乘用车仪表台设计流程分析及造型设计开题报告

开题报告文献综述11研究的背景和意义随着汽车的逐渐普及，越来越多的汽车走进了千家万户。随着人们对汽车内饰要求的提高，仪表盘盘的美化视觉也逐步纳入了人们的视线。仪表盘作为汽车在行驶过程中必备的工作状态显示仪器，除了能正常工作以外，如果有一个美好舒适的视觉外观，人们在行驶的过程中也会有一个愉悦的心情1。如果汽车仪表盘设计得令驾驶员不适，则很容易会让驾驶员产生焦虑、烦躁等不良情绪。影响驾驶过程。如果汽车仪表盘设计有缺陷，则有个可能导致交通事故的发生。所以汽车仪表盘的研究依然是重要而有价值的。就现今的汽车仪表盘发展状态来看，数字化的视觉表达方式正在与传统的视觉表达方式相互融合。在汽车仪表盘行业中，传统指针式视觉表达方式依然占有主流地位，主要是行业发展的时间比较长，技术也比较成熟。但是，出于对人的安全性、效率和宜人性等更高阶段的考虑上，传统仪表盘仍然是有待发展的阶段。再者，仪表盘数字化也融入到主流汽车仪表盘的行业中2。依据现在的科技时代背景，多重功能复合使得汽车仪表盘设计领域的考察需要向更高层次探索。首先，我们先来了解一下汽车仪表盘的发展历史。从一百多年前汽车仪表盘的诞生到现在，汽车仪表盘不断发展变革3。汽车仪表盘的发展正朝着多元化的方向前进。由于科技的更新，仪表盘显示方式也逐步发生改变，越来越多的汽车仪表盘选择了电子液晶显示技术，这种技术不仅可以让数字式仪表盘和刻度式仪表盘可以相互转换，也可以同时增加更多功能，可以显示图形、文字、符号、以及实况模拟等4。使得汽车仪表盘更加智能化，人机交互更加宜人。通过了解汽车仪表盘发展的过程，可以分析出整个汽车仪表盘发展的脉络。从最开始的器械机芯式仪表盘到电器式仪表盘再到现如今电子式仪表盘向全数字式仪表盘的变革，除了汽车仪表盘的精准性得到大幅度提高，在显示方式、仪表盘造型、色彩区分等许多领域都有了更多进步5。安全性、高效性和宜人性的考虑让汽车仪表盘设计从过去到现在再到未来都不断在朝前发展。其次，我们再来谈一下美好舒适的仪表盘给人们带的视觉效果。人类是通过感官来认知世界的。一般情况下，在人类认知客观世界的五大感官之中，视觉是人们认知接受信息的主要渠道，属于感觉的一种6。视觉通过感觉器官、神经传入系统和感觉中枢传达信息。适宜刺激、适应现象和换能作用是整个视觉传达发生的动作。这些动作发生在眼部、视觉神经和视觉中枢。光线通过眼部的折光系统在视网膜内部成像，视网膜上的感光细胞受到光线刺激后把光信号转化为化学信号，以神经冲动形成生物电信号再传达给视觉中枢。视觉中枢将信息复杂整合，形成最后的视觉信息7。由人眼的视觉心理分析可知，变化幅度较大，细节越丰富的区域越是容易引起人的注意，而平坦的区域则不容易引起人的注意。以汽车驾驶员为例来分析人的视觉范围人的头部与车身处于相对静止状态，人的眼睛可以自由移动，信息收集的精准程度目光所处的位置相关8。视野人的眼睛观看正前方时所能看见的空间范围，用角度来表示。当人的头部和两眼处于轻松状态保持不动，眼睛所注视的状态称为直接视野。此时头部与眼睛轴线夹角为105110，人的视线在水平线之下约2530。人的眼动视野是指头部不动眼睛注视目标事物时的视角范围。眼动视野的最佳角度范围是水平方向左右各30，垂直方向水平线下555。观察视野是指轻松状态下身体不动，头部和眼睛可自由转动所见事物时的视角范围。观察视野的最佳角度范围是水平方向左右各55，垂直方向水平线上50，下65。仰视俯视时，颈部可转动角度为459。视觉距离指眼睛到所观察事物之间的距离。视觉的最佳距离是380MM760MM之间，在这个范围内调整被观察物体的大小都可以找到最佳的距离10。在人的视野范围之内，人对不同视觉信息接收区域也不同，这需要对人体的视觉维度有更细致的划分。人的大脑对文字、数字、字母识别与人对图像、色彩等识别所运用视觉区域都有所不同11。当人阅读文字和字母数字时，这种视觉行为属于精细作业范畴。需要用到视野范畴的特优区，需要视线精准定位，才能获得信息。这种视觉行为需要人集中注意力同时环境稳定性要求很高，所以容易导致人的疲劳12。图形则相对处在视觉视野的最优区域，被试允许与画面产生微小角度，信息的复杂程度也低于文字类，可以减轻视觉注意程度缓解视觉疲劳。人眼在进行视汽车驾驶过程中人的视觉处于动态的环境下，从客观生理学角度分析，动态环境下，人的视觉会有所改变。接下来，我们再来了解一下如何设计美好舒适的仪表盘。纵观汽车仪表发展脉络，我们不难找出汽车仪表从诞生起到现如今在技术方面发生的重大变革。汽车仪表盘中的仪表一般由压力表、转速表、车速里程表、电流电压表、燃油表、温度表、发动机工作小时表及时钟等选择组合而成13。基本的几大主仪表加上各种提示灯和提示符就构成了驾驶员前方的仪表系统，仪表系统的作用是让驾驶者集中管理汽车各种部件状态，统一驾驶员信息的平台。提高操作者的效率，保障行车安全14。