轿车内部人机分析

轿车内部人机分析 何淼 陈久川 河北省廊坊市北华航天工业学院材料系 摘要 本文概述分析轿车车身内部布置 主要讲述了如何确定 H 点以及由此得出的 适宜驾驶位置时的 H 点及 H 点行程 1 1 H 点及 H 点行程 H 点是人体身躯与大腿的连接点 即胯点 Hip point 汽车的实际 H 点 表示驾驶员或乘 员入座后胯点在车身中的实际位置 汽车实际 H 点是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内 尺寸的基准点 是确定眼椭圆在车身中位置的基准点 它的位置还直接影响到驾驶员的手伸及 界面的定位 各种操纵杆件和仪表的布置 转向盘位置的布置 头部的间隙空间和顶盖高度的 确定等许多方面 而在汽车车身总布置阶段的关键步骤就是要确定设计 H 点 所谓设计 H 点 是指在车室内部布置设计时 为了使驾驶员驾驶和乘坐时有舒适的坐姿而确定 H 点位置 在 设计中设计 H 点可以有多个 最后设计 H 点一般为 95th 百分位人体模型按其定位后符合舒适 性要求时的设计 H 点 而最前 H 点是指 5th 百分位人体模型按其定位后符合舒适性要求时的 设计 H 点 最前设计 H 点与最后设计 H 点之间的水平距离即为 H 点行程 1 2 适意 H 点 1 2 1 适意 H 点位置线 适意 H 点是指适意驾驶位置时的 H 点 这些点随 H 点与踵点的高度 H30 和人体百分位的不 同而变化 聚集成线 即为驾驶员适意驾驶位置的 H 点位置线 1 2 2 适意 H 点 Y 坐标确定 根据在轿车整体总布置中所给定的转向盘 Y 坐标 可以得出驾驶员 H 点的 Y 坐标值 原 则上 两者应尽量相同 但由于布置上很难安排得完全相等 会有一定得偏差 一般在 30mm 以内为宜 而为了达到良好的视野 R 点 即最后 H 点 对路面的距离尽可能选择大一点 目前 约为 400 500mm 1 1 3 H 点水平行程的估算 驾驶员 H 点水平行程根据适意坐姿下的 H 点位置线来确定 并以能满足设计预定百分比 的驾驶员使用为原则 即要达到一定适用级 适用级越高 满足面越宽 使用人数百分比越大 一般情形下 90 和 95 的适用级比较常用 尤其是 90 的适用级 其意义为满足第 95 百分 位至第 5 百分位身材驾驶员的需要 1 确定该车车内 H 点高度 H30 2 确定应满足的适用级 90 或 95 3 利用公式计算 H 点的水平行程 根据选定的 H 点的高度以及坐姿角 及 首先可以确定人体的相关数据 然 后利用其进行车身内部布置工作 一般流程设计如下 1 画出地板线 先以水平线代表 2 确定出 H 点的位置 以加速踏板踵点为基准 兼顾座垫 靠背的压缩量 3 将第 95 百分位人体样板的 H 点与刚才确定的 H 点相合 4 按选定的 及 角确定人体尺寸 5 选定 H 点的水平及垂直行程 即座椅的水平及垂直调节量 水平行程范围一般为 100 160mm 垂直行程一般应大于 80mm 6 确定座椅调节至中间位置 最前最高位置以及最后最低位置时的 H 点 7 将第 95 百分位的人体数据的 H 点与图纸上最后 最低位置的 H 点相重合 根据人体 背部曲线形状 靠背压缩量与厚度 确定驾驶舱的最后界限 8 头部空间的高度尺寸确定 由驾驶员或乘员头顶部垂直向上 100 135mm 为车顶内饰 线 车顶厚度一般可取 15 25mm 考虑到驾驶员头顶处的车高并非是车体的最大高度 从而 再增加 20 40mm 作为车体总高的设计参考值 2 头廓包络线的概念及意义 在轿车车身内部布置设计中 人的头部位置是指人体头部的前面 顶部 侧面和后部的位 置 其中头顶和头的后部包括头发 具体形状就用头廓包络线来描述 头廓包络线是由美国汽车工程师协会提出的用于汽车车身内部布置设计的统计性图形工具 它是指不同百分位身材的驾驶员和乘员在乘坐状态下 通过对他们的头部位置轮廓线的位置作 统计分析得到的 图 1 表示由美国汽车工程师协会绘制的平均头廓线的侧视图和后视图 图中 的坐标轴 X Y Z 是头廓线的自身坐标 也就是绘制眼椭圆时所用的自身坐标 即头廓线样 板上的自身坐标系与眼椭圆样板上的自身坐标系是同一个坐标系 另图中尺寸的单位为英寸 2 4 51 9 02 0 73 1 78 2 27 7 2 7 2 ZZ inch 5 ZZ inch 0 22 0 77 0 69 XX inchYY inch 2 53 0 71 图 1 平均头廓线侧视图 左 平均头廓线后视图 右 头廓包络线在汽车整体坐标系中的定位 在车室内部描绘出驾驶员及乘员在乘坐状态时与 车身内部空间设计有关的头部点的轨迹范围 这就使得汽车车室内部布置时 头部空间和车顶 高度的确定变得方便而准确 是一种行之有效的车身内部布置工具 3 手伸及界面 手的操纵范围是车身设计中确定方向盘 综合操纵杆 各种控制按钮 开关键等的必要条 件 在车身内部布置中就用驾驶员手伸及界面来描述这个范围 3 1 驾驶员手伸及界面的概念及作用 汽车驾驶员的手伸及界面是指驾驶员以正常姿势坐在座椅中 身系安全带 右脚支撑于 加速踏板踵点上 一手握住方向盘时另一手所能伸得的最大空间廓面 驾驶室内的一切手操作 钮件 杆件 开关等的位置均应在驾驶员手伸及界面之内 这是汽车车身设计的一条重要原则 驾驶员的手伸及界面是在实验室内手伸及界面测量台上测得的 通过测量原理可得到如图 2 所 示的驾驶员手伸及界面 3 加速 踏板 踵点 最后H点 HR基准面 400 800 700 600 500 400 300 200 100 0 50 400 300 200 100 0 100 200 300 图 2 汽车驾驶员手伸及界面 The hand reach of the car drivers 实践中证明驾驶员手伸及界面的使用 对于布置和检验驾驶室内操作杆件 控制钮件的合 理性和科学性设计 具有重要的参考作用 是汽车车身内部布置中不可缺少的图形设计工具 3 2 影响手伸及界面的各种因素 驾驶员在正常坐姿下 人体布置的 H 点位置直接影响着驾驶员的手伸及界面 另外由于 安全带的约束 踵点的支撑及方向盘的尺寸 倾角和布置位置限制 其最大伸及空间曲面 手 伸及界面一方面与驾驶员自身的伸及能力有关 另一方面还与驾驶室的内部设计尺寸有关 驾驶员的自身伸及能力可以用各种百分位及男女比例加以区别 由于是考虑驾驶员的最大 伸及能力 所以不考虑驾驶员身材和百分位 而只考虑男女驾驶远比例对极限伸及能力的影响 ISO 3958 中考虑了三种男女比例 50 50 75 25 和 90 10 驾驶员内部设计尺寸对手伸及界面的影响需要使用多元统计分析理论来反映 对手伸及界 面有显著影响的驾驶室内部尺寸 包括参考经验的数值范围