【導讀】課題名稱基于人機工程的車身總布置設(shè)計。課題來源科研□生產(chǎn)■自擬□。專業(yè)、班級車輛工程二班。機械學院車輛與運載工程系。湖南大學畢業(yè)設(shè)計(論文)第2頁

　　

【正文】 第 26頁 依據(jù)上述計算，在 UG總布置設(shè)計工具中建模如下： 圖 觀察可知，乘員的頭部具有足夠的活動空間，膝部亦具有足夠的活動空間，保證了乘員的乘坐舒適，滿足設(shè)計要求。 四、車身內(nèi)外基本尺寸的確定 依照上述計算設(shè)計，確定目標車型的一些總體尺寸。指導下一步的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 車身內(nèi)部基本尺寸的確定 （ 1）地板位置的布置 本次設(shè)計目標車型的傳動方式為前置后驅(qū)，因為傳動軸的存在，車身地板中相對于地面要有一定距離，保證轉(zhuǎn)動軸不與其他部件干涉，并且傳動軸地板與傳動軸之間的最小間隙通常為 1015mm，故而地板高 度相對于其他車型要高些，但要保證傳動軸線間的夾角在允許范圍內(nèi)。 為降低車身重心，提高行駛時高速穩(wěn)定性，車身地板高度應(yīng)盡量降低。地板高度取決于離地間隙和車身下骨架的截面高度，為盡量降低整車重心，簡化地板結(jié)構(gòu)，乘員地板高度小于駕駛員地板高度，高度差為 80mm。 參考以往設(shè)計經(jīng)驗和對比車型金杯 gance，駕駛員地板高度為 244mm，乘員地板高度為 164mm 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 27頁 （ 2）、車身頂蓋及前后風窗的布置 車頂蓋高度必須滿足上視角 A60 的視野要求、前后排有效頭部空間 H1 H61的高度要求，在車身側(cè)視圖上車身頂蓋和前后風窗的形 狀由視角點 DLO，前、后排乘員有效頭部空間，發(fā)動機罩 C點和后背艙面 D 點控制。 發(fā)動機罩 C點決定車頭長度，并且與駕駛員透過前風窗看路面的視野相關(guān)，后背艙面 D點決定車尾的長度，和后視鏡的可視范圍，二者間的距離控制駕駛室和乘客室的空間。結(jié)合前艙的空間尺寸、車身造型的空氣動力性以及乘員室的空間，確定發(fā)動機罩 C點、后背艙面 D 點坐標為 C（ 110， 0， 963）、 D（ 4158， 0，1265）單位 mm。 A121 A1212 為前后風窗的傾角硬點，此處參考金杯 gance，其值定位： A1211=52176。、 A1212=15176。，都是在經(jīng)驗推薦范圍內(nèi)。前風窗傾斜線與駕駛員上視角線的交點為視角 A點，其坐標為 A（ 1373， 472， 663）。根據(jù)控制點 A、 C、 D、 DLO 的坐標繪制的頂蓋外型和前后風窗輪廓側(cè)視圖如下圖： 圖 在車身前（后）視圖上車身頂蓋、車門和車窗寬度需要滿足乘員的頭部有效間隙的空間要求、肩部寬度要求和臀部寬度要求，所以其形狀大小由乘員垂直頭部間隙 H35，對角頭部間隙 W27，車身側(cè)壁的傾斜度，前后排肩部空間 W W4和臀部空間 W W6 來控制。由于本次目標車型乘員座椅分布為，第一排兩個座椅，第二排、第三排、第四排 都容納三個乘員。乘員空間尺寸如下表。 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 28頁 表 乘員空間 乘員位置 第一排乘員 （ mm） 第二排乘員 （ mm） 第三排乘員 （ mm） 第四排乘員 （ mm） 肩部空間（ W3） 1482 1575 1550 1556 肘部空間（ W31） 1522 1554 1470 1509 臀部空間（ W5） 1462 1593 1470 1515 乘員的乘坐空間和上下車的方便性影響著車身側(cè)壁的傾斜度。本次目標車型空間側(cè)門為滑移門，上下車的方便性用車門上下邊緣的水平距離 K值來衡量，此處只考慮前排乘員上下車方便性。當 K=0 時乘員大角度的傾斜上身才能進入車內(nèi)， K值過大又會影響車身外觀， K值一般取值范圍為 100~150mm，因為設(shè)計車身寬度較大所以選擇 K=150mm，車窗傾角為 14176。 有上述數(shù)值可做出整車前后輪廓，下圖所示： 圖 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 29頁 圖 （ 3）、方向盤和儀表、內(nèi)后視鏡位置的布置 1）、方向盤布置 方向盤的布置受到很多因素的約束：方向盤與坐墊表面的最小距離 H34，方向盤中心到駕駛員 SgRP 點的水平距離 L6靠背角 A40到人體模型大腿中心線的最小距離 H13 等。本次總布置設(shè)計選用符合 SAEJ826 推薦的 2D 人體模型進行輔助設(shè)計，并使用三角形方法檢查駕駛員坐姿和運動副角度是否符合 駕駛員舒適要求 。 本次設(shè)計中， H34=178mm； L63=454mm； A401=22176。； H13=110mm 目標車型的方向盤直徑 W9=390mm， H18=41176。 2)、儀表板布置 儀表板是汽車信息的顯示中心，其布置必須滿足視野性和空間布置的要求，如果布置位置不合理，可能會影響行車安全。