汽车人机工程设计辅助工具学习教案.pptx

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1、会计学1汽车汽车(qch)人机工程设计辅助工具人机工程设计辅助工具第一页，共94页。5.1 H点装置点装置(zhungzh)第1页/共94页第二页，共94页。n nH点装置（H Point Device）是车身布置(bzh)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n nH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）第2页/共94页第三页，共94页。型型H点测量点测量(cling)装装置的构造置的构造n nHPM-II型H点测量装置由鞋、小腿、大腿、座板

2、和躯干组成，各部分均可以拆卸n n还包括鞋固定装置和头部空间测量装置两个(lin)附件第3页/共94页第四页，共94页。第4页/共94页第五页，共94页。型型H点测量点测量(cling)装装置的构造置的构造1.1.鞋的构造鞋的构造2.2.装有踝关节角装有踝关节角度尺；度尺；AHP到到PRP侧向偏侧向偏移量标尺，还移量标尺，还有测量有测量(cling)鞋鞋底面倾角底面倾角（A47或或A48）的辅助）的辅助测量测量(cling)标标记点记点3.3.其它零件：锁其它零件：锁止螺钉、水平止螺钉、水平调节螺钉、气调节螺钉、气泡水平仪、鞋泡水平仪、鞋固定装置固定装置第5页/共94页第六页，共94页。型型H

3、点测量点测量(cling)装装置的构造置的构造2.腿部的构造腿部的构造小腿小腿(xiotu)和和大腿长度均可大腿长度均可调节，并可以调节，并可以用紧固旋钮固用紧固旋钮固定于某刻度处定于某刻度处在大腿靠近膝关在大腿靠近膝关节一端还装有节一端还装有用于度量小腿用于度量小腿(xiotu)侧向侧向位置的刻度盘位置的刻度盘膝关节处装有角膝关节处装有角度刻度盘，用度刻度盘，用来指示膝关节来指示膝关节角度角度第6页/共94页第七页，共94页。型型H点测量点测量(cling)装装置的构造置的构造3.躯干的构造躯干的构造(guzo)由胸部、腰部和由胸部、腰部和骨盆部组成，骨盆部组成，相互之间铰接相互之间铰接在一

4、起在一起胸部和腰部都装胸部和腰部都装有支撑重块的有支撑重块的托架。在腰部托架。在腰部还装有支撑头还装有支撑头部空间测量装部空间测量装置的固定栓置的固定栓还有把手、载荷还有把手、载荷施加点、施加点、H点点枢轴、躯干角枢轴、躯干角度测量台等件度测量台等件第7页/共94页第八页，共94页。型型H点测量点测量(cling)装装置的构造置的构造4.座板总成座板总成(zn chn)的构造的构造由座板、大腿和由座板、大腿和骨盆重块定位骨盆重块定位杆、杆、H点位置点位置杆、躯干支撑杆、躯干支撑装置、水平仪装置、水平仪等组成等组成第8页/共94页第九页，共94页。点设计点设计(shj)工具工具n nHPD是HP

5、M-的简 化 CAD模型n nHPD模型的鞋、小腿部和大腿部位于身体右侧n n模型上以点和线的形式标 出 了 HOS、BOF、H点、小腿线和躯干(qgn)线等基准点和参考线第9页/共94页第十页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点n nH点装置可用于建立车内布置关键基准点和尺寸n n汽车内部(nib)布置最重要的基准点是H点，一般借助H点测量装置HPM或者H点设计工具HPD来定义n n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10页/共94页第十一页，

6、共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点1）H点是H点装置(zhungzh)上躯干与大腿的铰接点；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11页/共94页第十二页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点1）H点乘坐基准点（SgRP）：是一个特殊的设计H点 是在车辆(chling)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12页/共94页第十三页，共94页。点装置

7、点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点1）H点实际(shj)H点：是将HPM按规定步骤安放在座椅上时，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13页/共94页第十四页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点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(gunji)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、用于定义躯干角度的直线5）腿线：连接腿部两端关节(gunji)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(gunji)点6）座垫线：H点装置上，自H点出

8、发，用于定义座垫角度的直线第14页/共94页第十五页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点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200mm。其侧向位置位于(wiy)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15页/共94页第十六页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点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（鞋底与考虑地毯压塌量的地板表面接触）后，踵点与地板的交点。FRP不适用于

