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轿车车身内部布置设计【汽车类】【3张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 轿车车身内部布置设计汽车 cad图纸

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轿车车身内部布置设计

25页 10000字数+说明书+外文翻译+3张CAD图纸

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摘要

论文通过对国内外几款车型的总布置数据积累和分析，结合现有车型的实际布置经验，对车身内部布置的基本原则、过程、方法及人机工程学在车身内部布置中的应用进行总结和研究。通过运用车身总布置工具如人体模型、眼椭圆、头廓包络线及头廓包络面、驾驶员手伸及界面等，讨论了人机工程与驾驶员视野、乘坐舒适性、安全性、操纵性、上下方便性之间的关系，然后将上述理论应用于新车内部布置设计的实际过程，从新车设计的具体要求出发，结合人机工程学的方法较好的完成了新车型车身内部布置。最后运用车身总布置工具对整车视野、室内空间及操纵性如人体舒适性、风窗玻璃刮扫区域、A柱障碍角及仪表视野等进行了校核并分析。　

关键词：车身总布置工具；人机工程学

Abstract

The thesis，through always assigning the data to accumulate and analyze to several domestic and international styles，the reality of combining the existing style is assigned experience， summarize to the basic principle， course， method and application in assigning within the automobile body of man-machine engineering that assign within the automobile body and research. Through use automobile body assign tool such as dummy always， eyes oval， head wide bag hold in place with a net line and head wide bag hold surface， driver hand stretch and interface，etc. in place with a net，visual field of discussion ergonomic and driver， taking the comfortableness，security， handling，relation among upper and lower conveniences，then apply theory described above to the new car's fixing up the real course designed，proceed from concrete requirement that the new car is designed，assign within the completion new style automobile body with better method to combine man-machine engineering. Use the automobile body to always assign the tool to the visual field of completed car finally，indoor space and person who handle if human comfortableness， wind windowpane blow，sweep area，A column obstacle corner and instrument visual field，etc. check the analysis of combining.

Keyword: The automobile body is always assigned the tool ；Man-machine engineering

摘要I

AbstractII

目录III

第1章绪论1

1.1 课题的提出1

1.2 人机工程学在轿车车身内部布置上的应用1

1.3 本文研究内容2

1.4 本章小结3

第2章基于人机工程学的轿车车身内部布置工具4

2.1 人体模型4

2.2 眼椭圆5

2.3 乘员及驾驶员的头廓包络线（面）7

2.4 本章小结10

第3章车身内部布置方法的应用11

3.1 轿车车身内部总布置设计过程11

3.2 人体模型的布置过程12

3.3 后视镜和仪表盘布置要求12

第4章轿车车身设计硬点及应用14

4.1 设计硬点的意义14

4.2 人体姿态舒适性相关的主要硬点的确定14

4.3 人体乘坐空间主要硬点尺寸16

4.4 车身布置主要硬点16

4.5 本章小结18

结论20

致谢21

参考文献22

附录 123

附录 225

　　　轿车车身内部布置是轿车概念设计阶段中最关键部分，轿车车身内部布置的特点是需要确定的内部布置参数和车身硬点数目繁多，空间关系和约束条件复杂，实现方法和评价指标没有明确的法规和标准，这使得设计方案具有多解性、经验性和综合性的特点。

　　　目前人机工程学在轿车车身内部布置中的应用日趋广泛和成熟。利用人机工程学原理进行车身设计可以满足现代轿车驾驶操纵性、乘坐舒适性、上下车方便性等方面的要求。人机工程学以人(驾驶员、乘客)为中心，在布置设计方面从人体的生理、心理和人体的运动规律出发，研究布置方面如何适应人的需要，能够设计出一个操纵方便、舒适安全的驾驶环境和乘坐环境，因此结合人体工程学进行车身内部布置设计，认真详细地对车身内部布置设计方法进行总结和归纳，成为现代轿车企业成功研发新车型的关键。

　　　我国的大部分轿车行业已经从过去传统落后的设计制造方法过渡到了现代以数字化设计为主的时代，并在流程中引入了强度校核、碰撞模拟以及运动仿真等。但大部分的CAD软件由于设计和开发手段相对落后等各方面原因的限制没有真正发掘CAD巨大潜力以提高设计开发效率。

　　　现在国内外很多轿车制造业内部已经在AUTOCAD、CATIA、UG等软件平台上开发了车身总布置系统，并形成了一套完整的轿车车身内部布置理论和方法。但依然存在着盲目使用国外的SAE、ISO等标准进行车身室内布置，没有一套完整的适合国内轿车车身设计的标准。我国的人机工程学正处于初始发展阶段，目前只做了一些基础性工作如对人体尺寸的测量统计和分析。因此我国的人体工程学研究还有待于更加进一步的深入和发展。

　　　本论文依据人机工程学原理，结合相关资料和教材，介绍了轿车内部布置的基本要求和步骤，对轿车的内部布置设计提供参考，并具有一定的意义。

1.2 人机工程学在轿车车身内部布置上的应用

　　　在内部布置设计过程中，重点工作是确定决定车型技术水平和造型风格的总布置尺寸。在内部布置方案的确定过程中，必须以满足人机工程要求为原则把乘坐舒适性、安全性、操作方便性、上下车方便性等作为主要因素考虑。

　　　人体工程设计的基本要求是操纵方便和舒适性，即尽最大可能的满足不同身材和姿势的驾驶者对操纵件的手足伸及性与姿势舒适性以及视野性的要求。人机工程设计主要借助于SAE的方法和工具。在轿车设计中的应用有如下几方面：

