【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，其中包括人體的靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸，它們都是通過人體測(cè)量的來獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)人體尺寸的正態(tài)分布以人體尺寸的“百分位分布值”作為設(shè)計(jì)的尺寸依據(jù)，并建立相關(guān)的人體數(shù)據(jù)庫(kù)。現(xiàn) 全球最權(quán)威應(yīng)用最廣的是 SAE（ Society of Automotive Engineers）汽車工程協(xié)會(huì)發(fā)布的人體數(shù)據(jù)庫(kù)。 百分位表示人體的某項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)于使用對(duì)象中有百分之幾的人可適用，這是人體工程學(xué)中一條基本的設(shè)計(jì)原則。車身設(shè)計(jì)中一般采用 5 %、 50 %和 95 %三種百分位的人體尺寸 ,分別代表矮小身材、平均身材和高大身材的人體尺寸。車身設(shè)計(jì)中，常把第 95 %百分位的值作為設(shè)計(jì)上限，把第 5 %的值作為下限。這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果可滿足 90 %的使用對(duì)象。 中國(guó)男性平均身高成年人是174cm，南方人身高平均 172cm，北方175cm，女性的平均身高為 168cm，美國(guó)人體的平均身高為 178cm。基于國(guó)內(nèi)整個(gè)汽車行業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選定 SAE標(biāo)準(zhǔn) 95%百分位人體作為駕駛員的設(shè)計(jì)人體模型，及人群中有 95%的個(gè)體該尺寸小于此值，有 5%的個(gè)體該值大于此值。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7頁 （ 2）、駕駛員 H 點(diǎn)的設(shè)計(jì) 我國(guó)目前采用的三維 H 點(diǎn)人體模型，標(biāo)準(zhǔn) GB1155989《汽車室內(nèi)尺寸測(cè)量用三維 H 點(diǎn)模型》要求采用的 3DM 實(shí)際與 JSAE3DM 相同，但由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的轎車多為引進(jìn)的國(guó)外技術(shù)或合資生產(chǎn)，各汽車廠使用的三維人體模型各不相同。 H 點(diǎn)裝置是車身布置和測(cè) 量的重要工具，對(duì)于進(jìn)行駕駛室人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)和參數(shù)的測(cè)量、輔助進(jìn)行駕駛室內(nèi)部基準(zhǔn)點(diǎn)的定位具有重要意義。 H點(diǎn)裝置可用于建立車內(nèi)布置關(guān)鍵基準(zhǔn)點(diǎn)和尺寸。汽車內(nèi)部最重要的基準(zhǔn)點(diǎn)就是 H 點(diǎn)，一般借助 HPM 或者 HPD 來定義，如下 圖 。 HPM— H 點(diǎn)測(cè)量裝置； HPD— H點(diǎn)設(shè)計(jì)裝置 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8頁 H點(diǎn)是 H 點(diǎn)裝置上軀干與大腿的鉸接點(diǎn)，在本次車身總布置設(shè)計(jì)中選定的座椅調(diào)節(jié)形式為水平和垂直方向可調(diào)。根據(jù)加速踏板踵點(diǎn) AHP（ Accelerator Heel Point）確定實(shí)際 H點(diǎn)。 實(shí)際 H點(diǎn)確定的方法： 1） 、在 H點(diǎn)設(shè)計(jì)前確定車輛絕對(duì)坐標(biāo)，即上述車輛坐 標(biāo)。 2） 、建立 PRP 和 AHP 這兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)借助 HPM 的鞋來建立。首先在加速踏板表面中心畫一條標(biāo)記線，代表加速踏板中心線。將鞋的固定裝置芳仔加速踏板后方 100mm 左右。