9、驾驶员右脚（用AHP代替(dit)）。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16页/共94页第十七页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点第17页/共94页第十八页，共94页。点装置点装置(zhungzh)上的上的基准点基准点n nH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坐标测量，就可以方便地将某些(mu xi)关键点和关键参数计算出来第18页/共94页第十九页，共94页。点装置的功能点装置的功能(gngnng)和应用和应用1.H点装置的测量功能点装置的测量功能当当H点装置用于测量用途时，能够点

10、装置用于测量用途时，能够将座椅和车内硬点和硬点尺寸测将座椅和车内硬点和硬点尺寸测量出来量出来按照测量的用途区分，可分成按照测量的用途区分，可分成方案对比分析（对标分析，方案对比分析（对标分析，Benchmarking）方案审核方案审核(shnh)定位内部基准点定位内部基准点第19页/共94页第二十页，共94页。点装置点装置(zhungzh)的功的功能和应用能和应用2.H点装置点装置(zhungzh)的设计功的设计功能能在方案设计中，用在方案设计中，用H点装置点装置(zhungzh)来建立室内人机工来建立室内人机工程学基本布置方案所涉及的关键程学基本布置方案所涉及的关键基准点和尺寸，这些关键基准

11、点基准点和尺寸，这些关键基准点和尺寸称为硬点和硬点尺寸和尺寸称为硬点和硬点尺寸第20页/共94页第二十一页，共94页。点装置的功能点装置的功能(gngnng)和应用和应用3.利用利用(lyng)H点装置进行驾驶点装置进行驾驶员乘坐环境参数对标员乘坐环境参数对标进行(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21页/共94页第二十二页，共94页。点装置点装置(zhungzh)的功的功能和应用能和应用n n4.利用利用H点装置点装置(zh

12、ungzh)建立建立前排乘员布置方案前排乘员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(wn chng)HPD定位之后，其上的基准点、参考线和相关硬点尺寸就确定了23第22页/共94页第二十三页，共94页。5.2 驾驶员驾驶员H点位置点位置(wi zhi)线线第23页/共94页第二十四

13、页，共94页。类车类车SAE H点位置点位置(wi zhi)曲线曲线 A类车的H点位置(wi zhi)曲线模型为 式中，x为H点到BOF的水平距离（mm），z为H点到AHP的垂直距离（mm）第24页/共94页第二十五页，共94页。类车类车SAE H点位置点位置(wi zhi)曲线曲线n nB类车的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n n表中，X为H点到AHP的水平(shupng)距离（mm），Z为H点到AHP的垂直距离（mm）第25页/共94页第二十六页，共94页。踏板踏板(t bn)平面角平面角n n踏板平面角为鞋底(xi d)与水平面的夹角n n式中，z为H点到AHP的垂

14、直距离（H30，cm），它反映了容纳驾驶员群体乘坐的座椅高度第26页/共94页第二十七页，共94页。5.3 眼椭圆眼椭圆(tuyun)第27页/共94页第二十八页，共94页。眼椭圆眼椭圆(tuyun)的定义的定义和由来和由来n n眼椭圆（Eyellipse，Eye和Ellipse的合成）是指不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时，其眼睛位置(wi zhi)的统计分布图形；左右各一，分别代表左右眼的分布图形29第28页/共94页第二十九页，共94页。类车、行程可调节类车、行程可调节(tioji)座椅眼椭圆座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆尺寸的计算长轴长度长轴长度Lx研究表明，驾驶员眼睛位置沿研究

15、表明，驾驶员眼睛位置沿Ax方向的分布与驾驶员身高呈现方向的分布与驾驶员身高呈现0.473的相关的相关(xinggun)关系关系可以利用身高的分布来计算长轴可以利用身高的分布来计算长轴长度长度30第29页/共94页第三十页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆尺寸的计算(j sun)长轴长度长轴长度Lx31第30页/共94页第三十一页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆眼椭圆(tuyun)尺寸的计算尺寸的计算长轴长度长轴长度Lx长轴长度长轴长度Lx=CM-CF32第31页

16、/共94页第三十二页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆尺寸的计算短轴长度短轴长度Ly和竖轴长度和竖轴长度Lz眼椭圆的短轴和竖轴长度基本上眼椭圆的短轴和竖轴长度基本上不受驾驶员身高和布置参数的影不受驾驶员身高和布置参数的影响。因此，可以根据眼睛位置响。因此，可以根据眼睛位置(wi zhi)一维正态分布变量的标一维正态分布变量的标准差和眼椭圆百分位值准差和眼椭圆百分位值 来计算来计算Ly和和Lz，即，即33第32页/共94页第三十三页，共94页。类车、行程可调节类车、行程可调节(tioji)座椅眼椭圆座椅眼椭圆2.眼椭圆眼椭