1．上下车方便性；

　　a车门开度角、车门通道尺寸

　　b车门框口尺寸

　　c车门的高度、宽度和厚度尺寸

　　d乘员入座后手伸及关门把手的尺寸

2．车内部空间尺寸和座椅轮廓尺寸

　　a前、后H点的位置及前H点的调节范围

　　b头部空间尺寸

　　c前、后排座乘坐空间

　　d后座舒适性尺寸

3．驾驶员视野设计

　　a直接前方地面视野

　　b交通灯视野

　　c A柱障碍角

　　d外后视镜视野

　　e仪表板视野

4．驶员操纵方便性

　　a脚踏板（油门踏板、制动踏板）的位置和活动空间

　　b手操纵杆（换挡杆、手制动杆）

　　c驾驶舱内服务元件（空调、收音机、转向开关、灯光开关等）

1.3 本文研究内容

　　　深入研究了车身内部布置工具的基本原理、相关标准、设计参考值及评价指标等，包括百分位的选择、H点的确定与座椅调节范围、操纵方便性、眼椭圆、汽车内部空间尺寸确定、上下车方便性、视野设计。并进行了实际车型的应用设计。从新车设计的具体要求出发，结合人机工程学的方法较好的完成了新车型车身内部布置。运用车身总布置工具对整车视野、室内空间及操纵性如人体舒适性、风窗玻璃刮扫区域、A柱障碍角及仪表视野等进行了校核并分析。最后，在实际工作过程中，学会运用人机工程学进行简单的轿车内部布置，对于人机工程设计、轿车内部布置设计有一定的指导意义。

