人机工程学汽车驾驶员座椅PPT课件.ppt

中北大学车辆工程教研室 汽车人机工程学座椅相关知识 1 汽车座椅设计过程 1 采用95 假人 座椅设定在最后位置确认H点 布置座椅 校核人机工程学 2 根据确认的三个座标点确认座椅位置 布置座椅和其他相关内饰件的位置和要求 3 确认座椅的功能 市场定位 以及客户对座椅的性能需求 包括色彩设计 主色调 比如说你是根据国标做 还是要进一步符合美规和欧洲标准的要求 等等 4 确认座椅的结构形式 确认座椅面料形式 5 确认座椅造型 6 确认车身数模的配合问题 驾驶员座椅 2 设计驾驶员座椅从人机工程学出发 应满足以下要求 1 安装位置 座椅尺寸外形应以驾驶员操作需求为基准 2 不仅需要有足够的刚度和强度 而且其减压弹簧等刚度设计应和汽车整车震动频率相匹配 应有良好的动静态特性 3 外形设计应和整车设计主调一致 4 不仅考虑舒适性 也应考虑安全性能 5 设计工艺性 驾驶员座椅 3 设计注意事项 1 设计过程之前产品考虑工艺性 不应设计难以加工的结构 2 设计之前 要考虑配套企业提供足够的资料包括配套企业供应零件质量分级表 外装零件装配间隙和公差设定 开发生产零件性能测试计划 大型模具的试模计划和质量管控点等 3 设计产品试制后的可能的缺陷应该从设计本身涉及的尺寸 材料参数的问题出发结合工艺缺陷和工装缺陷进行修正 驾驶员座椅 4 测量基准面人体基准面的定位是由三个互为垂直的轴 铅垂轴 纵轴和横轴 来决定的 矢状面 正中矢状面 冠状面 水平面 眼耳平面 5 测量方向 1 在人体上 下方向上 将上方称为头侧端 将下方称为足侧端 2 在人体左 右方向上 将靠近正中矢状面的方向称为内侧 将远离正中矢状面的方向称为外侧 头侧端 足侧端 6 人体样板尺寸 一 人体样板尺寸 二 7 人体样板尺寸 二 8 侧视方向操作舒适范围 9 前视方向操作舒适范围 10 俯视方向操作舒适范围 11 特定人体站立时的线型图 12 人体在靠背和座垫上最合理的体压分布a 靠背b 座垫 13 驾驶员座椅在车身中的布置 14 踏板 相对于座椅 位置对驾驶员施于踏板上的力影响 15 人体工程学操作范围1 眼点2 肩点3 人体工程学操作范围中心E 4 胯点H 16 用眼椭圆校核转向盘和仪表板的位置 17 乘客座椅设计中的几何参数 客车乘客座椅的几何参数 18 一 设计中H点的位置线 完成设计H点 SgRP 定位 A类车的位置线方程 19 踏板平面角为鞋底与水平面的夹角式中 z为H点到AHP的垂直距离 H30 cm 它反映了容纳驾驶员群体乘坐的座椅高度 踏板平面角 20 H点确定和设计的程序 1 初选踏板AHP PRP点的高度 和地板平面的距离 AHP点的高度根据经验值作为指导 a 建立整车坐标系 地板高度确定 b 确定前轮中心的X和Z轴的坐标 c 初步确定前围防火板的位置 考虑汽车布置空间 当轮系参数确定 发动机总成和传动总成形式确定 确保必要安装和安全控件 防火板的位置就能确定 d 随后确定油门踏板的安装位置 确定初步PRP和AHP点的和安装地板相对高度位置 2 初步确定H30硬点参数 H30和汽车的类型相关 对A类车H30 450mm 轿车H30小些 跑车最小 Suv较大 越野车最大 这是一个经验取值 3 确定踏板平面角A47 21 H点确定和设计的程序 4 确定H点布置工具线绘制1 随后选定95百分位 50百分位 5百分位来确定适意线曲线函数 这样正对不同百分位点有不同的H点到PRP的相对水平距离 当然作为最总设计H点 SgRP 点 我们通常用95百分位人群来标定2 这样我们基本确定了设计H点 SgRP 的在侧视图上和油踏板的相对位置3 确定H点在汽车俯视图方向位置即确定SgRP点的在Y轴上的位置4 最后进行人机界面校核 确定SgRP的修正值 22 H点确定和设计的程序 注意 当然以上设计步骤是设计厂商并不知道座椅参数 座椅设计是在设计H点确定后 并进行适当匹配设计 这种设计给后续带来较大的麻烦 经常表现为座椅设计和原本设计H点的参数有较大差异 但是 当我们有座椅参数 知道座椅安装方式 那么 我们可以确定座椅调节的四角行程 最后最低 最后最高 最前最低 最高最低 而成的四边形 大致呈平行四边形 的形心线 