人机工程学第5章汽车人机工程设计辅助工具.pptx

第五章 汽车(qch)人机工程设计辅助工具第一页，共98页。目录(ml)5.1 H点装置5.2 驾驶员H点位置线5.3 眼椭圆(tuyun)5.4 头廓包络5.5 驾驶员手伸及界面5.6 驾驶员膝部包络线5.7 驾驶员胃部包络线5.8 数字人体模型第二页，共98页。5.1 H点装置点装置(ZHUNGZH)第三页，共98页。H点装置（H Point Device）是车身(ch shn)布置和测量的重要工具，对于进行驾驶室人机工程学设计和参数测量、辅助进行驾驶室内部基准点的定位具有重要意义H点装置包括H点测量装置（H-Point Machine，HPM）和H点设计工具（H-Point Design Tool，HPD）H H点装置是由美国汽车工程师协会点装置是由美国汽车工程师协会SAESAE（Society of Society of Automotive EngineersAutomotive Engineers）开发并定义的一个）开发并定义的一个(y)(y)装置，用装置，用于辅助车身布置、测量和设计的重要工具于辅助车身布置、测量和设计的重要工具座椅基准点座椅基准点SgRP（Seating Reference Point）第四页，共98页。5.1.1 HPM-型型H点点测测量装置量装置(zhungzh)的构造的构造HPM-II型H点测量装置由鞋、小腿、大腿、座板和躯干组成，各部分均可以拆卸还包括鞋固定装置和头部空间(kngjin)测量装置两个附件第五页，共98页。第六页，共98页。5.1.1 HPM-型型H点点测测量装置量装置(zhungzh)的构的构造造1.1.鞋的构造鞋的构造2.2.装有踝关节角度尺；装有踝关节角度尺；AHPAHP到到PRPPRP侧向偏移量标尺，侧向偏移量标尺，还有测量鞋底面倾角还有测量鞋底面倾角（A47A47或或A48A48）的辅助测）的辅助测量标记点量标记点3.3.其它零件：锁止螺钉其它零件：锁止螺钉(ludng)(ludng)、水平调节螺、水平调节螺钉钉(ludng)(ludng)、气泡水平、气泡水平仪、鞋固定装置仪、鞋固定装置第七页，共98页。5.1.1 HPM-型型H点点测测量装置量装置(zhungzh)的构造的构造2.腿部的构造腿部的构造小腿和大腿小腿和大腿长长度度(chngd)均均可可调节调节，并可以用，并可以用紧紧固旋固旋钮钮固定于某刻度固定于某刻度处处在大腿靠近膝关在大腿靠近膝关节节一端一端还还装装有用于度量小腿有用于度量小腿侧侧向位置向位置的刻度的刻度盘盘膝关膝关节处节处装有角度刻度装有角度刻度盘盘，用来指示膝关用来指示膝关节节角度角度第八页，共98页。5.1.1 HPM-型型H点点测测量量(cling)装置的构装置的构造造3.躯干躯干(qgn)的构造的构造由胸部、腰部和骨盆部由胸部、腰部和骨盆部组组成，成，相互之相互之间铰间铰接在一起接在一起胸部和腰部都装有支撑重胸部和腰部都装有支撑重块块的托架。在腰部的托架。在腰部还还装有支装有支撑撑头头部空部空间测间测量装置的固量装置的固定栓定栓还还有把手、有把手、载载荷施加点、荷施加点、H点枢点枢轴轴、躯干、躯干(qgn)角度角度测测量台等件量台等件第九页，共98页。5.1.1 HPM-型型H点点测测量装置量装置(zhungzh)的的构造构造4.座板座板总总成的构造成的构造由座板、大腿和骨盆重由座板、大腿和骨盆重块块定位杆、定位杆、H点位置杆、躯点位置杆、躯干干(qgn)支撑装置、水支撑装置、水平平仪仪等等组组成成第十页，共98页。5.1.2 H点点设计设计(shj)工具工具HPD是HPM-的简化CAD模型HPD模型的鞋、小腿部 和 大 腿 部 位 于(wiy)身体右侧模型上以点和线的形式标出了HOS、BOF、H点、小腿线和躯干线等基准点和参考线第十一页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点H点装置可用于建立车内布置关键基准点和尺寸汽车内部布置最重要的基准点是H点，一般(ybn)借助H点测量装置HPM或者H点设计工具HPD来定义在HPM和HPD上定义了与设计和人机关系相关的点和参考线，包括H点、D点、K点、躯干线、腿线、座垫线等；同时，车身布置的一些重要基准点也需要借助H点装置来定义第十二页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点1）H点是H点装置上躯干与大腿的铰接(jioji)点；在不同场合，其表现形式也不同设计H点：是借助HPD按一定程序建立的H点，用以表达设计乘坐位置第十三页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点1）H点乘坐基准点（SgRP）：是一个特殊(tsh)的设计H点 