1.4 本章小结

本章对车身内部布置设计方法及内容、人体工程学在轿车车身内部布置的应用作了简要的叙述，最后对本课题的主要内容和意义做了阐述。

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轿车内部布置1.gif

轿车内部布置2.gif

内容简介：: 附录 1 汽车车身总布置采取以人为中心的设计思想，尤其是在轿车设计中，确保驾驶员与乘员的舒适性、居住性、上下车方便性、安全性以及驾驶员的操纵方便性和视野性等其应遵循一定的设计原则：外部尺寸尽量小、内部空间尽量大、满足各项功能要求、满足人机工程学要求、满足标准法规及技术条件要求。人机工程学是上世纪50年代发展起来的一门新学科。它以人-机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法，是一种描述如何塑造适宜人的工作环境的科学。具体到产品开发，就是在产品的设计和制造方面要按照人体的生理解剖功能量身定做，更加适合于人体的工作效能。今天的汽车要追求“人车合一”，就是设计汽车的目标要以人为本，围绕人的需求而建造。要使人驾乘汽车感到舒适、方便和不易疲劳，这就是汽车人机工程学的目的。汽车设计以总体布置为核心，而轿车总体布置又是从车厢开始的。为此，要利用能表述人体形状的标准模型作为准绳来安排驾驶舱各个部件位置。例如驾驶员的位置，从脚踩油门踏板上算起，身材高大者要比身材矮小者靠后坐，这决定了驾驶座椅后移的位置；身材矮小者要比身材高大者靠前坐，这决定了座椅前移的位置。手臂长度与腿相比是较短的，当座椅后移时可能手触及不到仪表板，这就有了一个范围限制。例如以百分位人群来划分，假设第5个百分位的女子身高为1.47米，而第95个百分位的男子身高为1.82米，对于固定踏板的布置，工程师就只考虑5%的矮小女子和95%高大男子的手臂触及范围。做出仪表板的可接触的衡量，通常以高大男人的手臂长为一个决定性准则，即以伸展的手臂运动，在水平及垂直方向上各绘出一个圆弧线，近似描绘出一个半圆形空间去安排座椅、仪表、方向盘、踏板、变速杆、中控板控制旋钮等零部件的位置及相互的距离尺寸。人机工程学,在美国称之为人类工程学(Human Engineering)、人因工程学(Human Factors Engineering)，在欧洲有人称之为功效学(Ergonomics)，日本称之为人间工学。而我国目前除使用上述名称外，还译成宜人学、人机工程学等。人机工程学的命名已经充分体现了该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合,实际上,这一学科就是人体科学、环境科学不断向工程科学渗透和交叉的文化产物。人机工程学就是研究人在一定的工作环境中所涉及的解剖学、生理学、心理学等诸方面因素,研究人-机(物)-环境系统中的交互作用着的各组成部分(效率、健康、安全、舒适等)，在具体的工作条件下，在家庭中和在休假的环境里,如何达到最优化的问题。国外对汽车人机工程学的研究起始于上世纪五十年代，并且已经做了大量的测绘分析和基础性研究工作，尤其是美国提出了很多推荐性标准，有的已被国际标准组织所采用，如三维H点人体模型、眼椭圆等。国外汽车设计行业对于人机工程的应用极为重视，如日本、美国等在设计新车型时都要做相应的人机工程检查和校核，并且抽取不同的人群进行主观评价。德国汽车业联合开发的RAMSIS软件，建立了详细的三维人体模型，从德国、日韩、中国到SAE等并提供各种年限参考，用户还可以根据自己的数据建立自己的三维人体模型。在国外，已建立起了一个较为完整的设计开发流程和评价标准。在中国，人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量和零星的开展，但系统和深入的开展则在“文革”以后。1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年，国防科工委成立了国家军用人-机-环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立，有力地推动了我国人机工程学研究的发展。此后于1989年又成立了中国人类工效学学会，并且1995年9月创刊了学会会刊人类工效学季刊。20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业。我国人机工程学的研究起步比较晚，但也做了一些基础性工作如对人体尺寸的测量统计和分析等。这些都对中国人机工程学的研究起到了一些推动作用，但我国的人体测量数据没有随着时间的变化和社会的发展得到及时的更新。在GB10000-1988中的某些数据已经不适合当今社会人体尺寸的实际情况，并且还缺少一部分数据，不能构成一个完整的人体，因此我国的人体工程学研究还有待于更加进一步的深入和发展。我国的大部分汽车行业依旧沿用传统的设计方法，虽然在硬件条件上已经实现了CAD，但大部分的CAD软件由于各方面原因的限制没有真正发掘CAD巨大潜力以提高设计开发效率。另一方面虽然国内的一些大学、科研院所和企业经过数年的研究和积累工作已经形成了一套完整的汽车车身内部布置理论和方法，但是由于缺少相关的交流合作，大部分研究开发成果不能实现共享，所以造成了一定程度上的人力、物力等资源上的浪费，不利于国内汽车行业整体水平的快速提高。国内人机工程方面，建议今后科研院所及生产企业联合起来进行如下的一些工作：进行人体尺寸测量数据的统计工作，更新相关标准数据，以此为基础，进行统计分析，建立标准的中国人体模型数据库，从而在进行整车开发时，可用到中国人体百分位的模板，这是基础性的工作；建立并完善相关的标准，建立一个完善的设计流程及相应的设计推荐值；联合开发并完善一个实用的评价软件及评价标准，尽最大可能地实现共享，或者引进国外成熟软件；培养一些进行主观评价的人员等等。附录 2 The body of a motor car always fixes up and adopts the design philosophy that regards people as the centre, especially in the car design, guarantee the comfortableness of driver and passenger, he should follow certain design principle for livability, getting on or off the bus in the convenience, security and drivers manipulation convenience and visual field,etc.: External size try hard little, internal space try hard heavy meeting every functioning requirementing, meeting man-machine engineering requirement, meeting standard regulationing and technological terms requirementing. Man-machine engineering is a new discipline developed in the fifties of last century. It regards people - machine relation as the target of studying, regards surveying, counting, analyzing as the basic research approach, science how to mould the working environment of the suitable person that it is a kind of description. Reach product development specifically, even if in design and manufacture of the products yes made to measure according to the physiological dissection function of the human body, suitable for the working efficiency of the human body more. The car of today will be pursued