汽車人機工程設計輔助工具

汽車人機工程設計輔助工具第1頁/共95頁學習要點

第2頁/共95頁設計的基點，即Ｈ型測量裝置第3頁/共95頁一、Ｈ點裝置一、ＨＰＭ－Ⅱ型Ｈ點測量裝置的構造定義：Ｈ點裝置是車身布置的重要工具，對駕駛室設計，參數測量，輔助駕駛室設計，內部定位有重要意義，有H型測量裝置和設計工具兩部分組成構成：鞋、小腿、大腿、坐板、軀干五部分和兩個固定附件組成，其構造圖為：第4頁/共95頁一、Ｈ點裝置各部分的主要尺寸如下：

第5頁/共95頁一、Ｈ點裝置整體裝備關系和主要活動部件第6頁/共95頁一、Ｈ點裝置鞋的構造和尺寸

第7頁/共95頁一、Ｈ點裝置

腿部的構造和尺寸第8頁/共95頁一、Ｈ點裝置

軀干的構造第9頁/共95頁一、Ｈ點裝置

座板總成的構造第10頁/共95頁一、Ｈ點裝置

組裝的Ｈ設計工具（ＳＡＥＪ４００３）第11頁/共95頁一、Ｈ點裝置

Ｈ設計工具的發(fā)展，自１９６２年提出，目前已經設計了兩代，主要有Oscar型和HPM-Ⅱ型第12頁/共95頁一、Ｈ點裝置

二、Ｈ點裝置上的基準點Ｈ點裝置可以建立車內布置關鍵的基準點和尺寸這些點，包括：H、Ｄ、Ｋ點和軀干線、腳線、座墊線等定義H點：軀干和大腿的聯結點第13頁/共95頁一、Ｈ點裝置常用的設計工具Ｈ點的測量裝置－－ＨＰＭ

H點的輔助設計工具－－HPDＨ點的計算機輔助ＣＡＤ系統(tǒng)可表現的形式：乘坐的基準點確定在座椅的調節(jié)過程中，有許多Ｈ點的位置，其作為標準的一點，用ＳｇＲＰ表示用測量系統(tǒng)，構成整車座位系統(tǒng)第14頁/共95頁一、Ｈ點裝置確定其他關鍵點臀部的最低點K點腳線腿線軀干線座墊線第15頁/共95頁一、Ｈ點裝置

各關節(jié)的輔助測量點和用途

第16頁/共95頁一、Ｈ點裝置

三、Ｈ點裝置的功能和應用功能：測量和設計１、測量功能對車內座椅的硬點進行測量和分析人機工學參數的校驗空間的分布校驗使用人群的分布規(guī)范等第17頁/共95頁一、Ｈ點裝置

三、Ｈ點裝置的功能和應用功能：測量和設計１、設計功能對座椅和操控系統(tǒng)進行基本尺寸設計和對比分析，對于雙排的轎車，后排設計的參數有：第18頁/共95頁一、Ｈ點裝置

３、對駕駛員的承座環(huán)境參數進行對標

對市場上競爭車型的基本參數進行對標，利用H點設備和三坐標測量儀等設備，找到競爭車型與我們車型基本參數之間的差別，探索舒適性和基本性能的設計與規(guī)范基本方法①實驗準備模型在室溫下８小時以上，作后各種操控系統(tǒng)的運行狀態(tài)、靜置狀態(tài)的固化與模型的固定②對車內關鍵點進行三坐標測量③建立踏板接觸點(PRP)和地板與鞋底的接觸點(AHP）的基本模型，并進行相關固定第19頁/共95頁一、Ｈ點裝置

建立各關鍵點的計算方程④、調節(jié)座椅的位置的姿態(tài)并進行相關測量第20頁/共95頁一、Ｈ點裝置⑤安放HPM的座板總成和軀干部調節(jié)軀干的合理的角度，一般２０度為宜⑥安放配重注意配重的大小和角度安放步驟為：第21頁/共95頁一、Ｈ點裝置⑦、測量關鍵點Ｈ點，各種基準線⑧、計算控制點如：控制點的行程分析等定位控制點的曲線軌跡重新定位座椅，與上面控制線重合第22頁/共95頁一、Ｈ點裝置