是在车辆设计过程初期就定义的重要基准点 行程可调节座椅在其H点调节轨迹上有许多设计H点，但只有唯一一点定义为SgRP 驾驶员SgRP很重要，它用于定位一些布置工具，且用来定义了许多关键尺寸第十四页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点1）H点实际H点：是将HPM按规定步骤(bzhu)安放在座椅上时，所测得的H点位置（相对于整车坐标系，或者相对于座椅结构）第十五页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点2）D点：是坐姿状态下H点装置臀部的最低点3）K点：H点装置上大腿和小腿铰接点，即膝关节点4）躯干线：H点装置上，自H点出发、平行于后背腰部区域外表面、用于定义(dngy)躯干角度的直线5）腿线：连接腿部两端关节的直线，包括大腿线和小腿线。大腿线连接H点和K点，小腿线连接K点和踝关节点6）座垫线：H点装置上，自H点出发，用于定义(dngy)座垫角度的直线第十六页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点7）鞋上的基准点AHP：当H点装置的鞋按照适当方法根据自由状态加速踏板定位后，其踵点与地板表面（考虑地毯压塌量）的交点BOF：鞋底表面一点，与踵点相距(xingj)200mm。其侧向位置位于鞋宽度的一半处裸足底线：鞋底附近与鞋底成6.5的直线，用于定义踝关节角度第十七页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点7）鞋上的基准点地板基准点（FRP）：将H点装置的鞋按一定方法定位（鞋底与考虑地毯(dtn)压塌量的地板表面接触）后，踵点与地板的交点。FRP不适用于驾驶员右脚（用AHP代替）。踏板基准点（PRP）：当鞋按照适当方法根据加速踏板定位后，加速踏板表面上与BOF接触的点第十八页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点K点第十九页，共98页。5.1.3 H点装置点装置(zhungzh)上的基准点上的基准点H点测量装置上提供了14个辅助测量点。借助坐标测量机对这些点进行(jnxng)坐标测量，就可以方便地将某些关键点和关键参数计算出来第二十页，共98页。5.1.4 H点装置的功能点装置的功能(gngnng)和和应应用用1.H点装置的点装置的测测量功能量功能(gngnng)当当H点装置用于点装置用于测测量用途量用途时时，能，能够够将座椅和将座椅和车车内硬点和硬内硬点和硬点尺寸点尺寸测测量出来量出来按照按照测测量的用途区分，可分成量的用途区分，可分成方案方案对对比分析（比分析（对标对标分析，分析，Benchmarking）方案方案审审核核定位内部基准点定位内部基准点第二十一页，共98页。5.1.4 H点装置的功能点装置的功能(gngnng)和和应应用用2.H点装置的点装置的设计设计功能功能在方案在方案设计设计中，用中，用H点装置来建立室内人机工程学基本点装置来建立室内人机工程学基本布置方案所涉及的关布置方案所涉及的关键键(gunjin)基准点和尺寸，基准点和尺寸，这这些关些关键键(gunjin)基准点和尺寸称基准点和尺寸称为为硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸第二十二页，共98页。5.1.4 H点装置点装置(zhungzh)的功能和的功能和应应用用3.利用利用H点装置点装置进进行行(jnxng)驾驶员驾驶员乘坐乘坐环环境参数境参数对标对标进行(jnxng)实验准备对车内关键点进行三坐标测量建立PRP和AHP调节座椅位置和姿态安放HPM的座板总成和躯干部安装HPM的配重测量HPM的关键点坐标计算SgRP安装腿部记录测量结果将HPM从座椅上面取下第二十三页，共98页。5.1.4 H点装置点装置(zhungzh)的功能和的功能和应应用用4.