形心线和H点 通常为95 百分位 适意曲线函数在侧视图上的交点可作为最终的设计H点 即 SgRP 点在汽车侧视图上的位置点 最后 汽车设计参考点和车身座椅踏板水平距离 汽车地板平面垂直高度 和汽车车身纵向对称中心水平的距离 进而可建立SgRP点在整车坐标体系的位置 23 眼椭圆在车身视图上的定位 二 眼椭圆在车身视图上的定位 绘制眼椭圆 24 二 眼椭圆在车身视图上的定位 绘制眼椭圆 25 26 二 眼椭圆在车身视图上绘制 绘制眼椭圆 27 三 头廓包络的定位和绘制 ISO3958适用于以下尺寸轿车 1 座椅背靠角在9 33 A40 2 最后H点到锺点的垂直距离127 520 H30 3 H点的水平调节范围130 TL23 4 转向盘直径330 600 W9 5 转向盘倾角10 70 A18 6 转向盘中心到锺点距离66 152 L11 7 转向盘中心到锺点的垂直距离530 838 H17 四 驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定 28 驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定 手伸及界面的形状 29 驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定 汽车驾驶员的手伸及界面 30 手伸界面 曲面表格示范 31 驾驶员室内操作手伸及最大空间界面的确定 与手伸及界面有关的驾驶室内尺寸 32 1 测量驾驶室的以下几项尺寸 图3 36 2 计算综合因子G值 3 计算手伸及界面的基准面HR纵向离踵点的距离d 即4 建立三个正交平面组成的坐标系 基准面HR 驾驶员座椅对称平面以及通过最后H点的水平面 5 测量车辆上欲检验的操作钮件在上述坐标系中的坐标值 6 根据2 中算出的G值及已确定的男女驾驶员比例 从ISO3958标准所制定的表中找到相应的表格 检验驾驶员手伸及界面的步骤 33 座椅设计中的动态参数 图3 24系统幅频特性a 车身加速度 平面度b 座椅垂直位移 车身垂直位移c 座椅加速度 路面不平度 34 座垫的弹性元件和弹性特性 1 将座垫的设计频率避开人体对振动最敏感的4 8Hz区域 但如果座垫设计频率高于8Hz 将会导致弹性元件刚度过大 这样不仅达不到合理的体压分布 而且冲击频率过高 容易使驾驶员疲劳 2 为了避免与车身固有频率1 2 2Hz相重合 如果取低于1Hz的弹性元件 运行中振幅将增大 座垫的静挠度将超过25mm 导致布置上的困难 而且要求匹配较大的阻尼 3 因为振动的传递与所采用的座垫材料有关 所以正确选择弹性元件的材料是非常重要的 35 相对阻尼系数 频率响应函数 频率比 振幅响应 座椅动态特性 36 振动的传递性 1 低频段 z q 略大于1 阻尼比 对这一频段的影响不大 37 2 共振段 z q 出现峰值 将输入位移放大 加大阻尼比 可使共振峰值明显下降 振动传递性 38 2 共振段 z q 出现峰值 将输入位移放大 加大阻尼比 可使共振峰值明显下降 振动传递性 39 头枕 靠背垫 安全带固定点 背靠框架 靠背角度调节 高度调节 座垫 底座 前后移动调节 座面 腰托调节 五 座椅的构成 座垫部 靠背部 40 五 座椅的构成及作用 座垫部部形状维持及强度确保 弹簧支座 41 五 座椅的构成及作用 座椅前后调节装置保证驾驶员的最佳驾驶条件 滑轨总成 导轨 上导轨 下导轨 C形 W形 T形 42 五 滑轨总成 43 座椅的上下调节装置保证驾驶者的最佳驾驶条件 高度调节装置总成 LEVER 旋钮式调节 摇柄式 五 座椅的构成及作用 44 保证BACK部的最佳形状 乘客的位置维持及强度保证 背靠 管状构造 冲压钣金骨架 五 座椅的构成及作用 45 五 座椅的构成及功用 保证驾驶员在长距离驾驶时的腰部舒适度 靠背 靠背调节旋柄 靠背支撑块 腰托 凸轮式 滚筒 鼓 轴式 不可调弹簧支座 46 五 座椅的构成及功用 通过调整的强度 保证乘客的安全 角度调节总成 47 五 调角机构 1 48 五 调角机构 2 49 五 座椅的构成及功用 当受到后方的冲击时 保证乘客的头脑后部的安全 头枕 结构示意 