People unifies car ,Goal to design car take people first, demand and construction to centre on people. Will make people feel comfortable, convenient and difficult to be tired to drive by bus, this is the purpose of man-machine engineering of car. The car is designed by fixing up overallly for the core, and the car fixes up overallly begin from the carriage. For this reason, should utilize the standard model that can state the human form to come to each part position of arrangement cockpit as the criterion. Position on it is driver,it step on since foot gas pedal cases worthwhile is the large than short and small by after sit, this position that has determined to drive the seat and move backward; It is the short and small than large by before sit,determine this by position that seat move. Compared with leg the arm length is shorter, perhaps hands can not touch the instrument board when the seat move backward, this has a range to limit. For example divide with the hundredths crowd, suppose the womans height of 5th hundredths is 1.47 meters, and the mans height in the 95th hundredths is 1.82 meters, arrangement to the fixed footboard, the engineer only considers 5% of the short and small women and arm of 95% of the tall and big men touch the range. Make instrument boards and contacts measurement, a decisive criterion with tall and big arm of man usually, move with the arm spreading, draw a round arc in the horizontal and vertical direction respectively, depict first semi-circular space to arrange for the seat approximately, instrument, steering wheel,footboard, gearshift lever, in accuse of for the position and mutual distance sizes of spare partses such as knob,etc. Man-machine engineering, call that the ergonomics (Human Engineering) in U.S.A., people, because of engineering (Human Factors Engineering) ,Study (Ergonomics) in the European efficiency that someone calls that ,An engineering of attitude towards life which Japan calls. And our country also translates into pleasant studying, man-machine engineering,etc. besides using name described above at present. The name of man-machine engineering has already fully reflected this discipline is Human science With engineering Combination,in fact, this discipline science, environmental science, constantly project culture result where science permeate and crosses human. Study all peoples respect factors such as anatomy, physiology, psychology involved in certain working environment in man-machine engineering, study people - machine (thing) -Every component (efficiency of reciprocation of environmental system, healthy, safe, comfortable) ,Under the concrete condition of work, in the family and in the environment of having a holiday, problem of how to reach and is optimized most. The foreign study on man-machine engineering of car originates in the fifties of last century, and has already made a large amount of survey and drawing analyzing and basic research work, especially U.S.A. has proposed a lot of recommendatory standards, some have already been adopted by ISO(International Standards Organization), for instance three-dimensional H some dummies, eyes are oval. The foreign car designs the trade to extremely pay attention to the application of the ergonomic, for instance Japan, U.S.A.,etc. will do the corresponding ergonomic to check and check while designing the new style, and collect different crowds and carry on subjective appraisal. RAMSIS software which the German car industry developed jointly, has set up detailed three-dimensional dummy, offer, consult various service life from Germany, Japan and Korea S., China to SAE,etc., user can also follow ones own