利用利用H点装置建立前排点装置建立前排(qin pi)乘乘员员布置方案布置方案确定关键参数的目标值确定A47、定位鞋、建立PRP和AHP定位SgRP，并确定设计H点调节轨迹曲线定位HPD硬点尺寸参数定义H30-1/mm驾驶员座椅高度W20-1/mm驾驶员侧向中心线位置A40-1/（）H点装置躯干角，取22L18-1/mm驾驶员座椅的腰部支撑量A27-1/（）驾驶员座椅的座垫倾角大腿长度为456mm，小腿长度为459mm完成HPD定位之后，其上的基准点、参考线和相关硬点尺寸(ch cun)就确定了24鞋底与地板夹角第二十四页，共98页。5.2 驾驶员驾驶员H点位置点位置(WI ZHI)线线第二十五页，共98页。5.2.1 A类车类车SAE H点位置点位置(wi zhi)曲曲线线A类车（乘用车）的H点位置曲线模型为式中，x为H点到BOF的水平(shupng)距离（mm），z为H点到AHP的垂直距离（mm）第二十六页，共98页。5.2.2 B类车类车SAE H点位置点位置(wi zhi)曲曲线线B类车（商用车与客车）的H点位置曲线，要考虑驾驶员群体中男性和女性所占的比重(bzhng)表中，X为H点到AHP的水平距离（mm），Z为H点到AHP的垂直距离（mm）第二十七页，共98页。5.2.3 踏板踏板(t bn)平面角平面角踏板平面角为鞋底与水平面的夹角式中，z为H点到AHP的垂直距离（H30，cm），它反映了容纳驾驶员群体(qnt)乘坐的座椅高度第二十八页，共98页。5.3 眼眼椭圆椭圆(TUYUN)第二十九页，共98页。5.3.1 眼眼椭圆椭圆(tuyun)的定的定义义和由来和由来眼椭圆（Eyellipse，Eye和Ellipse的合成(hchng)）是指不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时，其眼睛位置的统计分布图形；左右各一，分别代表左右眼的分布图形30第三十页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭椭圆圆1.眼眼椭圆椭圆尺寸的尺寸的计计算算(j sun)长轴长长轴长度度Lx研究表明，研究表明，驾驶员驾驶员眼睛位置沿眼睛位置沿Ax31l可以利用(lyng)身高的分布来计算长轴长度第三十一页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程、行程(xngchng)可可调节调节座座椅眼椅眼椭圆椭圆1.眼眼椭圆椭圆尺寸的尺寸的计计算算(j sun)长轴长长轴长度度Lx32P为百分位，PM、PF分别为驾驶员中男、女性比例，M、F分别为男、女性在AX方向眼位置(wi zhi)的均值，SM、SF分别为男、女性眼睛位置(wi zhi)分布的标准差第三十二页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程、行程(xngchng)可可调节调节座座椅眼椅眼椭圆椭圆1.眼眼椭圆椭圆尺寸的尺寸的计计算算(j sun)长轴长长轴长度度Lx长轴长长轴长度度Lx=CM-CF33第三十三页，共98页。男、女性(nxng)眼睛位置分布的标准差SM、SF计算公式其中，M、F分别(fnbi)为男、女性身高的标准差第三十四页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭椭圆圆1.眼眼椭圆椭圆尺寸尺寸(ch cun)的的计计算算短短轴长轴长度度Ly和和竖轴长竖轴长度度Lz眼眼椭圆椭圆的短的短轴轴和和竖轴长竖轴长度基本上不受度基本上不受驾驶员驾驶员身高和布身高和布置参数的影响。因此，可以根据眼睛位置一置参数的影响。因此，可以根据眼睛位置一维维正正态态分布分布变变量的量的标标准差和眼准差和眼椭圆椭圆百分位百分位值值 来来计计算算Ly和和Lz，即，即35第三十五页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭圆椭圆2.眼眼椭圆椭圆的定位的定位(dngwi)椭圆倾椭圆倾角的角的计计算算椭圆椭圆中心中心36t为变速类型(lixng)，当有离合踏板时t=1，否则，t=0CM、CF分别为男子和女子眼睛位置分布的上、下1-P分位点（一般在12）第三十六页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭椭圆圆2.