【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 21 圖 頭廓包絡(luò)線生成原理 考慮三維空間時(shí)．當(dāng)將頭廓線樣板上的眼點(diǎn)沿著眼橢球運(yùn)動(dòng)，描繪出頭廓線運(yùn)動(dòng)時(shí)的包絡(luò)線便形成頭廓包絡(luò)面?？紤]到駕駛員隨汽車(chē)振動(dòng)而左右搖動(dòng)． SAE J1052推薦頭廓包絡(luò)線形成的面以頭廓包絡(luò)面中心為基準(zhǔn)向車(chē)外偏移 23 mm。見(jiàn)圖 。 圖 頭廓包絡(luò)面 眼橢圓和頭廓線在 UG中的制取 Unigraphics（簡(jiǎn)稱(chēng) UG）是集 CAD/CAE/CAM一 體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。 在 UG中包括了汽車(chē)總體上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 22 是幫助設(shè)計(jì)者進(jìn)行汽車(chē)總體設(shè)計(jì)的工具主要解決汽車(chē)總體設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，如人機(jī)工程、視野校核、發(fā)動(dòng)機(jī)跳動(dòng)等。 UG NX汽車(chē)總體設(shè)計(jì)工具見(jiàn)圖 。 圖 總布置設(shè)計(jì)包 由于傳統(tǒng)的眼橢圓和頭廓線繪制是一個(gè)繁重復(fù)雜的過(guò)程，往往整個(gè)汽車(chē)的研發(fā)周期取決與車(chē)身布置的周期，而在車(chē)身布置當(dāng)中人體模型的眼橢圓手伸及面等又已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，使設(shè)計(jì)人員經(jīng)常處于一中重復(fù)勞動(dòng) 操作的過(guò)程中。所以 UG這一軟件將諸多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將諸如眼橢圓以及頭廓線的繪制方法集成其中，省去了復(fù)雜的定位計(jì)算過(guò)程，已知起始條件就可以將其在UG建模版塊中畫(huà)出，這樣使工作量大大減少，工作效率相應(yīng)的大大提高。 選擇眼橢圓的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在最新的版本是 SAE J941 2020，因?yàn)榇塑?chē)型是民用版本，并不需要選擇 99%以滿(mǎn)足過(guò)高的要求。所以選擇眼橢圓和頭廓線百分位 95%，再選擇 A型車(chē)輛。 A類(lèi)汽車(chē)是指 H點(diǎn)高度低于 405mm且方向盤(pán)直徑小于 450 mm的汽車(chē)。通常包括轎車(chē)、旅行車(chē)及轎車(chē)變型車(chē) 。B類(lèi)汽車(chē)是指 H點(diǎn)高度在 405530 mm范圍內(nèi)且方向盤(pán)直徑在 450560 mm范圍內(nèi)的汽車(chē)。通常包括中型及重型載貨車(chē)及一些大客車(chē)。由于本文針對(duì)車(chē)進(jìn)行內(nèi)部布置設(shè)計(jì)，因此 B類(lèi)汽車(chē)眼橢圓定位在此不再贅述。 見(jiàn)圖 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 23 圖 定義車(chē)輛類(lèi)型和百分位 根據(jù)先前擺放的人體模型從而得到座位的調(diào)整量，選擇移動(dòng)的范圍以及座椅位置：駕駛員和前外側(cè)乘客。在此需要定義腳踏板參考點(diǎn)（ PRP）、 SGRP（ H點(diǎn)）、腳踏板踵點(diǎn)（ AHP）的位置。 圖 定義關(guān)鍵參考點(diǎn) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 24 如圖 ，眼橢圓的位置與這些點(diǎn)的位置有關(guān)。從圖列表中可以查看如 何定義這些參數(shù)，根據(jù)圖 3點(diǎn)后，系統(tǒng)將自動(dòng)獲取這些點(diǎn)的位置和參數(shù)并顯示在窗口里。當(dāng)然也可以手工輸入相應(yīng)的參數(shù)坐標(biāo)，完成輸入后選擇排擋類(lèi)型（默認(rèn)具有離合器踏板）。見(jiàn)圖 。 