data set up ones own three-dimensional dummy. Abroad, have already set up a comparatively intact design and developed the procedure and evaluation criterion. In China, the research of man-machine engineering began in the 1930s there were a small amount of and fragmentary development promptly, but the system and deep development are here The Culture Revolution Later. In April of 1980, the national standardized technical committee of human ergonomy was established in National Bureau of Standards, plan, study and review the formulation of the national basic standard about human ergonomy in unison. In 1984, - the machine - environmental standardized technical committee of system engineering was established the national army to choose the right person in the Commission of Science, Technology and Industry for National Defence. Setting-up of these two pieces of technical committee, development promoting man-machine engineering of our country to study effectively. Establish China learn by human ergonomy on 1989 hereafter, start publication, learn proceedings human ergonomy quarterly will it be September 1995. At the beginning of 1990s, Beihang University established the discipline of first doctor that our country should be specialized to click at first, Nanjing Aero-Space university, northwest worker heavy, Beijing Institute of Technology subsequently, Peking University medical department,etc. university establish corresponding speciality successively even. Of our country man-machine research of engineering start, late, make if some basic work count and analyze etc. to human measurement of size too. All these study on Chinese man-machine engineering has played some impetuses, but the human measurement of our country has not got prompt renewal with the development of change and the society of time. Already unsuitable nowadays actual conditions of the social human size of some data in GB10000-1988, and lack some data, cant form an intact human body, so study and await more further deepening and development in human engineering of our country. Most cars trades of our country still continue to use the traditional design method, though has already realized CAD on the hardware condition, but most CAD software does not as really explore CAD enormous potentiality and design the efficiency of developing in order to improve because of the limitations of reasons of various fields. On the other hand though some domestic universities, scientific research institutions with enterprise work, form an intact body of a motor car assign theory and method already research and accumulation for several year, But because lack relevant exchange and coorperation, the majority cant be realized sharing while researching and developing the achievement, so has caused waste on the resource such as the manpower, material resources to a certain extent, unfavorable to the improving fast of domestic car trade integral level. Domestic ergonomic respect, propose the scientific research institutions and manufacturing enterprise will joint together the following some work in the future: Carry on the statistical work of the human size measurement, upgrade relevant standard data, based on this, carry on statistical analysis, set up standard Chinese dummy database, thus while developing the completed car, can use the template in the human hundredths of China, this is basic work; Set up and improve relevant standards, set up a piece of complete design procedure and corresponding design giving a recommendation value; Develop jointly and improve a practical appraisal software and evaluation criterion, spare no effort to realize sharing, or introduce the foreign ripe software; Train some personnel who carry on subjective appraisal,etc. 