17、圆(tuyun)的定位的定位椭圆椭圆(tuyun)倾角的计算倾角的计算椭圆椭圆(tuyun)中心中心34t为变速类型，当有离合踏板时t=1，否则(fuz)，t=0CM、CF分别为男子和女子眼睛位置分布的上、下1-P分位点第33页/共94页第三十四页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆2.眼椭圆眼椭圆(tuyun)的定位的定位35第34页/共94页第三十五页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆3.适合某些国家驾驶员群体的眼适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆椭圆(tuyun)截至截至2002年，年，SAE给出了

18、美国、日给出了美国、日本和荷兰的眼椭圆本和荷兰的眼椭圆(tuyun)尺尺寸和定位公式寸和定位公式36第35页/共94页第三十六页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆3.适合适合(shh)某些国家驾驶员群体某些国家驾驶员群体的眼椭圆的眼椭圆1）眼椭圆尺寸）眼椭圆尺寸37百分位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36页/共94页

19、第三十七页，共94页。类车、行程类车、行程(xngchng)可调节座椅眼椭圆可调节座椅眼椭圆3.适合适合(shh)某些国家驾驶员群体某些国家驾驶员群体的眼椭圆的眼椭圆2）眼椭圆定位）眼椭圆定位38适合美国人的A类车、可调节(tioji)座椅眼椭圆定位第37页/共94页第三十八页，共94页。类车、行程可调节类车、行程可调节(tioji)座椅眼椭圆座椅眼椭圆4.眼点眼点E点：点：E点（眼点）代表眼睛位置，点（眼点）代表眼睛位置，是视野设计过程中视线的出发点是视野设计过程中视线的出发点P点：点：P点是驾驶员头部水平转动点是驾驶员头部水平转动的中心点，与的中心点，与E点等高，位于左点等高，位于左右眼点

20、右眼点EL和和ER连线连线(lin xin)中中点后方点后方98mm处处39第38页/共94页第三十九页，共94页。类车、行程可调节类车、行程可调节(tioji)座椅眼椭圆座椅眼椭圆4.眼点眼点P点相对于点相对于95百分位中央百分位中央(zhngyng)眼椭圆中心的偏移眼椭圆中心的偏移量量40TL23P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+20.6-2

21、0.6-20.5P3175.0-11.2+11.2+22.5P4175.0+11.2-11.2+22.5第39页/共94页第四十页，共94页。类车、行程可调节类车、行程可调节(tioji)座椅眼椭圆座椅眼椭圆4.眼点眼点(yndin)头部转动点头部转动点P1和和P2分别用来计算分别用来计算驾驶员左、右侧驾驶员左、右侧A柱的双目视野柱的双目视野障碍角障碍角头部转动点头部转动点P4和和P3分别用来计算分别用来计算驾驶员左、右侧后视镜的间接视驾驶员左、右侧后视镜的间接视野野41第40页/共94页第四十一页，共94页。类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)1B类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)尺寸和尺寸和

22、定位定位尺寸尺寸42百分位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41页/共94页第四十二页，共94页。类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)1B类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)尺寸和尺寸和定位定位B类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)定位时以定位时以ATRP作为基准点作为基准点在侧视图上，眼椭圆在侧视图上，眼椭圆(tuyun)关关于其中心有向前下方于其中心有向前下方11.6的转角；的转角；在俯视图上，左右眼椭

23、圆在俯视图上，左右眼椭圆(tuyun)关于其中心有向右侧关于其中心有向右侧5.4的转角的转角43X为椭圆中心(zhngxn)相对于ATRP的水平距离；YL、YR分别为左、右眼椭圆中心(zhngxn)相对于ATRP的侧向距离；Z为圆中心(zhngxn)相对于ATRP的垂直距离第42页/共94页第四十三页，共94页。类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)44第43页/共94页第四十四页，共94页。类车眼椭圆类车眼椭圆(tuyun)2ATRPATRP是驾驶室布置是驾驶室布置(bzh)工具图工具图形定位基准点形定位基准点45式中，X为ATRP到AHP的水平(shupng)距离（mm），Z为ATRP到AHP