然后將鞋安裝上，使鞋底的 BOF 與加速踏板中心線接觸，加速踏板上的接觸點(diǎn)即為 PRP，而地板上與鞋底踵點(diǎn)接觸的點(diǎn)為 AHP，如下圖 所示。此時(shí)，寫地面與水平面的夾角定義為踏板平面角（硬點(diǎn)尺寸 A47）。如果加速踏板是平面，則鞋表面要與之想貼，并根據(jù)此時(shí)的狀態(tài)確定 PRP、 AHP。 若果測(cè)出 S1L、 S!R、 S2L、 S2R、 S3L、S3R 的坐標(biāo)之后，可根據(jù)如下 公式計(jì)算出AHP、 PRP和 A47。 13211P R P 1P R P 1si n Z ZA 47 =94X 13 01 34 si n A 47 Z Z 13 01 34 c os A 47 X X 16 31 25 c os A 47 41 .96 06 02Z Z 16 31 25 si n A 47 41 .96 06 02SSAH P sAH P sssX?????????（ ）（ ）（ ）（ ）（ ） 最后得： AHP 的坐標(biāo)為（ 314， 323， 115） PRP 的坐標(biāo)為（ 124， 335， 120） 3） 、計(jì)算 SgRP a、將 H點(diǎn)形成移至正確的位置。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9頁 b、定位 SgPR 曲線。 SgRP 曲線分別是以 PRP、 AHP 作為 X和 Z方向的定位基準(zhǔn)。SgRP 曲線方程如下： ? ? ? ? 29 1 3 .7 0 .6 7 3 2 1 6 3 0 0 .0 0 1 9 5 5 3 3 0S g R PX H H? ? ? 式中： SgRpX 為曲線上的 H點(diǎn)到 PRP 的水平距離， mm； H30 為座椅高度， mm。 c、定位 SgRP 位置。本次車身總布置設(shè)計(jì)選用的座椅調(diào)可在水平和垂直方向調(diào)節(jié)。如 圖 所示， SgRP 處于 H 點(diǎn)調(diào)節(jié)軌跡一般高度線與 SgRP 曲線的交點(diǎn)處。 記錄 SgRp 的 x、 z 坐標(biāo)，以及 SgRP 雨 H點(diǎn)調(diào)節(jié)軌跡左后、最低點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系。同時(shí) H30 也根據(jù) SgRP 和 AHP 的位置得出。 30H = Z ZSgRP AHP H30=325mm。 據(jù)此可計(jì)算的 SgRpX =926mm。 4)、重新定位座椅。在按安裝腿部之前，需要在調(diào)整座椅，確保 H 點(diǎn)和 SgRP點(diǎn)重合。 5)、記錄通過 H點(diǎn)裝置測(cè)量出來的軀干角 A坐墊角 A2大腿角 A57。 硬點(diǎn) A40 A27 A57 數(shù)值 6)確定 H 點(diǎn)位置曲線。 SAE J1517 標(biāo)準(zhǔn)推薦的 H 點(diǎn)適宜位置線分為 A類車和 B類車，本次總布置設(shè)計(jì)為 A 類車型， H30=325mm 介于 127405mm，方向盤直徑 W9=390mm＜ 450mm的 A 類車。 統(tǒng)計(jì)時(shí) A類車的駕駛員男女比例為 1:1。 A類車的 H點(diǎn)曲線模型為 297 .5295 .0290 .0250 .010 .0936 .6 879 ( 30) 862 47 ( 30)913 .7 316 ( 30) 955 30( 30)885 .0 374 ( 30) 016 50( 30)793 .7 387 ( 30) 255 18 ( 30)715 .9 793 ( 30) 2X H HX H HX H HX H HXH? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?222867 4( 30)692 .6 427 ( 30) 262 30( 30)687 .1 336 ( 30) 104 94( 30)HX H HX H H? ? ?? ? ? 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10頁 式中： X 為 H 點(diǎn)到 BOF 的水平距離， mm； H30為 H點(diǎn)到 AHP 的垂直距離。 7)、計(jì)算踏板平面角。 踏板平面角為踏板平面與水平面所成的夾角，如上 圖 所示。 ? ? ? ? 24 7 7 8 .9 6 0 .1 5 3 0 0 .0 1 7 3 3 0A H H? ? ? 