眼眼椭圆椭圆(tuyun)的定位的定位37第三十七页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程、行程(xngchng)可可调节调节座椅眼座椅眼椭圆椭圆3.适合某些适合某些(mu xi)国家国家驾驶员驾驶员群体的眼群体的眼椭圆椭圆截至截至2002年，年，SAE给给出了美国、日本和荷出了美国、日本和荷兰兰的眼的眼椭圆椭圆尺寸和定位公式尺寸和定位公式38第三十八页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭椭圆圆3.适合某些国家适合某些国家(guji)驾驶员驾驶员群体的眼群体的眼椭圆椭圆1）眼）眼椭圆椭圆尺寸尺寸39百分位座椅行程TL23/mm长轴Lx/mm短轴Ly/mm竖轴Lz/mm95th1133173.860.393.4133206.460.393.499th1133242.185.3132.1133287.185.3132.1适合美国人的A类车、可调节座椅眼椭圆(tuyun)尺寸第三十九页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭圆椭圆3.适合适合(shh)某些国家某些国家驾驶员驾驶员群体的眼群体的眼椭圆椭圆2）眼）眼椭圆椭圆定位定位40适合(shh)美国人的A类车、可调节座椅眼椭圆定位第四十页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅眼座椅眼椭圆椭圆4.眼点眼点E点：点：E点（眼点）代表点（眼点）代表(dibio)眼睛位置，是眼睛位置，是视视野野设计设计过过程中程中视线视线的出的出发发点点P点：点：P点是点是驾驶员头驾驶员头部水平部水平转动转动的中心点，与的中心点，与E点等高，点等高，位于左右眼点位于左右眼点EL和和ER连线连线中点后方中点后方98mm处处41如图示，若某人的左右E点位于图中的EL和ER 点，则其头部水平(shupng)转动的中心点P点即位于EL和ER连线中点后方98mm处的P点，头部转动一个角后，眼点将位于EL和ER处第四十一页，共98页。视野(shy)校核用头部转动中心点P1,P2,P3,P4第四十二页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程、行程(xngchng)可可调节调节座座椅眼椅眼椭圆椭圆4.眼点眼点P点相点相对对(xingdu)于于95百分位中央眼百分位中央眼椭圆椭圆中心的偏移量中心的偏移量43TL23P点x/mmy/mm左侧驾驶y/mm右侧驾驶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+22.5第四十三页，共98页。5.3.2 A类车类车、行程、行程(xngchng)可可调节调节座椅眼座椅眼椭圆椭圆4.眼点眼点头头部部转动转动点点P1和和P2分分别别用来用来(yn li)计计算算驾驶员驾驶员左、右左、右侧侧A柱的双目柱的双目视视野障碍角野障碍角头头部部转动转动点点P4和和P3分分别别用来用来(yn li)计计算算驾驶员驾驶员左、右左、右侧侧后后视镜视镜的的间间接接视视野野44第四十四页，共98页。5.3.4 B类车类车眼眼椭圆椭圆(tuyun)1B类车类车眼眼椭圆椭圆(tuyun)尺寸和定位尺寸和定位尺寸尺寸45百分位TL23/mm长轴Lx/mm短轴Ly/mm竖轴Lz/mm95th 100133173.8105.086.0133198.9105.086.099 th100133242.1149.0122.0133268.2149.0122.0第四十五页，共98页。5.3.4 B类车类车眼眼椭圆椭圆(tuyun)1B类车类车眼眼椭圆椭圆尺寸和定位尺寸和定位B类车类车眼眼椭圆椭圆定位定位时时以以ATRP作作为为基准点基准点在在侧视图侧视图上，眼上，眼椭圆椭圆关于其中心有向前下方关于其中心有向前下方(xi fn)11.6的的转转角；在俯角；在俯视图视图上，左右眼上，左右眼椭圆椭圆关于其中心有向右关于其中心有向右侧侧5.4的的转转角角46X为椭圆中心相对于ATRP的水平距离(jl)；YL、YR分别为左、右眼椭圆中心相对于ATRP的侧向距离(jl)；Z为圆中心相对于ATRP的垂直距离(jl)第四十六页，共98页。5.3.4 B类车类车眼眼椭圆椭圆(tuyun)47第四十七页，共98页。