微型轿车后备箱人机工程评价

微型轿车后备箱人工程评价杜子学，郭庆祥(重庆交通大学机电工程学院，重庆)摘要：以直立姿态下驾驶员常态采用备胎为例，利用RAMSIS人体模型对轿车数字模型进行人机工程配置，计算驾驶员操作力和不舒适性指标值，并进行人机工程分析。 为了提高评价的科学性，采用模糊综合评价方法分析驾驶员的舒适度，使评价结果更加明确、全面、合理。关键词：轿车后备箱RAMSIS； 人机工程模糊综合评价中图分类编号： TP391.9文献标志编号： a文章编号： 1674-0696(2011)01-0000-00Ergonomic Evaluation to Car Trunk杜子薛，桂青-爱(schoolofmechanicelectronicsautomotiveengineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，China )abstract:thisprepretintroducteametoevaluatetheergonomicanalysis withthepitycalleamethbyuseoframsistocalculatethedriversoperation tforingindinkwheheac正常标准状态， withtheaidoframshumanbodyandcarmodel.andontheotherhand fuzzycomprehensiverationmedissallousetoanalingthedrrivescomfortindextoims关键字：语言参数；语言参数； RAMSIS； ergonomics； fuzzy comprehensive evaluation；简介在新型汽车的开发中，为了获得高效安全的人机系统，保证驾驶员的舒适性，全面地探索客观的评价方法是很重要的。 本文对驾驶员站立姿势用物品进行了舒适性评价，目前国内在汽车开发中对驾驶员的坐姿进行了人机工程学的分析，但关于驾驶员站立姿势的研究还不充分，特别是在短时间内驾驶员处于恶劣环境下的人机工程学的操作性分析还没有明确的标准， 利用RAMSIS软件对某公司新开发的汽车进行立体人体工程学分析，采用模糊综合评价方法进行人体工程学评价。1 .轿车建模使用CATIA V5 R18软件为汽车建立适合人体工程的数学模型。 该轿车是针对中国二三级市场开发的经济型轿车产品。 整体尺寸为4110mm1630mm1450mm，轴距为2400mm，整车和行李箱模型如下图1所示。图1轿车整车的数模收到日期： 2010-11-08； 修订日期： 2010-11-24作者简介：杜子学(1962-)，男，河北邯郸人，教授，博士，主要从事现代汽车设计方法和理论，人机工程学，汽车空气动力学研究。 E-mail: ； 电话023-。fig.1 cars CAD模型2 .驾驶员分析备用轮胎的舒适性和操作力2.1驾驶员人体模型的选择1根据检验项目、产品满意度要求和产品使用对象要求，分别选择第5百分比、第50百分比和第95百分比的RAMSIS中国男性人体模型，驾驶员用后备箱进行人体工程检验分析。 尺寸范围越大，产品的设计就越困难，因此没有考虑女性采用备用轮胎。2.2工作环境利用RAMSIS软件分析驾驶员从汽车行李箱取轮胎的舒适性。 驾驶员的作业环境以站立的姿势从行李箱中取出轮胎，其中轿车行李箱的主要数据如图2所示。图2轿车行李箱相关尺寸fig.2 car中继尺寸2.3操作力分析的原理和结果使用RAMSIS人体模型对轮胎的操作力进行了分析的结果，以最大值100 % (最大力)、持续力15 % (持续力)、容许力60 % (容许力)这3种力的类型以图形形式表示，图3是50百分左手最大值100 %时的操作力的情况同时，其他3种情况下不同百分数的人体操作力的数值简略表示在表1中。 在立位操作中，手臂处于不同角度和不同方位时的推力和拉力不同。 由图4可知，臂的最大推力为肩的方向0，最大张力为肩的下方180。 人体向前臂伸展时，向侧面的推力值略小于向前的推力值。 因此，必须尽量将推拉形式的操作装置配置在有利于发挥最大操作力的方向和位置2 .表1驾驶员操作力的情况tab 1驱动程序操作力人体模型5%人体模型50%人体模型95%人体模型操作力型最大的力量持续力失去忍耐力最大的力量持续力失去忍耐力最大的力量持续力失去忍耐力左手最强(n )最大消极力N148.322.289.0189.228.4113.5194.129.1116.5最大肌力N124.418.774.673.911.144.3支承力N-5.113.019.5-5.113.019.5-5.113.019.5-11.1 -28.2-42.1-11.1 -28.2-42.1-11.1 -28.2-42.125.6-65.4-97.625.6-65.4-97.625.6-65.4-97.6右手最大力(n )最大消极力N184.327.6101.6156.923.594.1121.518.372.9最大肌力N121.818.373.1105.015.86390.613.654.3支承力N-13.3 -34.0-50.8-13.3 -34.0-50.8-13.3 -34.0-50.8-11.1 -28.2-42.1-11.1 -28.2-42.1-11.1 -28.2-42.1-6.6-16.8-25.1-6.6-16.8-25.1-6.6-16.8-25.1当人体处于直立姿势，手臂水平伸展时，一般男性的平均瞬时张力达到689N，手作前后方向运动时，推力小于张力，连续操作的张力约为294N，平均瞬时张力达到1078N。 