【正文】 與轉動方向盤。它與方向盤柱角度和視野設計等都有較大關系，若從舒適性出發(fā)，方向盤柱的傾角應大一些，靠背角也應大一些，使體腿夾角接近于阿格布羅馬線的夾角 115176。駕駛員在駕駛汽車時，不僅要求具有普通坐姿下的舒適性，更為重要的是為駕駛員提供輕便安全的工作條件，這與關系到座椅的調節(jié)問題。這表明隨著道路條件和乘坐環(huán)境的改善，駕駛員可以同一姿勢長時間工作，其坐姿更接近于靜態(tài)時的狀態(tài)，所以本文僅以駕駛員靜態(tài)坐姿作為車身內部的布置依據。日本大友良之教授長期研究表明座椅靠背角在 110～ 120度范圍內變化時，駕駛員的舒適坐姿下的脊椎形狀非常相似，由此 可認為可在一固定的脊柱形狀下來研究駕駛員的坐姿，特別在高速公路上，經大友良之教授觀測試驗表明，幾乎所有駕駛員在外觀上看來，某坐姿在整個工作過程中變化很小。 乘坐姿勢的確定 根據人體 X光透視和解剖學知識，人體上身可分為頭、胸、臀三大部分其間以柔韌的頸椎和腰椎相連結，下半身以大腿、小腿、腳組成，這些組成部分間的位置關系決定了人體的姿勢。操作方便性和汽車安全性，也影響整車的外形設計。 關于模型的表示方法，除了上面所提到的用自由曲面描述的外，還有棍棒（ stickfigure） 表示法，和二維模板表示法三種表示方法可以根據實際需要加以選擇使用。 經過以上討論分析，已知了建立幾何模型所需的各個關節(jié)點坐標值。 求出踵點及踏平面角 ? 后，在已知踝關節(jié)點到踏平面的距離 h1和到鞋后跟的距離L1后，即可求得踝關節(jié)點在坐標如圖 211。 2） ? ? 此時已知踏平面長度為 203mm（統(tǒng)計長度）。分別為 ? ≥ ? 何 ? ? 兩種情況。 ? = 其中 Z為踵點到最后 H點的垂直距離，單位為 :cm. ? 單位為：角度。關于踏平面和踵點的位置確定 SAE中給出以下方法，已知踏板支點和踏板裝置角 ?（ ? 為加速踏板在不受壓狀態(tài)時其平面與地板面所成夾角）。 這里首先要說明一下踝關節(jié)的計算。 腿上有髖關節(jié)點，膝關節(jié)點，踝關節(jié)點，在已 知髖關節(jié)點和踝關節(jié)點的位置及大小腿的各自長度后，即可通過有關計算得到膝關節(jié)的位置。每次循環(huán)后檢查目標點是否仍不可伸及，此過程循環(huán)進行，直至目標點在手伸及球面上或球面內。肘關節(jié)點坐標由下式可得： ??????????????????????ALF A LzzzzALF A LyyyyALF A Lxxxxhssahssahssa/)(/)(/)( (22) 3） D2 AL2 即目標點在球面外，對于這種在給定姿勢下（靠背角、 H點已定）不能不能直接伸及的情況下，在程序設計時加入了一個循環(huán)過程，每次使軀干向前傾斜 1186。把 P從局部坐標系中轉化為車身坐標中，即為所求的肘關節(jié)點的坐標。在三角形 SAH中利用三角函數(shù)求得 SA于 SH的夾角 a如下： a=cos1 UALD FALUALD ?? ??2 222 把 a轉為角度值 aˊ。如圖 210（ 1） 利用此三角形進行有關計算，可求得肘關節(jié)點坐標。 1） D2AL2 即目標點在球面內。很有可能有三種情況：即目標點在球面內，球面上，球面外。幾何關系上即肩關節(jié)點，肘關節(jié)點，手觸及點處在同一垂直平面內，俯視圖上，此三點在同一直線上。但通常在駕駛員的正常的工作姿勢下，有一點是可以肯定的，就天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 13 是使胳膊處于比較省勁舒適的姿勢。這是比較難的，關鍵是無標準或推薦方法可以依據。我們已知了肩關節(jié)點和手觸及點的位置。腕關節(jié)點在同一直線上。這樣就假設頸關節(jié)點直接位于肩關節(jié)中心的垂直向上的位置上。設已知 H點在車身坐標系的坐標值（ XH YH ZH） ,靠背傾斜角 L40 ,左右 H點距離 HB，左右肩關節(jié)點 SB， H點到肩關節(jié)點連線中心點 Sc的距離 SH（本文長度單位為 ： mm,角度所用單位為 ： 角度）。 一般情況下，已知駕駛員的 H點，左右手觸及點（或手握中心點）左右踵點的坐標值，這樣就是求解左右 H點，左右膝關節(jié)點，左右踝關節(jié)點，左右肩關節(jié)點，左右肘關節(jié)及頸關節(jié)點，左右髖關節(jié)點，連線中心點的坐標值，下面分別討論。下面就主要討論如何確定模型建立中要使用的各關節(jié)點在車身坐標系中的坐標值。 圖 26 圖 27 天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 11 各部分的局部坐標系卻確定后，建立各塊的三維曲面模型如圖 24所示各塊。