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要论文通过对国内外几款车型的总布置数据积累和分析，结合现有车型的实际布置经验，对车身内部布置的基本原则、过程、方法及人机工程学在车身内部布置中的应用进行总结和研究。通过运用车身总布置工具如人体模型、眼椭圆、头廓包络线及头廓包络面、驾驶员手伸及界面等，讨论了人机工程与驾驶员视野、乘坐舒适性、安全性、操纵性、上下方便性之间的关系，然后将上述理论应用于新车内部布置设计的实际过程，从新车设计的具体要求出发，结合人机工程学的方法较好的完成了新车型车身内部布置。最后运用车身总布置工具对整车视野、室内空间及操纵性如人体舒适性、风窗玻璃刮扫区域、A柱障碍角及仪表视野等进行了校核并分析。关键词：车身总布置工具；人机工程学 Abstract The thesis，through always assigning the data to accumulate and analyze to several domestic and international styles，the reality of combining the existing style is assigned experience， summarize to the basic principle， course， method and application in assigning within the automobile body of man-machine engineering that assign within the automobile body and research. Through use automobile body assign tool such as dummy always， eyes oval， head wide bag hold in place with a net line and head wide bag hold surface， driver hand stretch and interface，etc. in place with a net，visual field of discussion ergonomic and driver， taking the comfortableness，security， handling，relation among upper and lower conveniences，then apply theory described above to the new cars fixing up the real course designed，proceed from concrete requirement that the new car is designed，assign within the completion new style automobile body with better method to combine man-machine engineering. Use the automobile body to always assign the tool to the visual field of completed car finally，indoor space and person who handle if human comfortableness， wind windowpane blow，sweep area，A column obstacle corner and instrument visual field，etc. check the analysis of combining. Keyword: The automobile body is always assigned the tool ；Man-machine engineering 22目录摘要IAbstractII目录III第1章绪论11.1 课题的提出11.2 人机工程学在轿车车身内部布置上的应用11.3 本文研究内容21.4 本章小结3第2章基于人机工程学的轿车车身内部布置工具42.1 人体模型42.2 眼椭圆52.3 乘员及驾驶员的头廓包络线（面）72.4 本章小结10第3章车身内部布置方法的应用113.1 轿车车身内部总布置设计过程113.2 人体模型的布置过程123.3 后视镜和仪表盘布置要求12第4章轿车车身设计硬点及应用144.1 设计硬点的意义144.2 人体姿态舒适性相关的主要硬点的确定144.3 人体乘坐空间主要硬点尺寸164.4 车身布置主要硬点164.5 本章小结18结论20致谢21参考文献22附录 123附录 225第1章绪论1.1 课题的提出轿车车身内部布置是轿车概念设计阶段中最关键部分，轿车车身内部布置的特点是需要确定的内部布置参数和车身硬点数目繁多，空间关系和约束条件复杂，实现方法和评价指标没有明确的法规和标准，这使得设计方案具有多解性、经验性和综合性的特点。目前人机工程学在轿车车身内部布置中的应用日趋广泛和成熟。利用人机工程学原理进行车身设计可以满足现代轿车驾驶操纵性、乘坐舒适性、上下车方便性等方面的要求。人机工程学以人(驾驶员、乘客)为中心，在布置设计方面从人体的生理、心理和人体的运动规律出发，研究布置方面如何适应人的需要，能够设计出一个操纵方便、舒适安全的驾驶环境和乘坐环境，因此结合人体工程学进行车身内部布置设计，认真详细地对车身内部布置设计方法进行总结和归纳，成为现代轿车企业成功研发新车型的关键。我国的大部分轿车行业已经从过去传统落后的设计制造方法过渡到了现代以数字化设计为主的时代，并在流程中引入了强度校核、碰撞模拟以及运动仿真等。但大部分的CAD软件由于设计和开发手段相对落后等各方面原因的限制没有真正发掘CAD巨大潜力以提高设计开发效率。现在国内外很多轿车制造业内部已经在AUTOCAD、CATIA、UG等软件平台上开发了车身总布置系统，并形成了一套完整的轿车车身内部布置理论和方法。但依然存在着盲目使用国外的SAE、ISO等标准进行车身室内布置，没有一套完整的适合国内轿车车身设计的标准。我国的人机工程学正处于初始发展阶段，目前只做了一些基础性工作如对人体尺寸的测量统计和分析。因此我国的人体工程学研究还有待于更加进一步的深入和发展。本论文依据人机工程学原理，结合相关资料和教材，介绍了轿车内部布置的基本要求和步骤，对轿车的内部布置设计提供参考，并具有一定的意义。1.2 人机工程学在轿车车身内部布置上的应用在内部布置设计过程中，重点工作是确定决定车型技术水平和造型风格的总布置尺寸。在内部布置方案的确定过程中，必须以满足人机工程要求为原则把乘坐舒适性、安全性、操作方便性、上下车方便性等作为主要因素考虑。人体工程设计的基本要求是操纵方便和舒适性，即尽最大可能的满足不同身材和姿势的驾驶者对操纵件的手足伸及性与姿势舒适性以及视野性的要求。人机工程设计主要借助于SAE的方法和工具。在轿车设计中的应用有如下几方面：1上下车方便性； a车门开度角、车门通道尺寸b车门框口尺寸c车门的高度、宽度和厚度尺寸d乘员入座后手伸及关门把手的尺寸2车内部空间尺寸和座椅轮廓尺寸a前、后H点的位置及前H点的调节范围b头部空间尺寸c前、后排座乘坐空间d后座舒适性尺寸3驾驶员视野设计a直接前方地面视野b交通灯视野c A柱障碍角d外后视镜视野e仪表板视野4驶员操纵方便性a脚踏板（油门踏板、制动踏板）的位置和活动空间b手操纵杆（换挡杆、手制动杆）c驾驶舱内服务元件（空调、收音机、转向开关、灯光开关等）1.3 本文研究内容深入研究了车身内部布置工具的基本原理、相关标准、设计参考值及评价指标等，包括百分位的选择、H点的确定与座椅调节范围、操纵方便性、眼椭圆、汽车内部空间尺寸确定、上下车方便性、视野设计。并进行了实际车型的应用设计。从新车设计的具体要求出发，结合人机工程学的方法较好的完成了新车型车身内部布置。运用车身总布置工具对整车视野、室内空间及操纵性如人体舒适性、风窗玻璃刮扫区域、A柱障碍角及仪表视野等进行了校核并分析。最后，在实际工作过程中，学会运用人机工程学进行简单的轿车内部布置，对于人机工程设计、轿车内部布置设计有一定的指导意义。1.4 本章小结本章对车身内部布置设计方法及内容、人体工程学在轿车车身内部布置的应用作了简要的叙述，最后对本课题的主要内容和意义做了阐述。