24、的垂直距离（mm）第44页/共94页第四十五页，共94页。眼椭圆的理论眼椭圆的理论(lln)解解释释1.眼椭圆的数学眼椭圆的数学(shxu)含义含义46眼椭圆的几何含义，就是该方向眼椭圆的几何含义，就是该方向(fngxing)眼睛坐标变量二维正态分布概率密度函数的等概率密度线眼睛坐标变量二维正态分布概率密度函数的等概率密度线第45页/共94页第四十六页，共94页。眼椭圆的理论眼椭圆的理论(lln)解解释释2.眼椭圆的视切比眼椭圆的视切比视切比定义为眼睛位置落在眼椭视切比定义为眼睛位置落在眼椭圆切线包含眼椭圆一侧的概率圆切线包含眼椭圆一侧的概率对于眼椭圆的任意切线，眼睛位对于眼椭圆的任意切线，眼

25、睛位置落在包含眼椭圆一侧的概率都置落在包含眼椭圆一侧的概率都相等相等(xingdng)，且等于眼椭，且等于眼椭圆的百分位圆的百分位47第46页/共94页第四十七页，共94页。眼椭圆眼椭圆(tuyun)的理论的理论解释解释2.眼椭圆的视切比眼椭圆的视切比包含比，定义为眼睛包含比，定义为眼睛(yn jing)位位置落在眼椭圆内的概率。视切比置落在眼椭圆内的概率。视切比总是要大于包含比总是要大于包含比48第47页/共94页第四十八页，共94页。眼椭圆眼椭圆(tuyun)的应用的应用n n眼椭圆是汽车视野设计的基础，但只有与视线（切线）一起使用(shyng)方有意义49第48页/共94页第四十九页，共

26、94页。5.4 头廓包络头廓包络(bo lu)概述概述概述概述A A类车头廓包络类车头廓包络类车头廓包络类车头廓包络(bo lu)(bo lu)B B类车头廓包络类车头廓包络类车头廓包络类车头廓包络(bo lu)(bo lu)头廓包络头廓包络头廓包络头廓包络(bo lu)(bo lu)的应用的应用的应用的应用50第49页/共94页第五十页，共94页。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（包括头发(tu fa)）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，头廓包络面也包括座椅行程可调式和不可调式两种51第50页/共94页第五十

27、一页，共94页。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(jnxng)测量和统计，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52第51页/共94页第五十二页，共94页。概述概述(i sh)2头廓包络生成原理将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆(tuyun)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就是头廓包络线53第52页/共94页第五十三页，共94页。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

28、化(jinhu)成为上半椭球面54第53页/共94页第五十四页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络1.头廓包络面的尺寸头廓包络面的尺寸头廓包络面的尺寸包括头廓包络面的尺寸包括(boku)长长轴、短轴和竖轴的长度轴、短轴和竖轴的长度55百分位乘员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+133.501331

29、98.76143.75143.75+133.50其他0173.31143.41143.41+147.07第54页/共94页第五十五页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络1.头廓包络面的尺寸头廓包络面的尺寸(ch cun)行程可调节座椅的情况行程可调节座椅的情况56第55页/共94页第五十六页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络1.头廓包络头廓包络(bo lu)面的尺寸面的尺寸行程不可调节座椅的情况行程不可调节座椅的情况57第56页/共94页第五十七页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络2.头廓包络面的定位头廓包络面的定位1）头廓包络面倾角）头廓包络面倾

30、角适合适合A类车、行程可调节座椅的头类车、行程可调节座椅的头廓包络面只在侧视图有向前下方廓包络面只在侧视图有向前下方12的倾角的倾角，其它视图方向，其它视图方向(fngxing)的倾角为零。对于固的倾角为零。对于固定座椅，在各个视图方向定座椅，在各个视图方向(fngxing)倾角均为零倾角均为零58第57页/共94页第五十八页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络2.头廓包络头廓包络(bo lu)面的定位面的定位头廓包络头廓包络(bo lu)面中心位置（行面中心位置（行程可调节座椅）程可调节座椅）59TL23Xh/mmZh/mm13390.652.613389.545.9085.4

31、42.0第58页/共94页第五十九页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络2.头廓包络面的定位头廓包络面的定位头廓包络面中心位置（固定座椅）头廓包络面中心位置（固定座椅）头廓包络面中心相对头廓包络面中心相对(xingdu)于于SgRP的三个坐标分量的三个坐标分量为固定座椅眼椭圆侧视图倾角为固定座椅眼椭圆侧视图倾角60TL23Xh/mmZh/mm13390.652.613389.545.9085.442.0第59页/共94页第六十页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络2.头廓包络面的定位头廓包络面的定位无论是固定无论是固定(gdng)座椅，还是行座椅，还是行程可调节座椅