式中， H30— H 點(diǎn)到 AHP 的垂直距離，反應(yīng)了容 納駕駛員群體乘坐的座椅高度。 得到： A47=51176。 根據(jù)上述硬點(diǎn)尺寸進(jìn)行 UG總布置設(shè)計(jì) H點(diǎn)設(shè)計(jì)得到如下模型： （ 3）、駕駛員眼橢圓設(shè)計(jì) 1）、定義 汽車行駛時(shí) 80%以上的交通信息是由駕駛員視覺得到的，駕駛員的視覺通道是最重要的信息通道。 汽車駕駛員眼橢圓是指不同身材的駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)坐在座椅上 ,其眼睛位置在車身中的統(tǒng)計(jì)分布圖形。由于圖形呈橢圓狀 ,故稱之為“眼橢圓” 。 在車身設(shè)計(jì)中一般采用眼橢圓樣板來描述駕駛員的眼睛分布范圍。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11頁 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) SAE J941 中 ,對(duì)應(yīng)于一定的座椅水平調(diào)整行程 ,提供了各 種百分位的駕駛員眼睛分布位置 ,即側(cè)視圖和俯視圖上的相應(yīng)眼橢圓樣板 ,并適用于下列尺寸范圍的車身 : 座椅靠背角 :5176?！?40176。 座椅垂直調(diào)節(jié)范圍 :0～ 38 mm 座椅水平調(diào)節(jié)范圍 :102～ 165 mm 最后 H 點(diǎn)到踵點(diǎn)的水平距離 : ≥ 508 mm 本次車身總布置設(shè)計(jì)的相關(guān)硬點(diǎn)尺寸范圍也是滿足此法規(guī)規(guī)定的。駕駛員眼橢圓的確立為研究汽車視野性能提供了科學(xué)的視野原點(diǎn)基準(zhǔn)。 2)、眼橢圓的設(shè)計(jì)： 眼橢圓尺寸的選定 本次設(shè)計(jì)選擇的人體模型為 95%百分位人 體模型，故而眼橢圓設(shè)計(jì)時(shí)遇到涉及的相關(guān)硬點(diǎn)尺寸要求也與 H點(diǎn)的設(shè)計(jì)硬點(diǎn)尺寸一致。 眼橢圓的定位 眼橢圓的定位包括確定眼橢圓中心位置和傾角。影響眼橢圓定位的布置參數(shù)包括：轉(zhuǎn)向盤在前后方向（車輛 X方向）相對(duì)于 PRP 點(diǎn)的距離（ L6），座椅的高度（ H30）、變速類型（有無離合器）和座椅的升程角（ A19）等。 SAE J941 標(biāo)準(zhǔn)中給出了新的眼橢圓設(shè)計(jì)方法，眼橢圓不再根據(jù)軀干角（ A40）定位，而是定義轉(zhuǎn)向盤前后位置和座椅高度是影響眼橢圓中心位置的主要因素。起定位更加準(zhǔn)確，提高了靈活性和準(zhǔn)確性。 a、 橢圓傾角計(jì)算 橢圓軸 線相互垂直。軸線 yA 方向平行雨汽車坐標(biāo)系 Y向。 o= 1 8 .6 A 1 9? A19 是坐墊角度，定為 176。，可得 o=14? b、 橢圓中心計(jì)算 cclcrcC M+C FX =644+ 6 + c os2Y =W 20 Y =W 20+C M+C FZ =638+ H30+ si n2??湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12頁 由于 o=14? 可得 （單位 mm）。 L6 為轉(zhuǎn)向盤中心到加速踏板基準(zhǔn)點(diǎn)的前后距離； H30 為座椅高度；t為變速類型； W20 為 SgRP 點(diǎn)在汽車坐標(biāo)系中的 y 坐標(biāo)。 如圖示： 3） 、眼點(diǎn) 眼橢圓為駕駛員視野設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，但實(shí)際應(yīng)用中也有諸多不便，需要以眼橢圓輪廓上距離后視鏡最遠(yuǎn)的點(diǎn)作為眼點(diǎn)， E點(diǎn)和 P點(diǎn)。 a、 E 點(diǎn) E點(diǎn)代表眼睛位置，是視野設(shè)計(jì)過程中視 線的出發(fā)點(diǎn)。眼點(diǎn)有兩個(gè)，分別代表左右眼睛的位置，左右眼點(diǎn)相距為 65mm。 b、 P 點(diǎn) P點(diǎn)是駕駛員頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的中心點(diǎn)，與 E點(diǎn)等高。