例如軀干部分的局部坐標系的確定。（注：長度、高度、厚度方向都以人們通常習慣所指一致）原點 o在該部分轉動所繞的關節(jié)點上， z軸方向由右手定則定出。具體過程如下： 。這樣對人體處于某一姿勢時，在三維空間中確定出各塊的局部坐標系，然后再在各局部坐標系中，描繪出各組 成塊，就可構成整個三維人體幾何模型。 三維人體幾何模型的建立 人體可以看成是復雜的運動機構，各部分由相應關節(jié)連結而構成一個運動鏈。 頭頸的結構穩(wěn)定，幾乎不變形，在駕駛 時姿勢基本保持不變的情況，而把頭頸作為一個整體來加以簡化如圖 24 中的 1 天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 10 上臂，大腿，小腿這幾部分由于其結構比較單一，大多是一根大的骨骼貫穿其中，故把他們簡化成不同的獨立整體。為了簡化起見，在建立模型時，仍把軀干作為一個整體來對待。 軀干部分是幾大部分中最為復雜的，自由度大。在建立模型時對腳趾關節(jié)活動的考慮也沒有多大意義，因此在建立本文模型時，把腳同鞋子一起作為一整體對待。模型中針對這兩種情況考慮手的長度變 化。 手的姿勢簡化，手是人體結構較為靈活的部分，結構復雜關節(jié)眾多。 圖 23 圖 24 1 頭頸部 2 軀干 3 上臂 4前臂和手 5 大腿 6 小腿 7 腳 天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 9 在模型建立中把手和前臂作為一個整體加以簡化。在模型中，用關節(jié)點來表示整個關節(jié)，但模型沒有采用全部關節(jié)點，而只用了以下 11個：左右肩關節(jié)點，頸關節(jié)點，左右肘關節(jié)，左右髖關節(jié)點，左右膝關節(jié)點，左右踝關節(jié)點，忽略了腕關節(jié)點和胸腰關節(jié)點?；谶@種認識，根據德國人在模版設計中心位置與人體相應部位的比例，作為計算中國人體關節(jié)中心位置的依據。 本文使用的人體 模型是參照德國 DIN334416和 DIN334402標準有關人體模版關節(jié)位置和體表尺寸間的比例關系，并假設這種比例關系也適合中國人體尺寸。尤其對于工程應用來說，要模擬各關節(jié)復雜的運動和結構是比較困難的，也不太必要，設計者所關心的只是在對肢體運動及構造簡化的前提下，對人體靜態(tài)動態(tài)空間進行客觀的描述，如人體的高度和關節(jié)的活動范圍。而人體實際就是以骨骼系統(tǒng)為支架，再加上肌肉等軟組織構成的。因此，對于人體的研究只能采用統(tǒng)計的方法，從概率中尋求規(guī)律，以滿足茶品設計的需要。同樣，有了這些數(shù)據，我們可以建立起人體的三維幾何模型，這就需要對人體進行適當?shù)暮喕?。由于轉向管柱略向前傾，所以離合器踏板同轉向管柱是交錯的，沒有干涉問題的存在。具體數(shù)值見表 1 所列。緊挨踏板左右側向有礙于踏板操作的兩障礙物 ,在參考平面 P上投影之間的最小距離。 圖 21 腳踏板布置示意圖 (3) 離合踏板在參考平面 P 上的投影至被 P 平面所截的車身內飾板截面之間的最小距離 ,如圖 22 所示。 天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 6 (2) 踏板間距。 腳踏板布置要求 (1) 踏板排列。 4）各 部合適的軟硬感：座椅最重要的作用是支撐乘員的身體，不能只是一把安樂椅，表面硬一些的座椅不易使人疲勞，但與身體不是特別貼合的硬座椅會壓迫身體的某一部分，使疲勞感倍增。 2）橫向穩(wěn)定性 ： 汽車轉彎時，人體承受橫向加速度，為了提高乘員的身體保持性， 要求座椅的側面稍加高，以便兩跨和大腿部能輕輕支承身體。 座椅的人機工程學要求 1）各部貼合感：要求座椅靠背和坐墊的形狀與人體背部、臀部及大腿底面的形狀相貼合。它的基本要求是布置合理，操縱方便，即乘坐時駕駛者對方向盤、操縱桿和踏板的良好可及性。座椅布置要體現(xiàn)出人體工程學的要求。座椅的平行移動及高度調整范圍根據人體標準模型的肢體夾角來確定。 電動機 離合器 減速器 差速器 車輪 蓄電池 天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 5 2 汽車座椅及踏板布置的設計與校核 布置設計要求 座椅布置要求 駕駛座椅的布置是轎車總布置的關鍵之一。 其次，搜集幾款世界上各品牌 (包括中國本土 )的轎車座椅及踏板布置的資料，把它們的技術參數(shù)作一個整理，進行一些初步地分析。它包括蓄電池電動汽車即純電動汽車 (AO681)。電動汽車勢必成為 2 1 世紀重要的綠色交通工具。