第23頁/共95頁一、Ｈ點裝置⑩記錄測量數據軀干的數據：完成測量工作４、利用Ｈ點裝置建立前排乘員的布置方案第24頁/共95頁一、Ｈ點裝置

選擇人體樣板第25頁/共95頁一、Ｈ點裝置進行人體樣板的總體放樣第26頁/共95頁一、Ｈ點裝置

完成乘員的空間設計第27頁/共95頁一、Ｈ點裝置利用Ｈ點裝置，完成全車乘員的設計第28頁/共95頁二、駕駛員H點的位置曲線H點布置方案與駕駛員乘坐舒適性、上肢和下肢的操作空間、視野性和頭部空間、以及乘員的乘坐空間等人機關系密切相關，是室內布置的重要內容。①、Ａ類車的（男女共駕車輛）的Ｈ點位置曲線第29頁/共95頁二、駕駛員H點的位置曲線關鍵點的計算方程第30頁/共95頁二、駕駛員H點的位置曲線二、Ｂ類車的Ｈ點位置曲線Ｂ類車的男女比例為９０：１０、７５：２５、５０：５０三個檔位Ｈ點的位置曲線計算表：第31頁/共95頁二、駕駛員H點的位置曲線三、踏板的平面角

第32頁/共95頁二、駕駛員H點的位置曲線ＳＡＥ對駕駛員Ｈ點位置曲線的改進第33頁/共95頁三、眼橢圓一、定義眼橢圓是指不同身材的乘員以正常姿勢坐在車內其眼睛位置的統(tǒng)計分布圖形，左右各分別代表左右眼的分布圖形第34頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓１)眼橢圓尺寸的計算

第35頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓第36頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓對于一定的駕駛員群體,當其坐在適意駕駛位置時,其眼睛位置在汽車坐標系3個方向上均呈正態(tài)分布,研究發(fā)現，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的影響，因此，可以根據眼睛位置一維正態(tài)分布變量的標準差和眼橢圓百分位值來計算。第37頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓２眼橢圓的定位中心位置的傾角

第38頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓３、某些國家駕駛員的眼橢圓第39頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓３、某些國家駕駛員的眼橢圓第40頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓４、眼點眼橢圓為駕駛員視野設計提供了科學依據，但實際應用中也有諸多不便，例如(設計后視野時，需以眼橢圓輪廓上距離后視鏡最遠的點作眼點，但找這個眼點比較麻煩，經過統(tǒng)計研究，ＳＡＥ得出了方便某些場合使用的視原點，借助它們可方便地得到眼點第41頁/共95頁三、眼橢圓二、Ａ類車、行程可調節(jié)座椅的眼橢圓４、眼點Ｅ點，眼的位置，有左右兩個，相距６５mm

Ｐ點頭部中心的轉動點對與Ａ類車，有第42頁/共95頁三、眼橢圓三、Ａ類車固定座椅的眼橢圓所謂固定座椅，這里專指Ｈ點或者靠背角度不可調節(jié)的座椅，這種情況見于Ｈ點不能調節(jié)的前排乘員布置方案，或者用于后排乘員的情況，由于與可調節(jié)座椅乘坐環(huán)境的差異，使得乘員眼睛位置的分布規(guī)律有很大不同，固定座椅眼橢圓的形狀以及與座椅的相對。第43頁/共95頁三、眼橢圓三、Ａ類車固定座椅的眼橢圓

第44頁/共95頁三、眼橢圓三、B類車的眼橢圓自１９８７年沒有變化第45頁/共95頁三、眼橢圓三、B類車的眼橢圓

ＡＴＲＰ定位基準點的確定第46頁/共95頁三、眼橢圓四、眼橢圓應用眼橢圓是汽車視野設計的基礎，與視線（切線）一起使用方有意義。以駕駛員前方下視野設計為例，可進一步說明應用眼橢圓進行視野設計原理第47頁/共95頁四、頭廓包絡確定一、概述定義：頭廓包絡指不同身材的乘員以正常姿勢坐在適意的位置時，其頭廓包括頭發(fā)的包絡它用于在設計中確定乘員所需的頭部空間%與眼橢圓相對應，頭廓包絡面也包括座椅行程可調式和不可調式兩種第48頁/共95頁四、頭廓包絡確定一、概述生成用眼橢圓，可以方便的生成頭廓平均線和整體的包絡線。第49頁/共95頁四、頭廓包絡確定二、Ａ類車頭廓包絡１尺寸按照座椅可否調節(jié)進行分類

座椅可調節(jié)座椅不可調節(jié)第50頁/共95頁四、頭廓包絡確定二、Ａ類車頭廓包絡含義：橢圓圓第51頁/共95頁四、頭廓包絡確定二、Ａ類車頭廓包絡２、頭廓包絡線的定位①傾角一般在１２度左右１２度計算方程（可調座椅）計算方程（固定座椅）第52頁/共95頁四、頭廓包絡確定二、Ａ類車頭廓包絡頭包絡中心相對于中央眼橢圓中心的偏移量第53頁/共95頁四、頭廓包絡確定三、Ｂ類車頭廓包絡按照男女的比例，有所調整