儀表板的布置會受到很多因素的制約：前風窗的尺寸限制了儀表板的前緣、方向盤和踏板的位置限制著儀表板的下緣、前方下視角線可確定遮光罩 的上緣。 儀表盤的布置應(yīng)避開方向盤形成的盲區(qū)。在總布置側(cè)視圖上作出方向盤上輪湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 30頁 緣下端與眼橢圓上方的公切線和方向盤輪轂上方與眼橢圓下方的公切線，儀表盤應(yīng)布置在兩切線所夾的區(qū)域之間。儀表盤中心和眼橢圓中心點的連線平分上述兩切線形成的夾角，其水平夾角應(yīng)小于 30176。，參考以往經(jīng)驗將目標值定位 24176。，儀表盤平面與角平分線的夾角范圍 90177。 10176。，取其值為 90176。，則儀表盤平面的傾角為 37176。 3）、內(nèi)后視鏡布置 汽車后視鏡反映汽車后 視野， 方使駕駛者可以間接看清楚這些位置的情況。汽車后視鏡起著 “ 第二只眼睛 ” 的作用，擴大了駕駛者 的視野范圍。汽車后視鏡 屬于重要安全件，它的鏡面、外形和操縱都頗講究。后視鏡的質(zhì)量及安裝都有相應(yīng)的行業(yè)標準，不能隨意。內(nèi)后視鏡反映汽車后方及車內(nèi)情況 ，對駕駛員起到輔助駕駛的作用，內(nèi)后視鏡位置影響著駕駛員視野，不可隨意安裝，其影響因素有。 本次總布置設(shè)計內(nèi)后視鏡最下與眼橢圓最上端的垂直高度 H14。 其值定位 H14=17mm。負值表示，駕駛員眼橢圓最上端高于內(nèi)后視鏡最下端。 綜合上述確定的硬點尺寸，方向盤和儀表、內(nèi)后視鏡位置的布置結(jié)果如下圖： 圖 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 31頁 車身外部基本尺寸的確定 （ 1）、車身外形輪廓尺寸的確定 根據(jù)上述總布置內(nèi)部相關(guān)尺寸，確定整車外形輪廓尺寸如下： 總 長 L103=5207mm；總高 H100=1856mm；總寬 W103=1802mm 軸距 3453mm；輪距 W101=1424mm，離地最低間隙 H1111=232mm； H1112=231mm；接近角 A1061=20176。；離去角 A106221176。 （ 2）、車門布置及上下車方便性 乘員的上下車的方便性的直接影響因素為車門的開口形狀和位置。為改善車身的空氣動力學性能，前風窗的傾斜角較大， A 柱的傾斜度影響著車門的開口形狀，為改善前排乘員的上下車方便性， A 柱盡量前移并加大車門橫梁和門檻的后移量； B 柱適當后傾并布置在后排座椅通道的前面，有利于改善后排乘員的乘坐舒適性。第一排車門的具體布置形式見總布置圖。 根據(jù)外形輪廓尺寸繪圖如下： 圖 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 32頁 圖 五、總布置校核 駕駛員舒適性校核 交通事故統(tǒng)計分析表明，疲勞駕駛是造成交通事故的主要原因之一，而影響駕駛員疲勞的原因有駕駛員座椅、坐姿、內(nèi)飾部件的顏色、操縱件的方便性等。由于駕駛員經(jīng)常會長時間的駕駛，這樣駕駛員駕駛姿勢對駕駛員疲勞的影響將為主要因素，駕駛員人體各關(guān)節(jié)角度是否處于舒適范圍內(nèi)將直接決定駕駛的舒適性。 本次總布置設(shè)計，將對此進行相關(guān)的校核。 1）、選定的人體百分位為 95%人體模型。 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 33頁 2）、查閱法規(guī)標準為 SAE J1100。 3）、定位人體模型于目標車型的駕駛室內(nèi)。 4）定位準確人體模型后在 H 點裝置自帶的角度測量器上讀取相關(guān)角度值。本次設(shè)計采用 UG總布置設(shè)計工具中的 HPM 工具模擬， 所得的數(shù)據(jù)如下： 項 A40（176。） As（176。） Ae（176。） A42（176。） A44（176。） A46（176。） Ah（176。） 準則 1035 1050 80160 90125 95155 85110 170190 實際 值 15 狀態(tài) √ √ √ √ √ √ √ 所得坐姿數(shù)據(jù)值均為推薦范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。 UG建模中報告如下圖所示： 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 34頁 動機罩和尾門的校核 在設(shè)計罩蓋（發(fā)動機蓋和行李箱蓋）開啟的時候，需要充分考慮人的能力極限，包括伸及性和操作作方便性兩方面，還要考慮開啟后的罩蓋不要影響零部件維修和行李取放的方便性。當這些罩蓋未開啟的時，應(yīng)能夠輕松的開啟，要求開大力不能太大。當開啟到最大位置的時候必須能夠容易的伸及，并且開啟后的罩蓋所 包容的空間適合安全、舒適地進行各種操作。可以借助人體設(shè)計模板或者數(shù)字人體模型對開啟后的罩蓋位置的伸及性和空間進行分析。 伸及性分析所采用的人體數(shù)據(jù)等級應(yīng)為與適應(yīng)度對應(yīng)的致信區(qū)間的下限。 