位于左右眼點(diǎn)連線中心后方98mm 處。 c c l c r cX = 9 85 Y = 490 Y = 425 Z =8 47； ； ；湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13頁 依據(jù)上述信息，駕駛員眼橢圓設(shè)計(jì)結(jié)果如圖： （ 4）、駕駛員頭廓包絡(luò)線的確定 乘員頭部與車身結(jié)構(gòu)空間對(duì)于保證乘員頭部活動(dòng)，以及在顛簸和翻車的情況下具有必要的緩沖空間具有重要意義，但這個(gè)空間設(shè)計(jì)過大會(huì)浪費(fèi)空間，增大迎風(fēng)面積，頭部空間的尺寸必須科學(xué)的選取，在整車布置中具有重要意義。 1）、定義 頭廓包絡(luò)線是指不同身材的乘員以正常的姿勢(shì)坐在適宜的位置時(shí)，其頭廓的包絡(luò)，它用于在設(shè)計(jì)中確定成員所需要的頭部空間，與眼橢圓相對(duì)應(yīng)。 2） 、駕駛員頭廓包絡(luò)面的確定 a、 頭擴(kuò)包絡(luò)面的尺寸 頭廓包絡(luò)面的尺寸包括長(zhǎng)軸、短軸和豎軸的長(zhǎng)度。根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，得出在不同人湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 14頁 chcchX =6 64+ 87L 6 76H 30 12. 5t+XY =W 20Z =6 38+ H 30+ Z體百分位和座椅調(diào)節(jié)行程調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的各個(gè)長(zhǎng)軸、短軸和豎軸的長(zhǎng)度，可得其值。 b、頭廓包絡(luò)面的定位 （ 1） 、頭擴(kuò)包絡(luò)面的傾角 在 2021 版的 SAE J1052 標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于 A類車、行程可調(diào)節(jié)座椅的頭擴(kuò)包絡(luò)面只在側(cè)視圖上有向前下方 12176。的傾角，其他視圖傾角為零。 （ 2） 、頭擴(kuò)包絡(luò)面的中心 定位 駕駛員頭廓包絡(luò)面的中心 3 個(gè)坐標(biāo)分量分別為 Xc、 Yc、 Zc分別以 PRP、 Y零平面和過 AHP 的水平面為定位基準(zhǔn)，如圖： 本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)車為座椅水平調(diào)節(jié)量 TL23=(200250mm),則頭廓包絡(luò)面的中心為： 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15頁 式中， L6 為轉(zhuǎn)向盤中心道加速踏板基準(zhǔn)點(diǎn)的水平距離； H30 為座椅高度； t為變速器類型； Xh、 Zh 的取值分別為 、 ； W20 為 SgRP 在汽車坐標(biāo)系中的y坐標(biāo)，罪與駕駛員來說為負(fù)值。 依據(jù)上述測(cè)量和計(jì)算得： Xc=1076； Yc=472； Zc=900 單位 為 mm。 依據(jù)上述計(jì)算在 UG 中設(shè)計(jì)圖如下： （ 5）、駕駛員手伸及界面及其校核 當(dāng)駕駛員操縱汽車行駛時(shí)，其神經(jīng)總是處于較為緊張的狀態(tài)。因此必須保證駕駛員在身體軀干部位變動(dòng)不大的情況下，能方便地操縱轉(zhuǎn)向盤、踏板以及各種鈕件。故而駕駛員手伸及界面對(duì)于駕駛室內(nèi)各種操縱件的布置和設(shè)計(jì)都是有著重要的意義的，而且可伸及性對(duì)行車安全也是相當(dāng)重要的。 1）、定義 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16頁 駕駛員手伸及界面是指駕駛員以正常姿勢(shì)入座、身系安全帶、右腳踩在加速踏板上、一手握住轉(zhuǎn)向盤時(shí)另一手所能伸及的最大空間廓面。駕駛室內(nèi)手操縱裝置都應(yīng)該布置在此廓面內(nèi) 。 2） 、通用布置因子 通用布置因子是反映駕駛員乘坐環(huán)境布置的代數(shù)式，即： = 0 . 0 0 1 8 3 0 0 . 0 1 9 7 4 0 + 0 . 0 0 2 7 9 + 0 . 0 1 0 6 1 8 0 . 0 0 1 1