第54頁/共95頁四、頭廓包絡確定四、頭廓包絡的應用乘員頭部與車身結構之間的空間對于保證乘員頭部活動，以及在顛簸和翻車等情況下使頭部具有必要的緩沖空間具有重要意義，但這個空間設計過大會浪費空間，并增大汽車正面迎風面積而使空氣阻力加大。因此，頭部空間尺寸關系到整車性能的好壞，必須科學合理地選取，而關鍵就是能夠將乘員頭部占據空間的范圍描述出來，然后只要控制頭頂內飾與乘員頭部占據空間范圍邊界即可。第55頁/共95頁四、頭廓包絡確定四、頭廓包絡的應用

第56頁/共95頁四、頭廓包絡確定四、頭廓包絡的應用

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網上資料第58頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面一、概述駕駛員手伸及界面是指駕駛員以正常姿勢入座，身系安全帶，右腳踩在加速踏板上，一手握住轉向盤時，另一手所能伸及的最大空間廓面，根據安全帶形式，有對應于三點式安全帶和兩點式安全帶兩種類型的手伸及界面，駕駛員手伸及界面在車內的位置和駕駛室內手操縱裝置的位置都應該布置在此廓面范圍內。第59頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面１、相關概念駕駛員的手伸界面駕駛員手伸及界面是指駕駛員以正常姿勢入座，身系安全帶，右腳踩在加速踏板上，一手握住轉向盤時，另一手所能伸及的最大空間廓面，根據安全帶形式，有對應于三點式安全帶和兩點式安全帶兩種類型的手伸及界面，駕駛員手伸及界面在車內的位置和駕駛室內手操縱裝置的位置都應該布置在此廓面范圍內第60頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面１、相關概念駕駛員的手伸界面第61頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面１、相關概念駕駛員的手伸界面第62頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面１、相關概念駕駛員的手伸界面駕駛員手伸及界面是指駕駛員以正常姿勢入座，身系安全帶，右腳踩在加速踏板上，一手握住轉向盤時，另一手所能伸及的最大空間廓面，根據安全帶形式，有對應于三點式安全帶和兩點式安全帶兩種類型的手伸及界面，駕駛員手伸及界面在車內的位置和駕駛室內手操縱裝置的位置都應該布置在此廓面范圍內第63頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面2、駕駛員手伸及界面的測量

第64頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面2、第65頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面2、第66頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面４、駕駛員手伸及界面的定位①確定駕駛室內部設計尺寸和駕駛員男女比，計算Ｇ值②計算ＨＲ基準面Ｘ方向的位置ＨＲ基準面位于ＳｇＲＰ處第67頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面５、駕駛員手伸及界面的應用是儀表和操作旋鈕設計和布置的基礎

第68頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面６、駕駛員手伸及界面與個體能力界面的區(qū)別

第69頁/共95頁五、駕駛員的手伸及界面６、駕駛員手伸及界面與個體能力界面的區(qū)別①、有一定的約束條件下的測量結果②、以H點為依據③、有方向盤等構件物的約束④、具有操作習慣問題

第70頁/共95頁六、駕駛員膝部包絡線一、膝部包絡線的生成三個要素：膝部特征點、膝部橢圓和二維人體模板的小腿膝部特征點Ｋ脛關節(jié)和踝關節(jié)的垂直線上，距離脛關節(jié)50.8mm處小腿繞踝關節(jié)運動，劃出的橢圓腳的位置線第71頁/共95頁六、駕駛員膝部包絡線一、膝部包絡線的生成下位線上位線第72頁/共95頁六、駕駛員膝部包絡線二、駕駛員膝部包絡線的定位①、步驟第73頁/共95頁六、駕駛員膝部包絡線左膝包絡線的確定第74頁/共95頁六、駕駛員膝部包絡線右膝包絡線的確定第75頁/共95頁六、駕駛員膝部包絡線各參數的意義：第76頁/共95頁七、駕駛員胃部包絡線

１、生成３個要素兩個特征點－胃部的突出安全帶和胃部的貼合處駕駛員胃部包絡線應該通過這兩個特征點，為此，在胃部最突出點的橢圓上邊緣作一水平切線，再通過這個橢圓的前端點作一垂直切線，這兩條切線相交的點稱為輔助點第77頁/共95頁七、駕駛員胃部包絡線結構圖：第78頁/共95頁七、駕駛員胃部包絡線２、計算方法①、步驟確定基準點和基準線確定男女駕駛員的比例用下面公式計算偏移量和分布第79頁/共95頁八、駕駛員與乘員的人體數字化模型一、數字化模型的基本原理Ｈ點模型，是實物模型，具有直觀、實用等特點，但造價較高，改變其結構較為困難做成數字模型，可以方便在CAD系統(tǒng)中應用，具有較好的實用性，是現代設計方法的重要組成部分研究的背景：第80頁/共95頁八、駕駛員與乘員的