本次設(shè)計的目標車型的適應(yīng)度定位 95%，則選取 5th百分位人體數(shù)據(jù)；而空間分析采用與適應(yīng)度對應(yīng)的致信區(qū)間的上限。 在分析發(fā)動機蓋的時候選用 95th百分位的男性人體和 5th的女性人體模型。 分析結(jié)果如下圖： 均滿足設(shè)計要求。 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 35頁 圖 圖 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 36頁 心 得 通過本次給予人機工程的車身總布置畢業(yè)設(shè)計，我將以 往學過的車輛專業(yè)知識結(jié)合人機工程學初步應(yīng)用到設(shè)計實踐中，并且較熟練的掌握人機工程設(shè)計的常用軟件，為自己以后的設(shè)計工作打下了很好的基礎(chǔ)。 車身總體參數(shù)是車身結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外飾設(shè)計的基本數(shù)據(jù)，其參數(shù)的合理性決定著整車的質(zhì)量?？倕?shù)的確定需要滿足相關(guān)法規(guī)的要求，本次目標車型的設(shè)計主要是參考金杯 gance微車。 車身總布置設(shè)計是車身概念設(shè)計的主要內(nèi)容，其設(shè)計質(zhì)量直接決定了整車的使用性能，所以設(shè)計過程應(yīng)建立在整車總布置設(shè)計的基礎(chǔ)上。車身的總布置設(shè)計需要確定前后風窗的位置和傾角、地板平面高度、乘員空間尺寸、方向盤中心和傾角 、踏板相互位置等，最后依據(jù)上述尺寸繪制車身總布置圖。 駕駛員空間和乘員空間布置在車身總布置設(shè)計過程中至關(guān)重要，需要使用的人機工程作輔助設(shè)計，其內(nèi)容包含：乘員人體模型、頭廓包絡(luò)、駕駛員的眼橢圓和手伸界面，膝包絡(luò)線、胃部包絡(luò)線。在室內(nèi)布置時，在保證乘員活動空間的基礎(chǔ)上要盡量增大內(nèi)部空間、提高乘員的乘坐舒適性。 本人這是第一次接觸基于人機工程的餓車身總布置設(shè)計，由于能力和經(jīng)驗的限制，一些較為復(fù)雜的細節(jié)布置工作便沒有進行，如駕駛室具體各操作件的位置、踏板的具體位置和形狀、儀表板的具體位置和形狀、前后圍板的具體尺寸等 。因本設(shè)計大課題組沒有整車總布置設(shè)計，車身前后艙的布置缺少相關(guān)依據(jù)，所以未對其進行布置。希望后來者能夠?qū)⑦@些在下次的車身總布置設(shè)計中逐一完成。 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 37頁 致 謝 參考文獻 [1] 黃天澤，黃金陵．汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，1997. [2] 陳家瑞．汽車構(gòu)造 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [3] 黃金陵．汽車車身設(shè)計 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [4] 王望予．汽車設(shè)計 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [5] 余志 生．汽車理論 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [6] 成艾國．汽車車身先進設(shè)計方法與流程 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2021. [7] 汽車工程手冊編輯委員會．汽車工程手冊 設(shè)計篇 [M] ．人民交通出版社， 2021． [8] 任金東．車輛人機工程學 [M] ．北京：北京理工大學出版社， 2021． 1999． [9] 建云，鄭晉軍．汽車車身總布置設(shè)計工具初探 [D] ．吉林：吉林大學，2021． [10] SAE Remended Practice． J1517 Driver Selected Seat Position [S] ． Society of Automotive, Inc． Wawwendale , ． [11] SAE Remended Practice． J826 Devices for Use in Defining and Measuring Vehicle Seating Acconmmodation [S] ． Society of Automotive, Inc． Wawwendale , PA. ． [12] SAE Remended Practice． J941 Motor Vehicle39。Eye Location 湖南大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 38頁 [S] ． Society of Automotive, Inc． Wawwendale , ．