32、，当定位眼椭圆之程可调节座椅，当定位眼椭圆之后，可以直接左右眼椭圆中心连后，可以直接左右眼椭圆中心连线中点（中央眼椭圆中心）来定线中点（中央眼椭圆中心）来定位相应的头廓包络位相应的头廓包络头廓包络中心相对于中央眼椭圆头廓包络中心相对于中央眼椭圆中心的偏移量中心的偏移量61TL23XYZ133mm90.6052.6133mm89.5045.9085.4042.0第60页/共94页第六十一页，共94页。类车头类车头(ch tu)廓包络廓包络n n（略）62第61页/共94页第六十二页，共94页。头廓包络头廓包络(bo lu)的应的应用用n n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

33、颠簸和翻车等情况下头部具有必要的缓冲具有重要意义，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(min j)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n n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63第62页/共94页第六十三页，共94页。头廓包络头廓包络(bo lu)的应的应用用n n当作出头廓包络之后，参照对标尺寸(ch cun)H61，并选择合适的L38、H41、L39等尺寸(ch cun)，就能够将头部空间和顶盖不同部位的高度确定下来64第63页/共94页第六十四页，共94页。头廓包络头廓

34、包络(bo lu)的应的应用用n n在侧视图上选择合适的W27、W35和H35等尺寸，就能够将宽度(kund)方向顶盖不同部位的高度确定下来n n这样就为造型和结构设计提供了依据和要求65第64页/共94页第六十五页，共94页。5.5 驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面(jimin)相关概念相关概念相关概念相关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描述驾驶员手伸及界面的描述(mio sh)(mio sh)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驾驶员手伸及界面的应用驾驶员手伸及

35、界面的应用66第65页/共94页第六十六页，共94页。相关相关(xinggun)概念概念1.驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面指驾驶员以正常姿势指驾驶员以正常姿势(zsh)入座、入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面能伸及的最大空间廓面67第66页/共94页第六十七页，共94页。相关相关(xinggun)概念概念1.驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面(jimin)根据安全带形式，有对应于三点根据安全带形式，有对应于三点式安全带和两点式安全带两种类式安全带和两点式安全带两种类型的手伸及界面型的手伸及界

36、面(jimin)68第67页/共94页第六十八页，共94页。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）是反因子）是反映乘坐环境布置映乘坐环境布置(bzh)的代数式的代数式69第68页/共94页第六十九页，共94页。相关相关(xinggun)概念概念3.HR基准面基准面HR基准面是用于定位驾驶员手伸基准面是用于定位驾驶员手伸及界面的平面，它平行于车辆坐及界面的平面，它平行于车辆坐标系标系yz平面，位于平面，位于AHP后方，到后方，到AHP的距离的距离(jl)根据下式计算根据下

37、式计算70第69页/共94页第七十页，共94页。驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面(jimin)的测量的测量n n驾驶员手伸及界面(jimin)数据是在手伸及界面(jimin)测量台上测得，再经统计分析后得到的71第70页/共94页第七十一页，共94页。驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面(jimin)的描述的描述n n将在测量台上测得的数据根据(gnj)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，用来构造手伸及界面n nG因子分成七档n n驾驶员男女性别比例分为50:50、75:25和90:10三种72第71页/共94页第七十二页，共94页。驾驶员手伸及界面驾驶员

38、手伸及界面(jimin)的描述的描述n n每张表格对应着一定范围(fnwi)的G因子值、以及确定的驾驶员比例和安全带形式73第72页/共94页第七十三页，共94页。驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面(jimin)的定位的定位n n要建立驾驶员手伸及界面，首先要定位HR基准面。之后，根据表格中的数据就可以构造出手伸及界面n nHR基准面的定位方法如下：n n确定驾驶室内部设计尺寸和驾驶员男女比例，并根据公式计算(j sun)G值n n计算(j sun)HR基准面的位置n n786-99GL53，HR基准面位于SgRP处n n786-99GL53，HR基准面位于AHP后方786-99G处n nL53