手作左右方向运动时，拉力小于推力，最大推力达到392N。 根据作业环境的要求，由于采用备用轮胎是短时间行为，因此只考虑最大操作力的要求，即最大(105N )时的操作力，从表1可知，第50百分位的中国男性左手的最大肌力和最大消极力分别为189.2N和87.2N，右手的最大肌力和最大消极力分别为189.2N和87.2N 同样，发现5百分位和95百分位的人体操作力也符合要求。图3左手maximum100%时的50百分比人体模型的操作力状况fig.3 lefthandoperationforceof 50 % humanunderthemax 100 %图4立位臂伸长时操纵力的分布fig.4标准定位unbendarmandoperatingforcedistribution使用图RAMSIS软件配置虚拟模型图6的50个百分比的舒适性图fig.5 layoutmodelbyramsissoftwarefig.6 % bodycomfortdiagram表2驾驶员采用备用轮胎不同百分比舒适性的简化表tab2differentbodyofcomfortsimplifiedtable各百分位人体模型五百分位人体模型50瓷砖人体模型95瓷砖人体模型舒适性整体的不快感疲劳度不舒服身体部位不舒服力部肩背部屁股左腿右脚左臂右臂3.13.03.2健康指数脊柱健康指数2.4舒适性分析的原理和结果3RAMSIS虚拟模型使用轿车行李箱的轮胎姿势如图5所示。 轿车的数字模拟数据较大，为了提高计算速度，只留下轿车的行李箱和一些侧面数字模拟，隐藏轿车的其他部分。 使用RAMSIS舒适度分析工具分析人体模型的轮胎舒适度并以图形形式显示其结果，图6是50的舒适度图，其中用户能够清楚地看到代表驾驶员舒适度指标的数值。 用同样的方法可以得到其他百分位数的数值，简化如表2。由表2可知，第5、50、95百分位男性人体模型的各不适性指标值在很大范围内，只有颈部、臀部在容许范围内。 但是，驾驶员的立身取样用备用轮胎的状态是在严酷的环境下操作且短时间的行为，仅靠软件来评价驾驶员的舒适性是不够的。 因此，本文采用模糊评价法进一步评价驾驶员的舒适性。3 .驾驶员采取备胎舒适性模糊综合评价3.1模糊综合评价基本原理模糊综合评判分为单级模糊评判和多级模糊综合评判法，多级模糊综合评判法多用于解决复杂问题。 考虑到舒适性的影响因素复杂，对驾驶员采用备胎舒适性评价，采用二次模糊综合评价模型。 二级模糊综合评判模型的依据基本原理是将许多要考虑的因素分为两层，保证各层含有较少的影响因素，首先评价第一层的因素，根据第一层的评价结果综合评价第二层。 因此，根据二级模糊综合模糊评价的基本原理，驾驶员将轮胎舒适性评价分为2层：一层对驾驶员舒适性进行第95位、第50位及第5位男性驾驶员进行综合评价4 .舒适度的模糊综合评判必须确定反映舒适度的评价集、要素集、权重集和成员函数。3.1.1要素组件在第一级评估中，立体舒适度的要素集由人体的每个舒适度指标值组成，从而可确定其子要素集为X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X1，其中x1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X1 X11依次表示疲劳度、不舒适度、力部舒适度、肩部舒适度、背部舒适度、臀部舒适度、左腿舒适度、右腿舒适度、左臂舒适度、右臂舒适度以及脊柱健康的二级评价中，因为要素组由人体的不同百分数构成，所以要素组能够确定为五百分数、五百分数、五百分数、五百分数。3.1.2评估套件评价者可以对评价对象进行的各种评价结果的集合即评价集合。 立姿舒适性的评价集中v=优好的好的坏的厉害。 其中“优”表示立姿舒适性最佳，“良好”表示接受立姿状态，“差”表示立姿状态不舒服，需要部分改进设计的“差”表示舒适性差，需要完全修改设计。 在RAMSIS中，不愉快评价标度排名为8级，其中8级是最不愉快的级别。 由于不舒适度指标变量用Xi表示，并且评估集具有四个等级，因此对于X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9和X10的子元素评估区间， 0，2 =优选， 2，4 =良好， 4，6 =差优选， 6，8 =差； 脊柱健康指数，该指标变量的评价区间为 0，4 =优， 4，6 =良好， 6，7 =差， 7，8 =差5。3.1.3隶属函数在实集的范围内，成员函数一般有小型、中间型、大型6三种。 而且，隶属函数必须表现因素变化对舒适性的影响。 因为仅在相邻类的结果之间存在判定歧义，所以在其他评估区间，成员资格采用常数0或者1。 因此，在舒适性的评价模型中，采用半梯形分布的偏小型和偏大型隶属函数进行了计算。 这样，指标值越大，舒适度越差隶属函数得到如下(1)(2)3.1.4二级元素权重的确定给各要素赋予相应的权重具有