AO681电动车人机工程座椅及踏板布置校核毕业论文

Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 汽车维修工程教育 班级学号： 汽修 0403 20 学生姓名： 吴俊杰 指导教师： 王仁广 副教授二九年 六 月天津工程师范学院本科生毕业设计AO681 电动车人机工程座椅及踏板布置校核AO681 electric vehicles with the seat and the pedal layout of the verification专业班级： 汽修 0403学生姓名： 吴俊杰指导教师： 王仁广 副教授系 别： 汽车与交通学院2009 年 6 月摘 要随着国内外电动汽车的发展，人们对其车身的造型有了一定的要求。对座椅及踏板布置，结合人体坐姿实际情况、汽车驾驶舒适性等方面因素对其进行设计以及零部件的选配。电动汽车的车身外部造型的设计要求与传统汽车的要求是一样的。本次设计初步搜集几款世界上各品牌的座椅及踏板布置的资料。整理了一些轿车座椅及踏板布置的基本技术参数，并对作了初步的分析，了解了车身外形设计的发展现状和趋势。在学习和分析座椅及踏板布置设计中的设计规则和经验知识的基础上，主要以大型工程软件Unigraphics NX(简称UG)为设计平台，进行座椅及踏板布置设计，研究了如何利用UG中的三维造型技术知识熔接，来实现轿车座椅及踏板布置设计的自动化、智能化的理论和方法，并在此基础上进行座椅及踏板布置的校核。赋予计算机一定的创意能力更强大可靠的虚拟设计环境关键词：电动汽车；座椅及踏板布置；Unigraphics NX； ABSTRACTWith the development of electric vehicles at home and abroad, people have certain requirements of auto body shapes. In the seat belt and treadle collocation design, the combination of Gods image, production processes, technology and other factors connected to the design and components of the matching. Electric vehicles the body shape has the same requirements of the traditional automotive. The preliminary design includes collection of several brands of the world car engine hood information. Compiled some basic car engine hood of the technical parameters, and a preliminary analysis, to understand the body contour design of the development status and trends. During the study design and analysis of the hood in the design rules and knowledge on the basis of experience, adopt the large-scale engineering software Unigraphics NX (referred to UG) for the design platform. During the hood design, using the three-dimensional modeling techniques of UG Weld knowledge to achieve the car hood design automation, intelligent theories and methods. and on this basis to cover the two-dimensional graphics engine to map. The computer give the creative capacity of more powerful and reliable virtual design environment.Key Words：Electric Vehicle；Engine Hood；Unigraphics NXI目 录1 绪 论 .- 1 -1.1 汽车发展简介 .- 1 -1.2 本文研究的内容及意义 .- 2 -2 汽车座椅及踏板布置的设计与校核 .- 5 -2.1 布置设计要求 .- 5 -2.1.1 座椅布置要求 .- 5 -2.1.2 座椅的人机工程学要求 .- 5 -2.1.3 脚踏板布置要求 .- 5 -2.2 人体统计尺寸在汽车设计中的应用 .- 7 -2.3 模型关节点的确定和人体分块简化 .- 7 -2.3.1 关节的简化 .- 7 -2.3.2 人体简化分块 .- 8 -2.4 车身内部布置方法 .- 16 -2.4.1 乘坐姿势的确定 .- 16 -2.4.2 确定操作区域 .- 20 -2.5 确定踏板布置区域 .- 24 -2.6 高度及宽度方向上有关尺寸的确定 .- 25 -2.7 头廓包络线 腹部包络线 膝部包络线 .- 26 -2.7.1 头部包络线 .- 26 -2.7.2 载货汽车的膝部包络线 .- 27 -2.7.3 载货汽车的腹部包络线 .- 29 -3 H 点的计算 .- 31 -3.1 H 点的各种定义 .- 31 -3.2 基于人体工程学的舒适 H 点区域计算 .- 31 -4 汽车座椅的舒适性 .- 34 -4.1 人体模板在车辆座椅设计中的应用 .- 34 -4.2 座椅的静态舒适性设计 .- 35 -4.3 座椅的动态舒适性设计 .- 36 -4.4 对人体坐姿实际情况进行校核 .- 37 -II4.5 汽车驾驶舒适性评价 .- 39 -4.6 检查结果 .