圖 關(guān)鍵點(diǎn)參考圖 系統(tǒng)將默認(rèn)創(chuàng)建左、右兩個(gè)眼橢圓。設(shè)定好眼橢圓特征放置的圖層。完成眼橢圓的創(chuàng)建得到的結(jié)果如圖 所示。 圖 眼橢圓頭 頭廓線的創(chuàng)建結(jié)果 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 25 頭廓包絡(luò)面的用途 頭廓包絡(luò)面主要用作駕駛員和乘客的頭部空間設(shè)計(jì)。在車(chē)身內(nèi)部布置中，頂蓋高度的確定是非常重要的。它對(duì)汽車(chē)外形設(shè)計(jì)起到非常 重要的作用，因?yàn)橥庑卧O(shè)計(jì)必須考慮駕駛員和乘員的乘坐空間。對(duì)于駕駛員，保證必要的頭部空間是行駛安全性的要求。從設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)上講，不合適的頭部空間會(huì)造成空間壓抑的感覺(jué)。見(jiàn)圖 。 圖 頭廓包絡(luò)面用途 還有種布置方式是：在頂蓋高度的確定時(shí)，主要從頭部空間來(lái)考慮。頂蓋約束的原理即是 :假設(shè)頂蓋高度己知，通過(guò)頭部空間來(lái)約束 H點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)的 H點(diǎn)可以滿(mǎn)足頭部空間的要求。 頂蓋的校核 由人體模型頭頂部垂直向上 100135mm為車(chē)頂內(nèi)飾線。車(chē)頂厚度一般取 1525mm。考慮到駕駛員頭頂處的車(chē)高并 非汽車(chē)的最大高度處，從而再上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 26 增加 2040 mm作為汽車(chē)總高的設(shè)計(jì)參考值。然而對(duì)于已經(jīng)規(guī)定汽車(chē)高度的本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，只要布置的人頭部高度完全滿(mǎn)足要求即可。見(jiàn)圖 。 圖 頭部間隙 4 駕駛員手伸及界面 當(dāng)駕駛員在高速駕駛時(shí)，其神經(jīng)總是處于較為緊張的狀態(tài)，因而要求確保其操作方便而有效。并能防止誤操作。從操縱方便性出發(fā)。應(yīng)能保證駕駛員在身體軀干部位不大變動(dòng)的情況下。能方便地操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)、踏板、變速桿以及各種按鈕。因此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO3958對(duì)車(chē)內(nèi)操作桿件、控制鈕件、開(kāi)關(guān)等的合理布置及檢驗(yàn)作了詳細(xì)的說(shuō) 明并引出了駕駛員手伸及界面的概念。 汽車(chē)駕駛員的手伸及界面是指駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)坐在座椅中、身系安全帶、一手握住方向盤(pán)時(shí)另一手所能伸及的最大空間界面 ,見(jiàn)圖 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 27 圖 手伸及界面示意圖 駕駛員手伸及界面數(shù)據(jù)是在手伸及界面測(cè)量臺(tái)上測(cè)得，再經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后得到的。由于在測(cè)量時(shí)測(cè)量桿的一端是一個(gè) 25mm的三指抓捏式操作按鈕，因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)操作鈕件的型式進(jìn)行一定的修正。例如 :指點(diǎn)式按鈕的伸及范圍應(yīng)比抓捏式的往前加長(zhǎng) 50mm:手推式按鈕的伸及范圍要比抓捏式的往后縮短 50mm。駕駛員在正常坐姿下， 由于受到安全帶的限制和車(chē)內(nèi)空間的影響，其實(shí)際的伸及能力一方面與駕駛員自身的伸及能力有關(guān)，另一方面與駕駛室的內(nèi)部布置尺寸有關(guān)。駕駛員自身的伸及能力主要取決于身材的長(zhǎng)短。對(duì)于一定百分位的男女混合目標(biāo)駕駛員群體，由于男子平均身材要長(zhǎng)于女子，則整體身材的均值還要考慮群體中男女所占的比重。 