5.3.4 B类车类车眼眼椭圆椭圆(tuyun)2ATRPATRP是是驾驶驾驶室布置工具室布置工具(gngj)图图形定位基准点形定位基准点48式中，X为ATRP到AHP的水平(shupng)距离（mm），Z为ATRP到AHP的垂直距离（mm）第四十八页，共98页。5.3.5 眼眼椭圆椭圆(tuyun)的理的理论论解解释释1.眼眼椭圆椭圆(tuyun)的数学含的数学含义义49眼眼 椭椭 圆圆 的的 几几 何何 含含 义义，就就 是是(jish)该该方方向向眼眼睛睛坐坐标标变变量量二二维维正正态态分分布布概概率率密密度度函函数数的的等概率密度线等概率密度线第四十九页，共98页。眼椭圆眼椭圆(tuyun)(tuyun)的理论解释的理论解释2.眼眼椭圆椭圆的的视视切比切比视视切比定切比定义为义为眼睛位置落在眼眼睛位置落在眼椭圆椭圆切切线线包含眼包含眼椭圆椭圆一一侧侧的概率的概率对对于于(duy)眼眼椭圆椭圆的任意切的任意切线线，眼睛位置落在包含，眼睛位置落在包含眼眼椭圆椭圆一一侧侧的概率都相等，且等于眼的概率都相等，且等于眼椭圆椭圆的百分的百分位位50第五十页，共98页。眼椭圆眼椭圆(tuyun)(tuyun)的理论解释的理论解释2.眼眼椭圆椭圆(tuyun)的的视视切比切比包含比，定包含比，定义为义为眼睛位置落在眼眼睛位置落在眼椭圆椭圆(tuyun)内的内的概率。概率。视视切比切比总总是要大于包含比是要大于包含比51第五十一页，共98页。5.3.6 眼眼椭圆椭圆(tuyun)的的应应用用眼椭圆是汽车视野设计的基础，但只有与视线（切线）一起(yq)使用方有意义52第五十二页，共98页。5.4 头头廓包廓包络络(BO LU)概述概述(i sh)(i sh)A A类车头廓包络类车头廓包络B B类车头廓包络类车头廓包络头廓包络的应用头廓包络的应用53第五十三页，共98页。5.4.1 概述概述(i sh)1头廓包络定义头廓包络指不同身材的乘员以正常姿势坐在适意的位置时，其头廓（包括(boku)头发）的包络；用于在设计中确定乘员所需的头部空间与眼椭圆相对应，头廓包络面也包括(boku)座椅行程可调式和不可调式两种54第五十四页，共98页。5.4.1 概述概述(i sh)2头廓包络生成原理通过对人的头部尺寸进行测量和统计(tngj)，SAE制定了平均头廓线，来描述侧视和后视方向头廓的平均尺寸55第五十五页，共98页。5.4.1 概述概述(i sh)2头廓包络(bo lu)生成原理将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆轮廓上半部分运动，平均头廓线随之平动，描绘出的各个位置平均头廓线的包络(bo lu)就是头廓包络(bo lu)线56第五十六页，共98页。5.4.1 概述概述(i sh)2头廓包络生成原理1997年，头廓包络面取代了头廓包络线。包络面的开发采用的是CAESAR人体(rnt)数据库中三个平均身材男子头廓的三维扫描数据为方便使用，将头廓包络面简化成为上半椭球面57第五十七页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络1.头头廓包廓包络络面的尺寸面的尺寸(ch cun)头头廓包廓包络络面的尺寸面的尺寸(ch cun)包括包括长轴长轴、短、短轴轴和和竖轴竖轴的的长长度度58百分位乘员TL23/mmLX/mmLY/mm（车内侧）LY/mm（车外侧）LZ/mm95th驾驶员和前排外侧乘员133211.25143.75166.75+133.50133198.76143.75166.75+133.500173.31143.41166.41+147.07前排中央乘员133211.25143.75143.75+133.50133198.76143.75143.75+133.50其他0173.31143.41143.41+147.07第五十八页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络1.头头廓包廓包络络面的尺寸面的尺寸行程可行程可调节调节(tioji)座椅的情况座椅的情况59第五十九页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络1.头头廓包廓包络络面的尺寸面的尺寸行程不可行程不可(bk)调节调节座椅的情况座椅的情况60第六十页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络2.