第五章汽车人机工程设计辅助工具.pptx
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1、目录5.1 H点装置5.2 驾驶员H点位置线5.3 眼椭圆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5.1 H点装置点装置H点装置(H Point Device)是车身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)5.1.1 HPM-型型H点测量装置的构造点测量装置的构造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
2、卸还包括鞋固定装置和头部空间测量装置两个附件5.1.1 HPM-型型H点测量装置的构造点测量装置的构造1.1.鞋的构造鞋的构造装有踝关节角度尺;AHP到PRP侧向偏移量标尺,还有测量鞋底面倾角(A47或A48)的辅助测量标记点其它零件:锁止螺钉、水平调节螺钉、气泡水平仪、鞋固定装置5.1.1 HPM-型型H点测量装置的构造点测量装置的构造2.腿部的构造腿部的构造小腿和大腿长度均可调节,并可以用紧固旋钮固定于某刻度处在大腿靠近膝关节一端还装有用于度量小腿侧向位置的刻度盘膝关节处装有角度刻度盘,用来指示膝关节角度5.1.1 HPM-型型H点测量装置的构造点测量装置的构造3.躯干的构造躯干的构造由胸
3、部、腰部和骨盆部组成,相互之间铰接在一起胸部和腰部都装有支撑重块的托架。在腰部还装有支撑头部空间测量装置的固定栓还有把手、载荷施加点、H点枢轴、躯干角度测量台等件5.1.1 HPM-型型H点测量装置的构造点测量装置的构造4.座板总成的构造座板总成的构造由座板、大腿和骨盆重块定位杆、H点位置杆、躯干支撑装置、水平仪等组成5.1.2 H点设计工具点设计工具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5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点H点装置可用于建立车内布置关键基准点和尺寸汽车内
4、部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5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点1)H点是H点装置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5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点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
5、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5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点1)H点实际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)5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点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
6、置上,自H点出发,用于定义座垫角度的直线5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点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5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点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
7、位后,加速踏板表面上与BOF接触的点5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点5.1.3 H点装置上的基准点点装置上的基准点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5.1.4 H点装置的功能和应用点装置的功能和应用1.H点装置的测量功能点装置的测量功能当H点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量出来按照测量的用途区分,可分成方案对比分析(对标分析,Benchmarking)方案审核定位内部基准点5.1.4 H点装置的功能和应用点装置的功能和应用2.H点装置的设计功能点装置的设计功能在方案设计中,用H
8、点装置来建立室内人机工程学基本布置方案所涉及的关键基准点和尺寸,这些关键基准点和尺寸称为硬点和硬点尺寸5.1.4 H点装置的功能和应用点装置的功能和应用3.利用利用H点装置进行驾驶员乘坐环境参数对标点装置进行驾驶员乘坐环境参数对标进行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5.1.4 H点装置的功能和应用点装置的功能和应用4.利用利用H点装置建立前排乘员布置方案点装置建立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
9、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就确定了235.2 驾驶员驾驶员H点位置线点位置线5.2.1 A类车类车SAE H点位置曲线点位置曲线A类车的H点位置曲线模型为式中,x为H点到BOF的水平距离(mm),z为H点到AHP的垂直距离(mm)5.2.2 B类车类车SAE H点位置曲线点位置曲线B类车
10、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)5.2.3 踏板平面角踏板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乘坐的座椅高度5.3 眼椭圆眼椭圆5.3.1 眼椭圆的定义和由来眼椭圆的定义和由来眼椭圆(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,其眼睛位置的统计分布图形;左右各一,分别代表左右眼的分布图形295.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆
11、尺寸的计算长轴长度Lxl研究表明,驾驶员眼睛位置沿Ax方向的分布与驾驶员身高呈现0.473的相关关系l可以利用身高的分布来计算长轴长度305.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆尺寸的计算长轴长度Lx315.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆尺寸的计算长轴长度Lx长轴长度Lx=CM-CF325.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆1.眼椭圆尺寸的计算眼椭圆尺寸的计算短轴长度Ly和竖轴长度Lz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响。因此,可以根据
12、眼睛位置一维正态分布变量的标准差和眼椭圆百分位值 来计算Ly和Lz,即335.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆2.眼椭圆的定位眼椭圆的定位椭圆倾角的计算椭圆中心34t为变速类型,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5.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆2.眼椭圆的定位眼椭圆的定位355.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆3.适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆截至2002年,SAE给出了美国、日本和荷兰的眼椭圆尺寸和定位公式365
13、.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆3.适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆1)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、可调节座椅眼椭圆尺寸5.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆3.适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆2)眼椭圆定位38适合美国人的A类车、可调节座椅眼椭圆定位5.3.2
14、A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆4.眼点眼点E点:E点(眼点)代表眼睛位置,是视野设计过程中视线的出发点P点:P点是驾驶员头部水平转动的中心点,与E点等高,位于左右眼点EL和ER连线中点后方98mm处395.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆4.眼点眼点P点相对于95百分位中央眼椭圆中心的偏移量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
15、.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+22.55.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆类车、行程可调节座椅眼椭圆4.眼点眼点头部转动点P1和P2分别用来计算驾驶员左、右侧A柱的双目视野障碍角头部转动点P4和P3分别用来计算驾驶员左、右侧后视镜的间接视野415.3.4 B类车眼椭圆类车眼椭圆1B类车眼椭圆尺寸和定位类车眼椭圆尺寸和定位尺寸42百分位TL23/mm长轴Lx/mm短轴Ly/mm竖轴Lz/mm95th 100133173.8105.086.0133198.9105.086.
16、099 th100133242.1149.0122.0133268.2149.0122.05.3.4 B类车眼椭圆类车眼椭圆1B类车眼椭圆尺寸和定位类车眼椭圆尺寸和定位B类车眼椭圆定位时以ATRP作为基准点在侧视图上,眼椭圆关于其中心有向前下方11.6的转角;在俯视图上,左右眼椭圆关于其中心有向右侧5.4的转角43X为椭圆中心相对于ATRP的水平距离;YL、YR分别为左、右眼椭圆中心相对于ATRP的侧向距离;Z为圆中心相对于ATRP的垂直距离5.3.4 B类车眼椭圆类车眼椭圆445.3.4 B类车眼椭圆类车眼椭圆2ATRPATRP是驾驶室布置工具图形定位基准点45式中,X为ATRP到AHP的水
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