顯然，最大伸及界面與駕駛員自身伸及能力有關(guān)，它可以通過(guò)各種不同百分位的男女比例來(lái)加以區(qū)別。另一方面，它還受駕駛內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的影響，有駕駛室尺寸綜合因子 G不同加以區(qū)別。 G因子是通過(guò)測(cè)量統(tǒng)計(jì)出同類(lèi)汽車(chē)內(nèi)部影響手伸及界面的幾項(xiàng)尺寸。與伸及 面有關(guān)的駕駛室尺寸見(jiàn)圖 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 28 圖 伸及面有關(guān)的駕駛室尺寸 它們分別在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO3958中有直接的定義，適用于座椅背靠角 β（ 9176。 33176。） ,最后 H點(diǎn)至踵點(diǎn)的垂直距離 HZ（ 130mm520mm） ,H點(diǎn)水平調(diào)節(jié)量（最小值） HX（ 130mm） ,方向盤(pán)直徑 D（ 330 mm600mm） ,方向盤(pán)傾角α（ 10176。 70176。），方向盤(pán)中心到踵點(diǎn)水平距離 WX（ 660mm152mm） , 方向盤(pán)中心到踵點(diǎn)垂直距離 WZ（ 530mm838mm） 。 G值既反映了駕駛室尺寸對(duì)手伸及界面的影響，同時(shí)也反映了駕駛室適合的駕駛員群體的平均身材。于是，手伸及界面就可以根據(jù) G值和男女比例來(lái)確定。除此之外，所采用的安全帶型式是決定駕駛員手伸及界面的另外一個(gè)重要因素。采用三點(diǎn)式安全帶的駕駛員伸及能力較采用兩點(diǎn)式安全帶的差，主要由于三點(diǎn)式安全帶的肩帶對(duì)肩部具有一定的束縛作用。將在測(cè)量臺(tái)上測(cè)得的數(shù)據(jù)根據(jù) G值和男女比例進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)于三點(diǎn)式安全帶和兩點(diǎn)式安全帶各列成 21張數(shù)據(jù)表格，用來(lái)構(gòu)造手伸及界面的曲面模型。其中 G值分成 G一 、一 G、 G、 G、 G、 G G :分為 50:50、 75:25和 90:10三上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 29 種駕駛員男女比例。表格中的數(shù)據(jù)是手伸及界面上的點(diǎn)相對(duì)于 HR基準(zhǔn)面的前后距離。 駕駛員手伸及界面的建立 要建立駕駛員手伸及界面，首先要定位 HR基準(zhǔn)面。 HR基準(zhǔn)面是垂直于車(chē)身坐標(biāo)系 X坐標(biāo)軸的平面。定位 HR基準(zhǔn)面之后，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)就可以構(gòu)造出手伸及界面。 HR基準(zhǔn)面的定位方法如下 : 1)測(cè)量出被檢車(chē)輛駕駛室的以下幾項(xiàng)尺寸： ZXZ WWH 、、 ??? 及D 。 2)由公式（ ） 計(jì)算出駕駛室尺寸綜合因子 G。 ??? ??????? ZXZ WWDHG ?????????????????????????????? （ ） 3）本次設(shè)計(jì)各項(xiàng)尺寸如下：mmDmmWmmWmmH ZXZ 300,105,28 ?????????? ??? ??3602? ? ????????????????????????? （ ） 根據(jù)公式 （ ） 將 ??? , 轉(zhuǎn)化成弧度值，分別是 ， ， 。將以上 數(shù)據(jù)全部代入公式（ ） 得出 ??D 4）計(jì)算 HR基準(zhǔn)面 X方向的位置。如果 099786 ??? XHG .HR基準(zhǔn)面位于最后 H點(diǎn)處。反之 , HR基準(zhǔn)面位于 AHP后方 G99786? 處。 ?? G ，所以是在最后 H點(diǎn)處。 5）建立 3個(gè)正交平面：基準(zhǔn)面 HR，駕駛員座椅對(duì)稱(chēng)平面以及通過(guò)最后H點(diǎn)的水平面，這三個(gè)平面構(gòu)成了直角坐標(biāo)系。 6）測(cè)量出被檢 驗(yàn)的手操作鈕件在這一坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。 