自适应翻转 上下可调 50 弹簧悬置 铰链 发条 五 技术应用 车辆受到后方撞击时 头枕会向乘客头部后上方推出 以防止乘客颈部受伤 增大安全性 后方撞击时上移 51 五 技术应用 DVD头枕 靠背风扇 按摩装置 侧面气囊 座垫风扇 电动导轨 可外置太空记忆棉 52 六 座椅相关法规 尺寸 a b c 座垫 靠背部尺寸要求 座椅间距离要求 CTR e e e HIPPOINT 国家 项目 单位 mm d H点 躯干线 53 254 254 254 170 100 635 65 BUCKET BENCH H REST最上端 H REST最下端 TORSOLINE 宽度要求 头部高度要求 HIPPOINT 国家 项目 单位 mm 高度要求 六 座椅相关法规 尺寸 54 国家 项目 单位 mm 65 a HIPPOINT TORSOLINE DTRL P2 P1 BACKPAN TEST方法1 在BACKPAN上施加P1 38Kgfm 以DTRL为基准 2 P1负荷取消后 在H REST上端往下65mm施加P2负荷 38Kgfm 3 施加P2负荷时 测出H REST上端部和DTRL的距离 a 调节位置 H REST 最上端 SLIDE 最下端 LIFTER 最下端 其他调节器具 设计基准位置 635 六 座椅相关法规 强度 55 国家 项目 TEST方法 评定基准 把H FORM 165 6 8Kg 23 7 0 5Km h速度来冲击时H FROM的减速度不能连续超过3 1000秒以上的80G SEAT调节位置 RECLINER 设计基准 H REST上下位置 最下端 H REST前后位置 设计基准 SLIDE 最后方 LIFTER 最下端 HIPPOINT H FROM 六 座椅相关法规 吸能 56 国家 项目 TEST方法 评定标准 在HIPPOINT瞬间性的往水平方向加38Kgfm的负荷时 可以承受所受到的力 SEAT调节位置 SLIDE 最后方 其他调节器具 设计标准位置 P1 P2 欧洲 韩国 北美 HIPPOINT BACKFRAME 六 座椅相关法规 强度 57 国家 项目 TEST方法 评定基准 在座椅的重量中心 前后方向加SEAT重量20倍的负荷时 可以承受 韩国 北美 STATICTEST 欧洲 用30ms做DYNAMICTEST SEAT调节位置 韩国 北美 受冲击最大的位置 或者前后 上下方向的中间位置 韩国 满足所有SEAT调节位置 北美 P P SEAT重心 SEAT调节位置 欧洲 SLIDE FRT RR MOST RECLINER 设计基准位置 LIFTER 设计基准位置 H REST 最上端LOCK位置 六 座椅相关法规 惯性负荷 58 国家 项目 TEST方法 判定基准 前方向SEAT的情况BACK重量的20倍 后方向SEAT的情况BACK重量的8倍的FORCE加时 LOCK G的解开与否TEST STATICTEST P BACK重心 P SEAT调节位置 北美 RECLINER 设计基准位置 SLIDE RR MOST LIFTER 最上端位置 H REST 最上端位置 六 座椅相关法规 锁止机构强度 59 适用对象 乘用车 MPV Truck 3856kgf以下 BUS 4536kgf以下 适用地点 美国 Tether LowerAnchor 加拿大 TetherAnchorOnly 适用时点 美国 TetherAnchor 00 09 01以后全车种 LowerAnchor 02 09 01以后全车种 加拿大 TetherAnchor 99 09 01以后全车种 判定基准 如上记负荷负荷时T Anchor的任何一个点都不能移动125mm以上 如上记负荷负荷时SFAD2的负荷作用点不能移动125mm以上 TEST方法 T Anchor 利用SFAD1TL方向15 000N负荷or BeltStrap末端的水平面上下20 以内前方向5 300N负荷中选择一种方法就行 L Anchor 利用SFAD2TL方向11 000N负荷and 利用SFAD2WL平面上以75 5 方向加5 000N负荷 15000N 5300N 20 11000N 5000N 75 5 SFAD1