèn)知功能：（1）讀數(shù)用功能：是指儀表提供觀看者準(zhǔn)確清晰的數(shù)值的功能。（2）檢查用功能：是指儀表提供觀看者系統(tǒng)所示參數(shù)狀態(tài)與正常值狀態(tài)的偏差情況。這種功能可以不提供當(dāng)下的參數(shù)值，只需要顯示出偏差范圍即可。（3）警戒用功能：是指用儀表來(lái)讓觀看者了解汽車某機(jī)能所處的狀態(tài)范圍，一般這種功能儀表會(huì)指示出正常區(qū)、警戒區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)三種范圍，三個(gè)部之間有明顯的色彩區(qū)分15o從近兩年發(fā)展變化來(lái)看，汽車儀表設(shè)計(jì)越來(lái)越傾向結(jié)合兩種顯示認(rèn)讀模式的優(yōu)勢(shì)，演變出模擬數(shù)字雙顯示的組合儀表形式。另外，隨著液晶技術(shù)的成熟，動(dòng)態(tài)顯示界面讓汽車儀表的信息表達(dá)更加多元化。這種屏幕技術(shù)下的界面視覺(jué)顯示與以往實(shí)體儀表顯示不同，屏幕的分

9、辨率不斷提高讓虛擬顯示更加清晰和真實(shí)，使得視覺(jué)信息符號(hào)和文字的設(shè)計(jì)需要比原來(lái)更加精致。信息的顯示數(shù)量和信息顯示的復(fù)雜程度都有更多增長(zhǎng)空間。汽車儀表的視覺(jué)顯示部分需要更好的配合智能化系統(tǒng)趨勢(shì)發(fā)展的需求。所以，汽車儀表的顯示系統(tǒng)應(yīng)朝著多重功能顯示的模式發(fā)展，要將不同信息分類顯示給駕駛者，同時(shí)信息的數(shù)量應(yīng)控制在駕駛者合理的視覺(jué)生理范圍，滿足人體信息接收能力。駕駛員在駕駛汽車過(guò)程當(dāng)中，信息的來(lái)源80%是通過(guò)視覺(jué)傳達(dá)，這些信息幾乎都是動(dòng)態(tài)顯示的，動(dòng)態(tài)的視覺(jué)模式則增加了人收集信息和處理信息的難度。在駕駛過(guò)程需要駕駛員眼睛、大腦和肢體相互配合16o在這個(gè)環(huán)節(jié)中眼睛傳達(dá)的信息越快越準(zhǔn)清晰，肢體反應(yīng)就會(huì)越快，出

10、現(xiàn)事故的可能就會(huì)大大降低。尤其是在緊急情況，這種微小的時(shí)間差顯得尤為關(guān)鍵。所以一個(gè)設(shè)計(jì)美觀舒適的儀表盤，從某種程度上來(lái)講，它的功能不僅僅具是美觀舒適的效果了，有時(shí)候也可以減少安全事故的發(fā)生。儀表臺(tái)因其得天獨(dú)厚的空間位置，使越來(lái)越多的操作功能分布于其中，除反映車輛行駛基本狀態(tài)的儀表外，對(duì)風(fēng)口、音響、空調(diào)、燈光等的控制也給予行車以更多的安全和駕駛樂(lè)趣。因此，在汽車中，儀表臺(tái)是非常獨(dú)特的集安全性、功能性、舒適性和裝飾性于一體的部件。首先，它需要有一定的剛性以支撐其所附的零件在高速和振動(dòng)的狀態(tài)下保證正常工作；同時(shí)又需要有較好的吸能性使其在發(fā)生意外時(shí)減少外力對(duì)正、副駕駛員的沖擊。隨著人們對(duì)車的理解越來(lái)越

11、超出其功能本身，對(duì)伸手可及、舉目必望的儀表板，其手感、皮紋、色澤、色調(diào)也逐漸成為評(píng)判整車層級(jí)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)居民購(gòu)買汽車的能力和車的保有量也呈現(xiàn)出一個(gè)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。各汽車生產(chǎn)企業(yè)所面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日漸激烈。因此，為了進(jìn)一步提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，汽車生產(chǎn)和銷售企業(yè)不僅在配套服務(wù)、營(yíng)銷策略和售后等方面改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量，提升品牌價(jià)值。汽車的制造和設(shè)計(jì)工藝也逐步成為產(chǎn)品差異化研究的主要方向，且主要表現(xiàn)為汽車的品牌形象和個(gè)性化的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。汽車儀表臺(tái)是汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)，也是一個(gè)集舒適性、裝飾性、功能性和安全性等功能于一體的核心部件