39、：AHP到SgRP的水平距离74第73页/共94页第七十四页，共94页。驾驶员手伸及界面驾驶员手伸及界面(jimin)的应用的应用n n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n n由于测量时测量杆的一端是一个25mm的三指抓捏式操作(cozu)按钮，在实际应用时应根据操作(cozu)钮件的形式进行一定的修正n n目前，SAE J287标准主要适合于乘用车、MPV、以及轻型和中型货车，但不适用于重型货车75第74页/共94页第七十五页，共94页。5.6 驾驶员膝部驾驶员膝部(x b)包络线包络线第75页/共94页第七十六页，共

40、94页。驾驶员膝部驾驶员膝部(x b)包络包络线的生成线的生成n n左右(zuyu)膝部包络线分别为两条圆弧。左膝部包络线（离合器踏板）的圆弧半径为103.25mm。右膝部包络线（加速踏板）的圆弧半径为113.25mm77第76页/共94页第七十七页，共94页。驾驶员膝部驾驶员膝部(x b)包络包络线的定位线的定位n n驾驶员膝部包络线定位步骤n n确定定位基准线和定位基准点；n n确定驾驶员男女比例；n n利用(lyng)公式计算出膝部包络线圆心的位置78第77页/共94页第七十八页，共94页。驾驶员膝部驾驶员膝部(x b)包络包络线的定位线的定位n nATRP的计算n nATRP的位置根据

41、(gnj)50th百分位SAE H点适意位置曲线来计算79第78页/共94页第七十九页，共94页。5.7 驾驶员胃部包络线驾驶员胃部包络线第79页/共94页第八十页，共94页。驾驶员胃部包络线的生驾驶员胃部包络线的生成成(shn chn)n n驾驶员胃部包络线对于确定转向(zhunxing)盘与驾驶员座椅之间的空间尺寸，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157.45mm81第80页/共94页第八十一页，共94页。驾驶员胃部包络线的定驾驶员胃部包络线的定位位(dngwi)定位步骤 确定定位参考点ATRP 确定驾驶员男女比例 利用公式计算(j sun)包络线圆心相

42、对于ATRP的偏移量82第81页/共94页第八十二页，共94页。驾驶员胃部包络线的定驾驶员胃部包络线的定位位(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83第82页/共94页第八十三页，共94页。5.8 数字数字(shz)人体模型人体模型第83页/共94页第八十四页，共94页。数字数字(shz)人体模型的人体模型的基本原理基本原理1.数字人体(rnt)建模和数字人体(rnt)模型数字人体(rnt)建模：是在计算机中建立一种能够操纵、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(rnt

43、)模型：在计算机中所建立的虚拟人体(rnt)描述称为数字人体(rnt)模型85第84页/共94页第八十五页，共94页。数字数字(shz)人体模型的人体模型的基本原理基本原理2.人体(rnt)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，姿势平衡和稳定等86第85页/共94页第八十六页，共94页。数字数字(shz)人体模型的人体模型的功能和应用功能和应用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、

44、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(xinsh)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87第86页/共94页第八十七页，共94页。数字数字(shz)人体模型的人体模型的功能和应用功能和应用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：人体出力计算，包括综合考虑年龄、性别、身体状况、操作过程特点(tdin)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；一些典型操作过程的模拟和人机工效分析NIOSH举升

45、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88第87页/共94页第八十八页，共94页。数字人体模型的功能数字人体模型的功能(gngnng)和应用和应用1.数字人体模型的功能在汽车人机工程设计中的应用，通常(tngchng)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89第88页/共94页第八十九页，共94页。数字人体模型的功能数字人体模型的功能(gngnng)和应

46、用和应用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(shj)与分析的虚拟环境；建立合适的人体模型；将人体模型调整至合适的位置和姿态；进行工效分析与评价90第89页/共94页第九十页，共94页。数字人体模型的功能数字人体模型的功能(gngnng)和应用和应用2.数字(shz)人体模型的应用数字(shz)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(shz)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(shz)人体模型，实现人机交互和分析成本低、易于实现，不存在

47、硬件设备的精度和耐用性问题目前成熟的数字(shz)人体模型软件的应用主要采用第二种方式91第90页/共94页第九十一页，共94页。数字数字(shz)人体模型的人体模型的功能和应用功能和应用2.数字人体模型的应用(yngyng)在汽车设计中，主要进行乘员布置设计驾驶员视野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92第91页/共94页第九十二页，共94页。数字数字(shz)人体模型的人体模型的功能和应用功能和应用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(fnx)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进行其它分析(fnx)93第92页/共94页第九十三页，共94页。本章本章(bn zhn)结束结束第93页/共94页第九十四页，共94页。