第2章基于人机工程学的轿车车身内部布置工具在轿车设计中，车身内部布置应当能够满足驾驶员和乘员的乘坐舒适性、操纵性、行车安全性、视野性的要求。为了达到以上性能，SAE、ISO等设计标准定义了轿车驾驶员的眼睛、头部、肢体上与车身布置有关的人体特征点。驾驶员以正常驾驶姿势入座后，测取人体特征点，经统计处理后，便可得到各种百分位身材男女驾驶员的人体特征点分布图形。这些图形称为车身内部布置设计工具。它们包括眼椭圆、头廓包络线（面）、手伸及界面等。除人体模型外，其他设计工具都是驾驶员人体特征点(轿车驾驶员的眼睛、头部、胯部上一些与车身设计有关的特殊点)在车身坐标系中的分布图形，这些分布图形已经被做成现成的样板以供内部布置使用，所以本章主要介绍人体模型、眼椭圆、乘员及驾驶员的头廓包络线（面）。2.1 人体模型以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、评价、人机系统不可缺少的辅助手段。用于车身设计的H点人体模型是轿车车身内部布置的重要工具之一。利用人体模型可以进行乘舒适性校核，可以检查踏板、方向盘、座椅等部件布置的合理性。对于轿车内部空间如头部空间、膝部空间、肩部空间、肘部空间等都要用人体模型来检查。中国人体模型：中国人体模型分为四个身高等级，分别为女子第5百分位，男子第5百分位(相当于女子第50百分位)，男子第50百分位(相当于女子第95百分位)，男子第95百分位。按照不同的用途来分类包括：二维杆系人体模型、二维平面人体模型、三维人体模型，如下列图所示：图2-1二维杆系人体示意图图2-2二维平面人体示意图图2-3三维人体模型示意图2.2 眼椭圆轿车驾驶员眼椭圆是指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到适意位置并以正常的驾驶姿势入座后，他们的眼睛位置在车身坐标系中的统计分布图形。由于统计分布图形呈椭圆状，因此被称为驾驶员眼椭圆。驾驶员眼椭圆的确立为研究轿车视野性能提供了科学的视野原点基准。眼椭圆的中心位置、长短轴的长度和方向，与车辆类型、SgRP（H）点位置、座椅水平调节量、驾驶员比例都有关系，如图2-4所示：图2-4三维眼椭圆示意图适合中国人的A类车、可调节座椅眼椭圆尺寸根据中国人体数据（男女比例为1：1；男子平均身高为1710毫米，女子平均身高为1580毫米）计算，可以得到适合中国人的A类车、可调节座椅眼椭圆尺寸，参见表2-1。表2-1适合中国人的A类车可调节座椅眼椭圆尺寸百分位TL23/mm长轴Lx/mm短轴Ly/mm竖轴Lz/mm95th1-133133173.8206.460.360.393.493.499th1-133133242.1287.185.385.3132.1132.1眼椭圆在车身坐标系下按以下方式定位：函数关系表达式：=12X=664mm+0.587(L6)0.176(H30)12.5tY=W2032.5mmZ=638mm+H30其中：L6：方向盘中心到PRP(踩点)的X方向上的距离；W20：座椅中心平面的Y坐标；H30 ：SgRP与AHP(踵点)在z方向上的高度差；t：变速器类型(1：手动、有离合器踏板；O：自动、没有离合器踏板)。侧视图中与眼椭圆中心坐标布置相关的因素见图2-5：图2-5侧视图中与眼椭圆中心坐标布置相关的因素眼椭圆的应用眼椭圆是轿车视野设计的基础，但只有与视线（切线）一起使用方有意义。以驾驶员前方下视野设计为例，进一步说明应用眼椭圆进行视野设计的原理。如图2-6若要驾驶员前下视野不被发动机罩、前风窗下边缘、仪表板上边缘或转向盘上缘所阻挡，并能看到车头前方一定距离d以外的路面，通常的做法是：在侧视图上，从地面上距离车头d处的一点Pd作95百分位眼椭圆的下切线Ld，则眼睛位置落在切线Ld上方的概率是95%。如果使发动机罩、前风窗下边缘、仪表板上边缘和转向盘上缘都在切线Ld的下方，就能以95%的概率保证驾驶员的眼睛不被上述物体遮挡而能看到Pd点前方的路面，从而满足上述视野要求。以SAE眼椭圆为理论依据，可进行如下视野设计内容：内外视镜布置，驾驶员前方视野的设计和校核，车身A、B、C柱盲区的计算，仪表板上可视区的确定，刮水器布置和刮扫区域校核，以及遮阳带位置的确定等。图26 利用眼椭圆进行驾驶员前方视野设计的原理本毕业设计眼椭圆的定位尺寸记算：=12X=664mm+0.587(L6)-0.176(H30)-12.5t=664mm+0.587535mm- 0.176299 mm-12.50 =975mmY=W2032.5mm=350mm32.5mm=382.5mm/317.5mmZ=638mm+H30=638mm+299mm=945mm 2.3 乘员及驾驶员的头廓包络线（面）平均头廓线是由美国工程师协会SAE根据第50百分位身材的男女驾驶员及乘员头部特征点，在车身坐标系中的位置统计而得出的两条圆弧（侧视图、后视图），用于表示乘坐状态下的头部外廓线。如图2-7所示：图2-7 SAE平均推荐头廓线图2-7中的坐标轴X、Y、Z是头廓线的自身坐标系，眼椭圆样板上的自身坐标系与头廓线样板上的自身坐标系是同一坐标系。这是因为头廓包络线是以眼椭圆为轨迹而形成。头廓包络线是指不同百分位的驾驶员和乘员在乘坐状态下头廓的包络线。将头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆样板上的上半部眼椭圆运动，并保持两样板上的自身坐标系平行，描绘出头廓线运动时的包络线便是头廓包络线（图28）。头廓包络线分为两种形式一种为座椅可调节式的头廓包络线，另一种为座椅不可调节式的头廓包络线。前者适合驾驶员的头部位置和头顶空间的设计，后者适合于后排乘员的头部位置和头顶空间的设计。图28侧视图中头廓包络线与眼椭圆的关系考虑三维空间时，当将头廓线样板上的眼点沿着眼椭球运动，描绘出头廓线运动时的包络线便形成了三维头廓包络面。考虑到驾驶员随轿车的振动，推荐头廓包络线形成的面以头廓包络面中心为基准向车外偏23毫米，驾驶员头廓包络面形状确定可表2-2示：表2-2三维驾驶员头廓包络面数据三维头廓包络面按如下方式定位：（1）首先按照前述步骤确定眼椭圆中心，按表2-3对头廓包络面进行初步定位：表2-3三维驾驶员头廓包络面中心与眼椭圆关系座椅行程（TL23）XhYhZh133mm90.6052.6133mm89.5045.9085.4042.0（2）然后按下述公式分别求出可调节座椅和不可调节座椅的头廓包络线中心(图29)：可调节座椅： =12 X=664mm+0.587(L6)0.176(H30)12.5t+Xh Y=W20 Z=638mm+H30+Zh不可调节座椅：X=640mmsin+X Y=W20 Z=640mmsin+Zh式中：Xh和Zh从表2-3中确定选取；L6方向盘中心到PRP(踩点)的X方向上的距离；W20座椅中心平面的Y坐标；H30 SgRP与AHP(踵点)在z方向上的高度差；t变速器类型(1：手动、有离合器踏板；0：自动、没有离合器踏板)。头廓包络线主要用于确定驾驶员和乘员的头部空间，以便校核或设计顶盖高度和宽度。SAE为此定义了两个关键尺寸H61、H63，分别为前排座椅有效头部空间尺寸和后排座椅有效头部空间尺寸。根据有效头部空间（经验值H61介于900950mm之间，H63比H61略小20mm）和顶盖内饰板厚度经验值1525mm）以及顶盖造型，就可以由外向至内的确定H点高度，也可以进行由内至外的顶盖高度设计。头廓包络线侧视图头廓包络线后视图不可调节座椅头廓包络面侧视图头廓包络面后视图可调节座椅图29头廓包络线与头廓包络面本设计采用可调节座椅，头廓包络线中心定位尺寸为：=12 X=664mm+0.587(L6)0.176(H30)12.5t+Xh=644mm+0.587535mm-0.176299mm-12.50+90.6=1040mmY=W20=350mmZ=638mm+H30+Zh=638mm+299mm+52.6=989.6mm 2.4 本章小结本章详细的叙述了最新版的轿车内部布置中常用的布置工具的概念、建立方法、定位及应用，主要有人体模型、眼椭圆、头廓包络线等。对于轿车舒适性检验、车身内部空间的设计与校核、驾驶室内操纵件的布置、视野设计与校核等都要借助于这些设计工具来进行。第3章车身内部布置方法的应用3.1 轿车车身内部总布置设计过程轿车车身内部布置是根据各总成型式和整车性能的要求，确定车身内部尺寸，驾驶员与乘客的操纵与乘坐空间，驾驶室各种部件和附件位置参数，以满足相关的各项性能及法规要求，并协调各种性能指标之间的矛盾，实现总体优化的布置过程；轿车车身内部布置可以理解为在满足一定约束条件下，对其进行方案布置优化的设计过程。