头头廓包廓包络络面的定位面的定位1）头头廓包廓包络络面面倾倾角角适合适合A类车类车、行程可、行程可调节调节(tioji)座椅的座椅的头头廓包廓包络络面只面只在在侧视图侧视图有向前下方有向前下方12的的倾倾角角，其它，其它视图视图方向的方向的倾倾角角为为零。零。对对于固定座椅，在各个于固定座椅，在各个视图视图方向方向倾倾角均角均为为零零61第六十一页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络2.头头廓包廓包络络面的定位面的定位头头廓包廓包络络面中心位置面中心位置(wi zhi)（行程可（行程可调节调节座椅）座椅）62TL23Xh/mmZh/mm13390.652.613389.545.9085.442.0第六十二页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络2.头头廓包廓包络络面的定位面的定位头头廓包廓包络络面中心位置（固定面中心位置（固定(gdng)座椅）座椅）头头廓包廓包络络面中心相面中心相对对于于SgRP的三个坐的三个坐标标分量分量为为固定固定(gdng)座椅眼座椅眼椭圆侧视图倾椭圆侧视图倾角角63TL23Xh/mmZh/mm13390.652.613389.545.9085.442.0第六十三页，共98页。5.4.2 A类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络2.头头廓包廓包络络面的定位面的定位无无论论是固定是固定(gdng)座椅，座椅，还还是行程可是行程可调节调节座椅，当定座椅，当定位眼位眼椭圆椭圆之后，可以直接左右眼之后，可以直接左右眼椭圆椭圆中心中心连线连线中点中点（中央眼（中央眼椭圆椭圆中心）来定位相中心）来定位相应应的的头头廓包廓包络络头头廓包廓包络络中心相中心相对对于中央眼于中央眼椭圆椭圆中心的偏移量中心的偏移量64TL23XYZ133mm90.6052.6133mm89.5045.9085.4042.0第六十四页，共98页。5.4.3 B类车头类车头(ch tu)廓包廓包络络（略）65第六十五页，共98页。5.4.4 头头廓包廓包络络(bo lu)的的应应用用乘员头部与车身结构之间的空间对于保证乘员头部活动，以及在颠簸和翻车等情况下头部具有必要的缓冲具有重要意义(yy)，但这个空间设计过大会浪费空间，并增大汽车正面迎风面积而使空气阻力加大，因此，头部空间尺寸关系到整车性能的好坏，必须科学合理地选取关键就是能够将乘员头部占据空间的范围描述出来，然后只要控制头顶内饰与乘员头部占据空间范围边界即可66第六十六页，共98页。5.4.4 头头廓包廓包络络(bo lu)的的应应用用当作出头廓包络之后，参照对标尺寸H61，并选择合适的L38、H41、L39等尺寸，就能够将头部空间和顶盖不同部位的高度(god)确定下来67第六十七页，共98页。5.4.4 头头廓包廓包络络(bo lu)的的应应用用在侧视图上选择合适的W27、W35和H35等尺寸，就能够将宽度方向顶盖不同部位的高度确定下来这样(zhyng)就为造型和结构设计提供了依据和要求68第六十八页，共98页。5.5 驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(JIMIN)相关相关(xinggun)(xinggun)概念概念驾驶员手伸及界面的描述驾驶员手伸及界面的描述驾驶员手伸及界面的定位驾驶员手伸及界面的定位驾驶员手伸及界面的应用驾驶员手伸及界面的应用69第六十九页，共98页。5.5.1 相关相关(xinggun)概念概念1.驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(jimin)指指驾驶员驾驶员以正常姿以正常姿势势入座、身系安全入座、身系安全带带、右脚、右脚踩踩在加在加速踏板上、一手握住速踏板上、一手握住转转向向盘时盘时另一手所能伸及的最另一手所能伸及的最大空大空间间廓面廓面70第七十页，共98页。5.5.1 相关相关(xinggun)概念概念1.驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面根据根据(gnj)安全安全带带形式，有形式，有对应对应于三点式安全于三点式安全带带和两点式和两点式安全安全带带两种两种类类型的手伸及界面型的手伸及界面71第七十一页，共98页。