12、，通過(guò)汽車儀表臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步提高其整車的質(zhì)量、造型和品位，并具有較高的應(yīng)用研究和實(shí)踐的價(jià)值170近年來(lái)，鎂合金壓鑄（以下簡(jiǎn)稱鎂壓鑄）的汽車零部件在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車工業(yè)中的應(yīng)用出現(xiàn)了持續(xù)快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，如僅19962000年全球用于汽車零部件的鎂量平均每年遞增15犯上。目前鎂的主要應(yīng)用領(lǐng)域是鎂鋁合金，如按這一發(fā)展速度進(jìn)入21世紀(jì)，鎂壓鑄結(jié)構(gòu)件將成為鎂最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。鎂壓鑄的快速增長(zhǎng)主要是由歐美地區(qū)發(fā)達(dá)國(guó)家汽車工業(yè)面臨要求汽車重量輕、油耗少、環(huán)保的挑戰(zhàn)而促成的。德國(guó)奧迪公司于20世紀(jì)80年代研制成功第一個(gè)鎂壓鑄儀表板并應(yīng)用于V-8型奧迪轎車中。由于AM系列鎂合金有很高的伸長(zhǎng)率，奧迪公

13、司用該系列合金研制成一種一片式輕型壓鑄結(jié)構(gòu)件，用于安裝汽車速度表，收音機(jī)及儲(chǔ)物盒，該部件在沖擊試驗(yàn)中只能被撞彎而不會(huì)被撞斷，表現(xiàn)出良好的抗沖擊性能，而其重量則大大輕于原來(lái)的鋼結(jié)構(gòu)件，例如奧迪V-8型轎車的鎂壓鑄儀表板重量?jī)H為4.3kg。采用一片式壓鑄件的儀表板還可省去原來(lái)用鋼結(jié)構(gòu)件時(shí)所必需的許多零部件。由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)，這一新設(shè)計(jì)現(xiàn)已被歐美汽車工業(yè)界普遍采用。已采用這類鎂壓鑄儀表板的有通用奔馳、克萊斯勒、菲亞特阿爾法等汽車公司。目前至少有20款以上車型正在采用或研制這類鎂壓鑄儀表板。正在使用的最大款型為重量達(dá)15kg的通用汽車“G型前衛(wèi)車上的儀表板。如今全世界采用這類結(jié)構(gòu)件的汽車超過(guò)300萬(wàn)輛

14、。Meridian公司在這一領(lǐng)域卓有成就，其產(chǎn)品的主要客戶之一就是美國(guó)通用汽車公司。這一領(lǐng)域目前的發(fā)展趨勢(shì)是：部件的表面積變大，集成更多的功能并且單位價(jià)格下降?？梢詮陌l(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，基于塑料、鋼等材料的儀表板將被鎂合金壓鑄結(jié)構(gòu)件取代。參考文獻(xiàn)1杜天旭，謝林柏.儀器儀表的發(fā)展歷程及趨勢(shì)J.重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2009,28(4):108-112.2姜學(xué)儉.汽車儀表未來(lái)發(fā)展動(dòng)向J.黑龍江科技信息，2007,(22):29.3黃正權(quán).我國(guó)汽車儀表行業(yè)特性分析J.重型汽車，2009,(02):28-31.4馬勇.基于眼動(dòng)分析的汽車駕駛員視覺(jué)搜索模式研究D:長(zhǎng)安大學(xué),2006.5郭應(yīng)時(shí).交通環(huán)境

15、及駕駛經(jīng)驗(yàn)對(duì)駕駛員眼動(dòng)和工作負(fù)荷影響的研究D:長(zhǎng)安大學(xué)，2009.6 MichaelL.Nelson.ASurveyofReverseEngineeringandProgramComprehensionJ.ODUCS511SoftwareEngineeringSurver,1996,65-69.7 TillyS.RThecanonicalactivitiesofreverseengineeringC.AnnalsofSoftwareEngineering,2000(9)249-271.8袁望洪，陳向葵，謝濤，等.總體工程的研究與發(fā)展J.計(jì)算機(jī)科學(xué).1999.26(5):71-77.9林秉華，馬

16、金學(xué)，王士子等.最新汽車設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).黑龍江人民出版社,2005.10周永泰.中國(guó)汽車覆蓋件模具的新發(fā)展.中國(guó)機(jī)械與金屬，2005,(6):1-3.11鄭完富，鐘龍平,陳建清等.汽車數(shù)字儀表盤圖形界面顯示研究J.廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009(6).12王鵬峰，許昌.儀表用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的研究J.工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2009(10).13胡立教，陳軍，毛恩榮.拖拉機(jī)駕駛室的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)J.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2009(4).14張明魁，饒錫新，鐘春華.總體工程與曲面重構(gòu)技術(shù)J.現(xiàn)代制造工程，2006(04).15田竹友，簡(jiǎn)斌.總體工程中數(shù)據(jù)的處理J.北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004(02).16金濤.反求工程中三坐標(biāo)機(jī)與CAD/CA陳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換J.機(jī)電工程,2000(03).17吳海波，王鳳艷，轎車總布置設(shè)計(jì)中人機(jī)工程應(yīng)用的初步探討J.汽車技術(shù),2004(02).開(kāi)題報(bào)告2.本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 研究的問(wèn)題主要是對(duì)CAD軟件總體設(shè)計(jì)汽車儀表臺(tái)進(jìn)行研究和分析，熟悉總體設(shè)計(jì)汽車儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)流程，并具體的總體設(shè)計(jì)一個(gè)汽車儀表臺(tái)，收集大量的相關(guān)資料，熟悉汽車儀表臺(tái)的成型原理和加工工藝，結(jié)合當(dāng)今的一些主導(dǎo)思想，分析儀表臺(tái)的發(fā)