需确保驾驶员与乘员的舒适性、上下车方便性、安全性，以及驾驶员的操纵方便性、视野性等。它涉及到人机工程学、统计学等学科，体现的“以人为中心”的人-机-环境和谐的设计思想。轿车车身内部布置过程如下：1、深入理解整车总布置方案，熟悉底盘、电气系统的结构特点，对竞争车型相关数据进行三坐标测量、总结和归纳，初步确定所设计车型与人机相关数据的目标值。2、根据已搭建的底盘平台、地板、前隔板和通风罩板的位置初步确定踏板组、方向盘的中心位置及角度等参数。3、运用踏板组和地板的相对关系，确定踵点的位置；进行二维人体模型初步布置、建立车身内部布置工具包括眼椭圆、三维头廓包络面和手伸界面等。4、调用SAE5%成年女性和95%成年男性人体模型，由SAE推荐的适意线或区域法来确定SgRP点位置及座椅调节行程（上下和前后）、靠背角等相关尺寸。5、根据SgRP点位置调用头廓包络线及眼椭圆，结合内部空间控制尺寸，确定头部空间尺寸H61和H63、前后排乘坐空间、横向空间尺寸、顶盖的位置。以及完成对车身内部宽度的确定；再根据眼椭圆确定视野，从而定出前后风窗的倾角；调出手伸及界面等设计布置工具设计仪表盘的断面形状、仪表盘平面角度及操纵件的布置。6、针对以上布置进行综合分析、协调和优化，验证是否满足已设定的目标值和布置的合理性。3.2 人体模型的布置过程通常情况下，人体布置一般采用二维与三维相结合的布置方法，所以本文采取如下布置过程：1、选择适宜的人体样板，包括百分位和比例等。本设计采用95%成年男性人体样板，比例采用1：5。2、画出加速踏板位置、地板线(先以水平线代表)，确定出踵点的位置。方法是运用以加速踏板中心为圆点，以203mm为半径的圆与地毯上表面的交点即为踵点。注意确定踵点时要考虑地毯的厚度和压缩量（一般40%）。3、按选定的人体模型样板以踵点为布置基准，将人体驾驶姿势摆放在车身布置图上，使人体的躯干和上、下肢处于最佳的活动范围和角度关系。4、SAE5%成年女性和95%成年男性人体模型，由SAE推荐的适意线或区域法来确定SgRP点位置及座椅调节行程（上下和前后）、靠背角等相关尺寸，考虑座椅靠背的压缩量与厚度等因素，确定出前座舱的最后设计界限。5、比较百分位人体布置的各关系角度变化和坐姿位置变化情况，由此确定各H点位置和座椅调节行程是否合适。6、分析在加速踏板的全程运动中，人体姿势的变化情况。7、画出百分位人体布置的腿部轮廓线，供设计伸腿空间用。8、后排座人体布置方法与上述类似，只是一般布置95百分位人体即可，着重考虑搁脚位置、姿势和腿部空间。3.3 后视镜和仪表盘布置要求1、内外后视镜的布置应该充分考虑人眼的视野特性，以尽量靠近驾驶员直前视线为宜。人机工程学推荐后视镜在水平方向的位置应该处于驾驶员直前视线左右各60范围内，在垂直方向的位置应该处于驾驶员直前视线上下各45范围内。为避免车后交通信息频繁的映入驾驶员眼内而干扰其注意力，造成驾驶员工作紧张，上述角度可以适当减小。对于左后视镜，一般推荐镜中心与左眼点连线(或左眼椭圆切线)与驾驶员直前视线的夹角不大于55。一般驾驶员对右后视镜的观察次数远少于左后视镜，可以允许驾驶员偶尔强制转动眼睛和头部来观察右侧后视镜。故本设计考虑到驾驶员的疲劳问题，选取镜中心与左眼点连线与驾驶员直前视线的夹角为45。2、方向盘和仪表盘的视野性布置方向盘主要考虑方向盘平面与水平面的夹角（经验数据：1530）、方向盘下缘与座椅上表面距离（经验数据：170200）、在仪表板上形成的盲区最小并具有合适的操舵力特性。仪表板特征盲区参照ADR18和SAE J94等标准求作，本设计方向盘平面与水平面的夹角为22。仪表盘布置方法和经验数据总结如下：(1)、仪表盘的中心点确定：将方向盘中心和眼椭圆中心点连线，按标准视距推荐值（最佳视距550mm、最大视距711 mm）确定。注意仪表盘的中心点和眼椭圆中心点的连线与水平线的夹角应该在30范围内。考虑驾驶员能够清晰的看见仪表的指示信号，本设计方向盘中心和眼椭圆中心点连线距离为700mm，仪表盘的中心点和眼椭圆中心点的连线与水平线的夹角为22。(2)、仪表盘平面确定：方向盘中心和眼椭圆中心点连线与仪表盘平面的夹角应在9010范围内，仪表盘平面与水平面夹角应在6075范围内。选取方向盘中心和眼椭圆中心点连线与仪表盘平面的夹角为75，仪表盘平面与水平面夹角为68。第4章轿车车身设计硬点及应用4.1 设计硬点的意义设计硬点是总布置设计过程中，为保证零部件之间的协调和装配关系，及造型风格要求所确定的控制点(或坐标)，控制线，控制面及控制结构的总称,俗称设计硬点，轿车车身总布置实际上是确定车身各部分之间的硬点关系，硬点是轿车零部件设计和选型，附件设计及车身设计的最重要的各项目组公共认可的尺度和设计原则。这是使项目组分而不乱，并行设计的重要方法。一般确定后不要轻易调整，如需调整设计硬点，需得到所有子项目组认可或协商.常用的设计硬点包括整车尺寸参数如轮距、轴距；底盘及零和控制点等等。轿车车身内部的各种硬点之间的约束数目众多，关系复杂，评价指标模糊。其中很多硬点的确定是依靠设计者的经验而确定。因此在设计一种车型时，硬点尺寸对于设计有很大的帮助意义。车身硬点的代号、定义、测量方法：代号采用大写英文字母+数字的形式，如H30；其中大写英文字母和数字的含义如下： W宽度方向的尺寸； H高度方向的尺寸； L长度方向的尺寸； PD乘员分配尺寸； SD座椅面方向尺寸； PL踏板长度； PW踏板宽度PH踏板的高度； TLH点长度位置和行程THH点高度位置和行程 1-99：内部空间尺寸 100-199：外部空间尺寸4.2 人体姿态舒适性相关的主要硬点的确定SgRP：座椅参考点，是指座椅上的一个设计参考点，它是座椅制造厂规定的设计基准点。它表征当第95百分位的人体模型按规定摆放在座椅上时（按规定的靠背角、座椅的最后、最下位置），实际H点应与座椅参考点重合；在SAE中对应L31、W20和H70三个硬点尺寸。实际H点：是指当H点三维人体模型按规定步骤安放在轿车座椅中时，人体模型上左右H点标记连接线的中点，可以比较真实地模拟出驾驶员以正常驾驶姿势入座后的实际的H点位置。设计H点：是指在轿车总布置时的设计基准点，表示的是第95百分位的男子人体模型在最后位置时的胯点，最前设计H点表示的是第5百分位的女子人体模型在最前位置时的胯点。由最前和最后设计H点便可以求得座椅的水平行程和垂直升程D点：臀部轮廓的最低点；BOF：在侧视图上，过AHP点作人体样板鞋底的切线，在该切线上离AHP点203mm的点；AHP：加速踏板踵点，是指加速踏板未压缩时，人体模型的踵点在被压塌的地板覆盖件上的点。AFP：加速踏板平面；PHP：乘客踵点；人体舒适生理角度范围参见图4-1A11030;A21045; A380120; A685110; A7170190图4-1舒适驾驶姿势下的人体生理角度范围由于驾驶员舒适驾驶姿势随车型的不同而变化，各自选择舒适姿势下的关节角度有较大的差别。对于轿车靠背角A1最大不超过33，最舒适为28；人体躯干与大腿夹角A4以105为宜，110115最理想；肘角A3以105为宜；膝角A5在112118为好；脚角A6(踏平面与小腿间夹角)最小为87，最大不超过130。本设计考虑驾驶员舒服性要求，选取A1=25A4=95A5=117A6=874.3 人体乘坐空间主要硬点尺寸人体乘坐空间硬点主要包括：H30、H31、H61、H63、H5、H10、L53、L50、L3、L34、L51，表4-1是应用人机工程学的某新车车身总布置中的重要参数：表4-1轿车乘客舱内部舒适性尺寸总结（长度方向）单位：mm 考虑驾驶室空间要尽可能宽敞，本设计主要硬点尺寸取值：H30=299mm、H31=304mm、H61-1=992mm、H61-2=920mm、L51=833mm、L34=1030mm、L53=805mm。4.4 车身布置主要硬点整车总布置主要硬点（如图4-2）是车身总布置的前提条件和重要参数：DECK POINT：指尾箱盖和后挡风玻璃内表面连接处在Y零平面处最高点；COWL POINT：是指在Y零平面处，发动机罩和挡风玻璃内表面连接处最高点；L126：在Y零平面上，从COWL点到最前端的纵向距离（不含保险杠及装饰件）；L123：从COWL点到DECK点的纵向距离；L129：在车辆的Y零平面上，从COWL点到最后端点的纵向距离；L104-前悬；L103-整车长度；L101-轴距；H101-车高；L105-后悬；图4-2整车总布置尺寸示意图轿车总长L103是轴距L101、前悬L104和后悬L105的和。它们之间有下述关系：L103L101C。式中，C为比例系数，其值在0.520.66之间

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