5.5.1 相关相关(xinggun)概念概念2.通用布置通用布置(bzh)因子因子通用布置通用布置(bzh)因子（因子（General Package Factor，G因子）因子）是反映乘坐是反映乘坐环环境布置境布置(bzh)的代数式的代数式72第七十二页，共98页。5.5.1 相关相关(xinggun)概念概念3.HR基准面基准面HR基准面是用于定位基准面是用于定位驾驶员驾驶员手伸及界面的平面，它手伸及界面的平面，它平行于平行于车辆车辆坐坐标标系系yz平面，位于平面，位于(wiy)AHP后方，后方，到到AHP的距离根据下式的距离根据下式计计算算73第七十三页，共98页。5.5.2 驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(jimin)的的测测量量驾驶员手伸及界面数据是在手伸及界面测量(cling)台上测得，再经统计分析后得到的74第七十四页，共98页。5.5.3 驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(jimin)的描述的描述将在测量台上测得的数据根据G因子和男女比例进行分类，对于三点式安全带和两点式安全带各列成21张数据表格，用来构造(guzo)手伸及界面G因子分成七档驾驶员男女性别比例分为50:50、75:25和90:10三种75第七十五页，共98页。5.5.3 驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(jimin)的描述的描述每张表格对应着一定范围的G因子值、以及确定(qudng)的驾驶员比例和安全带形式76第七十六页，共98页。5.5.4 驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(jimin)的定位的定位要建立驾驶员手伸及界面，首先要定位HR基准面。之后，根据(gnj)表格中的数据就可以构造出手伸及界面HR基准面的定位方法如下：确定驾驶室内部设计尺寸和驾驶员男女比例，并根据(gnj)公式计算G值计算HR基准面的位置786-99GL53，HR基准面位于SgRP处786-99GL53，HR基准面位于AHP后方786-99G处L53：AHP到SgRP的水平距离77第七十七页，共98页。5.5.5 驾驶员驾驶员手伸及界面手伸及界面(jimin)的的应应用用驾驶员手伸及界面用于辅助进行仪表板上操纵按钮的布置。常用的操纵按钮应该布置在驾驶员手伸及界面描述的界限范围内由于测量时测量杆的一端是一个25mm的三指抓捏式操作按钮，在实际应用时应根据操作钮件的形式进行一定的修正目前，SAE J287标准主要适合于乘用车、MPV、以及轻型和中型(zhngxng)货车，但不适用于重型货车78第七十八页，共98页。5.6 驾驶员驾驶员膝部膝部(X B)包包络线络线第七十九页，共98页。5.6.1 驾驶员驾驶员膝部膝部(x b)包包络线络线的生成的生成左右膝部包络线分别(fnbi)为两条圆弧。左膝部包络线（离合器踏板）的圆弧半径为。右膝部包络线（加速踏板）的圆弧半径为80第八十页，共98页。5.6.2 驾驶员驾驶员膝部膝部(x b)包包络线络线的定位的定位驾驶员膝部包络线定位步骤确定定位基准线和定位基准点；确定驾驶员男女比例；利用公式计算(j sun)出膝部包络线圆心的位置81第八十一页，共98页。5.6.2 驾驶员驾驶员膝部膝部(x b)包包络线络线的定位的定位ATRP的计算ATRP的位置根据50th百分位SAE H点适意(shy)位置曲线来计算82第八十二页，共98页。5.7 驾驶员胃部包络线驾驶员胃部包络线第八十三页，共98页。5.7.1 驾驶员驾驶员胃部包胃部包络线络线的生成的生成(shn chn)驾驶员胃部包络线对于确定转向盘与驾驶员座椅之间的空间(kngjin)尺寸，以及确定座椅安全带结构方案具有重要参考作用。它被拟合为一圆弧，半径为84第八十四页，共98页。5.7.2 驾驶员驾驶员胃部包胃部包络线络线的定位的定位(dngwi)定位步骤确定定位参考点ATRP确定驾驶员男女比例利用(lyng)公式计算包络线圆心相对于ATRP的偏移量85第八十五页，共98页。驾驶员胃部包络线的定位驾驶员胃部包络线的定位(dngwi)(dngwi)定位(dngwi)公式驾驶员男女比例为50:50时 驾驶员男女比例为75:25时 驾驶员男女比例为90:10时86第八十六页，共98页。