電動汽車具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點，在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢，因此它是解決上述問題的最有效途徑。 隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，全球汽車總保有量不斷增加，汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺，資源枯竭等方面的問題越來越突出。而汽車車身天津工程師范學院 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 4 屬于汽車的 4 大總成之一，在汽車設計中占有極其重要的地位。國內成批量生產的純電動汽車大多是與國外廠家合資生產的，自主開發(fā)的整車幾乎是空白。從當前中國經濟發(fā)展水平和國民收入的情況 來看，純電動汽車不僅適合國情，而且是能夠快速進入中國家庭的車型。也正因為如此，越來越多的汽車公司在設計產品的時候都將人機工程作為設計考慮一大要素。近年來，人工智能已經在汽車 上應用，車載電腦可以協(xié)助駕駛者認路、換檔、避碰??。對于協(xié)助人腦進行工作的計算機，如何進行人機界面的 設計 一直是熱門的論題。 4）基于人腦特性的界面 設計 人腦對事物的認識和反應有自己的特點，體現(xiàn)在他的行為和對外界的反應中。人體在不同的姿態(tài)使用不同的肌肉群進行工作，動作的靈活性、速度和最高頻率都不相同，例如腿的反復伸縮具有較低的頻率，而手指則可以用較高的頻率進行敲擊。例如轉向助力器就是為了減輕操縱力而 設計 的。例如司機在駕駛 汽車 的時候采用坐姿，坐椅的設計 要符合人體骨骼的最佳輪廓，儀表的布置應在易于看到的地方，操縱桿 /板的位置要在人體四肢靈活運動的范圍內。人在生活和勞動中又具有各種不同的形態(tài)，人體在不同的姿態(tài)下工作，全身的骨頭和關節(jié)處于不同的相對位置，全身的肌肉處于不同的緊張狀態(tài)，心臟負擔不同，疲勞程度也不同。交通標志的 設計 也應該采用 大多數(shù)人能明辯的顏色和不易產生錯覺的形狀。人機工程學在對人的特性進行詳細研究的基礎上設定了一系列的 設計 準則，用來指導汽車 產品 的 設計 ，主要是人和汽車之間的界面 設計 。車身造型設計必須以人為本，體現(xiàn)人機協(xié)調，使用操作方便、舒適，使汽車適應 人的各種生理和心理要求，從而提高工作效率、保障安全、維護健康。 本文研究的內容及意義 汽車是人的代行工具，與人在日常生活中息息相關，己形成獨特的汽車文化。汽車產業(yè)內部、汽車整車 制造商與其上下零部件供應商之間、汽車企業(yè)之間的聯(lián)合化發(fā)展的前提條件就是設計工具、生產手段的自動化。 ●優(yōu)質化：汽車車身的設計和制造的優(yōu)質化體現(xiàn)在三個方面：首先，汽車車身的實際使用中的結構強度必須完全符合有關方面的安全標準，以徹底消除汽車受到撞擊后車身變形、車內人員受到直接的撞擊力；其次，汽車車身的生產工藝的發(fā)展不再獨立化，它必須能夠不斷適應汽車外形設計發(fā)展的需要：最后，汽車車身在設計變得復雜的同時其結構卻變得簡單了。 ●聯(lián)合化：當今大的汽車生產商的設計與生產已經出現(xiàn)了上下一條龍的聯(lián)合化趨勢。作為汽車主要總成之一的汽車車身的輕型化是大勢所趨。事實上，這種圓滑、飄逸型的造型風格已博得廣大消費者的理解和喜愛，并成為今天的車身造型主流。 由于空氣動力學是影響車身造型的最重要因素，根據節(jié)約能源、減小風阻系數(shù)和提高空氣動力性能等原理而推出的楔形造型，后來也一度十分盛行，亦即：長頭短尾，車頭前端低矮，線條前低后高，尾部保持豐滿并向上翹起的造型風格。車身造型顯得樸實含蓄、線條明晰優(yōu)美。汽車市場進入又一輪 外觀設計的競爭，這給汽車車身的設計在新材料、一體化等基礎上又增添了新的焦點。概念車的設計和生產向車身生產商提出了新的要求：車身的設計和制造必須與汽車的整體設計融為一體。 在整個 20年代，汽車車身在全金屬結構的基礎上只發(fā)生了一些小的變化，它們都是為了滿足顧客的舒適需要而變化的。在此過程中，汽車車身的性能不斷增強、安壘性不斷提高、外觀設計不斷改進，形成了獨具特色的現(xiàn)代汽車車身。生產廠家為了能在市場競爭中立于不敗之地，就必須提高產品質量，降低生產成本，縮短產品的開發(fā)周期，提高勞動生產率，所有這些迫使設計者不斷地尋求智能化的設計工具和先進的設計方法。在我國，盡管汽車業(yè)發(fā)展的勢頭很好 ，但汽車產品與國際先進水平差距還很大。 賦予計算機一定的創(chuàng)意能力更強大可靠的虛擬設計環(huán)境 關鍵詞 ： 電動 汽 車 ； 座椅及踏板布置 ； Unigraphics NX；