- 41 -4.7 仪表板以及操纵件和操纵手柄的位置布置 .- 42 -4.8 校核结论 .- 43 -总 结 .- 44 -参考文献 .- 45 -致 谢 .- 46 -英文翻译 .- 47 -天津工程师范学院 2009 届本科生毕业论文- 1 -1 绪 论1.1 汽车发展简介随着我国经济的快速发展，汽车工业在国民经济中的地位越来越重要，将逐渐成为我国的支柱产业，并对经济和社会进步产生深远的影响。在我国，尽管汽车业发展的势头很好，但汽车产品与国际先进水平差距还很大。面对竞争激烈的国市场，我国汽车工业仍存在诸多问题，如民族品牌缺乏，自主开发能力不强等。生产厂家为了能在市场竞争中立于不败之地，就必须提高产品质量，降低生产成本，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率，所有这些迫使设计者不断地寻求智能化的设计工具和先进的设计方法。在汽车发展的百余年中，汽车车身结构也经历了从无到有、从简单到复杂、从单方面到多方面的发展过程。在此过程中，汽车车身的性能不断增强、安垒性不断提高、外观设计不断改进，形成了独具特色的现代汽车车身。1）、车身结构设计发展简史在汽车工业发展的幼年时期，汽车车身实际上就是从马车结构直接转化而来，所谓的“车身工程”在当时还是木匠的事情，只是为了使车身的各组件能大批量生产，将木匠的工艺加以改进而已。在整个20年代，汽车车身在全金属结构的基础上只发生了一些小的变化，它们都是为了满足顾客的舒适需要而变化的。30年代后期，世界汽车工业进入一个新的时期，出现了所谓的“概念车”。概念车的设计和生产向车身生产商提出了新的要求：车身的设计和制造必须与汽车的整体设计融为一体。80年代，当世界车工业的竞争进入全球化的时候。汽车市场进入又一轮外观设计的竞争，这给汽车车身的设计在新材料、一体化等基础上又增添了新的焦点。20世纪90年代初，轿车车身外部造型设计的主流主要是柔性与刚性的特点相呼应，构成棱角分明的外形。车身造型显得朴实含蓄、线条明晰优美。这种外形与现代发展起来的车身制造工艺很适应。由于空气动力学是影响车身造型的最重要因素，根据节约能源、减小风阻系数和提高空气动力性能等原理而推出的楔形造型，后来也一度十分盛行，亦即：长头短尾，车头前端低矮，线条前低后高，尾部保持丰满并向上翘起的造型风格。近年来，因为棱角分明的外形很难大幅度地降低风阻系数，故汽车外部造型逐步突破棱角分明而趋向圆滑，尤其重视完美的局部造型以及加装各种导流板。事实上，这种圆滑、飘逸型的造型风格已博得广大消费者的理解和喜爱，并成为今天的车身造型天津工程师范学院 2009 届本科生毕业论文- 2 -主流。总的来说车身结构也出现了如下个不同特点：轻型化：由于节油是当代汽车发展的主要课题之。作为汽车主要总成之一的汽车车身的轻型化是大势所趋。为此，世界汽车工业的主要供应商们都“挖空心思”地开发出了各种轻型化汽车车身。联合化：当今大的汽车生产商的设计与生产已经出现了上下一条龙的联合化趋势。这种联合化趋势给汽车车身生产商以更多的设计创造、生产革新等方面的自主权。优质化：汽车车身的设计和制造的优质化体现在三个方面：首先，汽车车身的实际使用中的结构强度必须完全符合有关方面的安全标准，以彻底消除汽车受到撞击后车身变形、车内人员受到直接的撞击力；其次，汽车车身的生产工艺的发展不再独立化，它必须能够不断适应汽车外形设计发展的需要：最后，汽车车身在设计变得复杂的同时其结构却变得简单了。2）、未来汽车车身结构设计的发展方向汽车当今的市场竞争和技术发展推动了设计思想和设计手段的革新，这无疑在不远的将来会得到进一步的发展。汽车产业内部、汽车整车制造商与其上下零部件供应商之间、汽车企业之间的联合化发展的前提条件就是设计工具、生产手段的自动化。随着计算机软硬件技术的迅速发展出现了专门的二维/ 三维辅助设计/ 工程软件汽车设计迈入了数字化时代其核心是在设计过程中使用计算机辅助设计软件CATIA、PRO/E、UG 等建立车身的数学模型。1.2 本文研究的内容及意义汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导汽车产品的设计，主要是人和汽车之间的界面设计。其中与 汽车设计相关的主要有1）基于人体感官的界面设计例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减天津工程师范学院 2009 届本科生毕业论文- 3 -少失误和视觉疲劳。交通标志的设计也应该采用大多数人能明辩的颜色和不易产生错觉的形状。2）基于人体形态的界面设计不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很难的。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。例如司机在驾驶汽车的时候采用坐姿，坐椅的设计要符合人体骨骼的最佳轮廓，仪表的布置应在易于看到的地方，操纵杆/板的位置要在人体四肢灵活运动的范围内。3）基于力特性的界面设计人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方 20 度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。人体在不同的姿态使用不同的肌肉群进行工作，动作的灵活性、速度和最高频率都不相同，例如腿的反复伸缩具有较低的频率，而手指则可以用较高的频率进行敲击。因此，对应不同的操纵频率应采用不同的动作方式来完成。4）基于人脑特性的界面设计 人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直是热门的论题。无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者认路、换档、避碰。可以毫不夸张地说，现代社会中，凡成功的机器产品，不能缺少人机工程学的理念。也正因为如此，越来越多的汽车公司在设计产品的时候都将人机工程作为设计考虑一大要素。近年来，纯电动汽车无论在国外，还是在国内，均得到了较大的发展。从当前中国经济发展水平和国民收入的情况来看，纯电动汽车不仅适合国情，而且是能够快速进入中国家庭的车型。天津工程师范学院 20