5.8 数字数字(SHZ)人体模型人体模型第八十七页，共98页。5.8.1 数字数字(shz)人体模型的基本原理人体模型的基本原理1.数字人体建模和数字人体模型数字人体建模：是在计算机中建立一种(y zhn)能够操纵、控制的虚拟人的描述和人机系统，以实现人机工程的交互和设计问题的求解数字人体模型：在计算机中所建立的虚拟人体描述称为数字人体模型88第八十八页，共98页。5.8.1 数字数字(shz)人体模型的基本原理人体模型的基本原理2.人体建模骨骼系统拓扑结构关节自由度肌肉建模肢体之间运动学、动力学关系人的活动建模体表建模人的性能建模舒适度，能量消耗，外力和出力，活动灵活性，视野(shy)，姿势平衡和稳定等89第八十九页，共98页。5.8.2 数字人体模型的功能数字人体模型的功能(gngnng)和和应应用用1.数字人体模型的功能成熟的数字人体模型典型的设计和分析功能：人体建模：运动学、动力学、生物力学建模人体数据管理和应用，包括与常见人体数据库的接口(ji ku)、人体尺寸计算和增长预测等肢体驱动、定位和姿势预测，姿势和运动过程模拟，以及模拟过程的记录和回放等视野分析：视野范围、眼睛活动范围，视景显示通过对肢体和关节活动的模拟，对人的作业空间进行模拟，例如计算肢体最大活动范围界面姿势和操作过程的舒适性评价90第九十页，共98页。5.8.2 数字数字(shz)人体模型的功能和人体模型的功能和应应用用1.数字人体模型的功能成熟的数字人体模型典型(dinxng)的设计和分析功能：人体出力计算，包括综合考虑年龄、性别、身体状况、操作过程特点的操作力，静态和动态状况下关节力和力矩、脊椎间盘压力等；一些典型(dinxng)操作过程的模拟和人机工效分析NIOSH举升过程分析快速上肢操作评估（RULA）OWAS作业姿势分析快速全身评估（REBA）罗杰斯肌肉疲劳分析（RMFA）疲劳和恢复时间分析91第九十一页，共98页。5.8.2 数字数字(shz)人体模型的功能和人体模型的功能和应应用用1.数字人体模型的功能在汽车人机工程设计中的应用(yngyng)，通常还需要下述功能：容易与流行的CAD软件结合。能够方便地导入、导出产品模型，或者数字人体模型作为子模块集成到CAD软件中；能够对常见驾驶操作过程进行模拟和分析；集成常见的一些标准，如：SAE标准92第九十二页，共98页。5.8.2 数字人体模型的功能数字人体模型的功能(gngnng)和和应应用用2.数字人体模型的应用最主要用途是模拟具有极限尺寸的人。通过模拟使得设计方案适合大多数人的伸及（间隙）、视野、观察、出力等要求更广泛的意义是，通过对数字人体模型软件(run jin)配以良好的人机操作界面，使得非专业的人员也能够从事人机工程设计和分析93第九十三页，共98页。5.8.2 数字数字(shz)人体模型的功能和人体模型的功能和应应用用2.数字人体模型的应用数字人体模型应用的一般步骤为：建立设计与分析的虚拟环境；建立合适的人体模型；将人体模型调整(tiozhng)至合适的位置和姿态；进行工效分析与评价94第九十四页，共98页。5.8.2 数字数字(shz)人体模型的功能和人体模型的功能和应应用用2.数字人体模型的应用数字人体模型在虚拟环境中应用的方式Avatar方式由真人通过数据手套、立体眼镜、数据衣等外部设备操作数字人体模型进行各种仿真具有所见即所得的优点，主要用于科学研究Agent方式在虚拟环境中，通过计算机程序控制数字人体模型，实现(shxin)人机交互和分析成本低、易于实现(shxin)，不存在硬件设备的精度和耐用性问题目前成熟的数字人体模型软件的应用主要采用第二种方式95第九十五页，共98页。5.8.2 数字人体模型的功能数字人体模型的功能(gngnng)和和应应用用2.数字人体模型的应用在汽车设计中，主要进行乘员布置设计驾驶员视野(shy)分析操纵件伸及性分析舒适姿势预测及评价活动空间分析进出方便性分析维修保养方便性分析发动机罩和行李箱盖的开启方便性检查96第九十六页，共98页。5.8.2 数字数字(shz)人体模型的功能和人体模型的功能和应应用用2.数字人体模型的应用实例：RAMSIS的应用打开驾驶环境设计方案模型文件建立用于分析的人体模型在人体模型体表上定义体表点定义任务姿势计算进行舒适度评价(pngji)进行其它分析97第九十七页，共98页。本章(bn zhn)结束第九十八页，共98页。