7） G值一共分為 7檔，而男女駕駛員比例分為 3檔這樣一共有 21張表格上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 30 可供參考查閱。根據(jù)算得的 G值和使用情況確定男女駕駛員比例，從 21張表格中選取相應(yīng)的表格。為節(jié)省篇幅，這里摘錄其中一張表格供參考，見(jiàn)表 。 表 手伸及界面 （ G,男女駕駛員比： 90/10） mm 超過(guò)H 點(diǎn)高度 駕駛員中心線外側(cè)測(cè)量點(diǎn) 駕駛員中心線內(nèi)側(cè)測(cè)量點(diǎn) 400 300 250 200 100 50 0 0 50 100 200 250 300 400 500 600 800 464 513 530 544 564 570 576 576 587 591 581 569 555 518 471 700 532 574 589 599 614 620 624 626 640 646 638 628 615 584 542 600 583 618 631 640 649 650 649 659 675 682 679 672 662 634 592 525 500 615 645 657 665 669 663 651 675 691 701 706 702 694 667 622 555 450 624 652 664 673 674 663 644 677 691 703 714 712 706 677 629 563 400 629 655 668 677 674 701 718 719 713 683 631 568 350 629 654 667 677 671 695 718 722 718 685 628 568 300 625 649 663 673 664 684 715 722 718 683 620 565 250 617 639 655 666 654 668 708 718 716 677 608 557 200 605 626 643 656 640 649 698 711 710 666 590 545 100 567 586 608 624 666 687 688 634 540 509 0 512 531 558 579 620 649 653 585 471 100 441 461 494 520 560 598 605 521 383 運(yùn)用 UG建立駕駛員手伸及界面 運(yùn)用 UG 所集成的手伸及界面建立模塊可以創(chuàng)建駕駛員最大手伸及的范圍的輪廓面。并檢驗(yàn)是否符合 SAE J287 以及 ISO3958 標(biāo)準(zhǔn)要求。該工具是一個(gè)獨(dú)立的特征，可以對(duì)它進(jìn)行編輯、復(fù)制、抑制、恢復(fù)、刪除等操上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 31 作，并可以返回任何一步進(jìn)行重新定義。見(jiàn)圖 。 圖 選擇駕駛約束類(lèi)型和男女比例 根據(jù)商務(wù)車(chē)的定義和特點(diǎn)選擇駕駛員約束類(lèi)型時(shí)選擇類(lèi)型 2A，因?yàn)樯虅?wù)車(chē)允許一部分的女性駕駛，但是并不可能象普通家用車(chē)輛那樣的多，也不能象 B 類(lèi)型車(chē)輛那樣的少，所以選擇男女駕駛員比例為 75： 25。再定義駕駛員的各種姿勢(shì)參數(shù)，見(jiàn)圖 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 32 圖 定義相關(guān)姿勢(shì)參數(shù) 圖 關(guān)鍵點(diǎn)參考 以上參數(shù)在傳統(tǒng)的手伸及面中已經(jīng)有了定義，還可以參照其中的圖，也可以手動(dòng)輸入相關(guān)參數(shù)。如 A40=28176。 A42=105176。，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 商務(wù)車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì) 33 H30=300mm L53=,W20=400mm， H70=?；蛘咭来芜x擇 SGRP點(diǎn)和 AHP點(diǎn)的位置。之后再要定義相關(guān)的方向盤(pán)參數(shù)，此時(shí)有三種結(jié)果可以顯示分別是三根手指握緊、手指延伸以及手握緊。之后就是創(chuàng)建的結(jié)果見(jiàn)圖 。 圖 手伸及界面顯示結(jié)果 駕駛員手伸及界面的應(yīng)