汽车行驶过程中各部件得到充分发挥，行动位置准确，减少偏差，保证人员生命财产安全。从人机工程学角度分析，汽车仪表需要具备以下几种认知功能1读数用功能是指仪表提供观看者准确清晰的数值的功能。2检查用功能是指仪表提供观看者系统所示参数状态与正常值状态的偏差情况。这种功能可以不提供当下的参数值，只需要显示出偏差范围即可。3警戒用功能是指用仪表来让观看者了解汽车某机能所处的状态范围，一般这种功能仪表会指示出正常区、警戒区和危险区三种范围，三个部之间有明显的色彩区分15。从近两年发展变化来看，汽车仪表设计越来越倾向结合两种显示认读模式的优势，演变出模拟数字双显示的组合仪表形式。另外，随着液晶技术的成熟，动态显示界面让汽车仪表的信息表达更加多元化。这种屏幕技术下的界面视觉显示与以往实体仪表显示不同，屏幕的分辨率不断提高让虚拟显示更加清晰和真实，使得视觉信息符号和文字的设计需要比原来更加精致。信息的显示数量和信息显示的复杂程度都有更多增长空间。汽车仪表的视觉显示部分需要更好的配合智能化系统趋势发展的需求。所以，汽车仪表的显示系统应朝着多重功能显示的模式发展，要将不同信息分类显示给驾驶者，同时信息的数量应控制在驾驶者合理的视觉生理范围，满足人体信息接收能力。驾驶员在驾驶汽车过程当中，信息的来源80是通过视觉传达，这些信息几乎都是动态显示的，动态的视觉模式则增加了人收集信息和处理信息的难度。在驾驶过程需要驾驶员眼睛、大脑和肢体相互配合16。在这个环节中眼睛传达的信息越快越准清晰，肢体反应就会越快，出现事故的可能就会大大降低。尤其是在紧急情况，这种微小的时间差显得尤为关键。所以一个设计美观舒适的仪表盘，从某种程度上来讲，它的功能不仅仅具是美观舒适的效果了，有时候也可以减少安全事故的发生。仪表台因其得天独厚的空间位置，使越来越多的操作功能分布于其中，除反映车辆行驶基本状态的仪表外，对风口、音响、空调、灯光等的控制也给予行车以更多的安全和驾驶乐趣。因此，在汽车中，仪表台是非常独特的集安全性、功能性、舒适性和装饰性于一体的部件。首先，它需要有一定的刚性以支撑其所附的零件在高速和振动的状态下保证正常工作；同时又需要有较好的吸能性使其在发生意外时减少外力对正、副驾驶员的冲击。随着人们对车的理解越来越超出其功能本身，对伸手可及、举目必望的仪表板，其手感、皮纹、色泽、色调也逐渐成为评判整车层级的重要标准之一。12国内外发展趋势近年来，随着社会经济的快速发展，我国居民购买汽车的能力和车的保有量也呈现出一个快速增长的趋势。各汽车生产企业所面临的市场竞争也日渐激烈。因此，为了进一步提高自身的市场竞争能力，汽车生产和销售企业不仅在配套服务、营销策略和售后等方面改进服务质量，提升品牌价值。汽车的制造和设计工艺也逐步成为产品差异化研究的主要方向，且主要表现为汽车的品牌形象和个性化的设计两个方面。汽车仪表台是汽车设计和生产工艺中的重要环节，也是一个集舒适性、装饰性、功能性和安全性等功能于一体的核心部件，通过汽车仪表台的优化设计，能够进一步提高其整车的质量、造型和品位，并具有较高的应用研究和实践的价值17。近年来，镁合金压铸（以下简称镁压铸）的汽车零部件在欧美日等发达国家汽车工业中的应用出现了持续快速增长势头，如仅19962000年全球用于汽车零部件的镁量平均每年递增15以上。目前镁的主要应用领域是镁铝合金，如按这一发展速度进入21世纪，镁压铸结构件将成为镁最主要的应用领域。镁压铸的快速增长主要是由欧美地区发达国家汽车工业面临要求汽车重量轻、油耗少、环保的挑战而促成的。德国奥迪公司于20世纪80年代研制成功第一个镁压铸仪表板并应用于V8型奥迪轿车中。由于AM系列镁合金有很高的伸长率，奥迪公司用该系列合金研制成一种一片式轻型压铸结构件，用于安装汽车速度表，收音机及储物盒，该部件在冲击试验中只能被撞弯而不会被撞断，表现出良好的抗冲击性能，而其重量则大大轻于原来的钢结构件，例如奥迪V8型轿车的镁压铸仪表板重量仅为43KG。采用一片式压铸件的仪表板还可省去原来用钢结构件时所必需的许多零部件。由于其显著的优点，这一新设计现已被欧美汽车工业界普遍采用。已采用这类镁压铸仪表板的有通用奔驰、克莱斯勒、菲亚特阿尔法等汽车公司。目前至少有20款以上车型正在采用或研制这类镁压铸仪表板。正在使用的最大款型为重量达15KG的通用汽车“G”型前卫车上的仪表板。如今全世界采用这类结构件的汽车超过300万辆。MERIDIAN公司在这一领域卓有成就，其产品的主要客户之一就是美国通用汽车公司。这一领域目前的发展趋势是部件的表面积变大，集成更多的功能并且单位价格下降。可以从发展趋势来看，基于塑料、钢等材料的仪表板将被镁合金压铸结构件取代。参考文献1杜天旭,谢林柏仪器仪表的发展历程及趋势J重庆文理学院学报（自然科学版）,2009,2841081122姜学俭汽车仪表未来发展动向J黑龙江科技信息,2007,22293黄正权我国汽车仪表行业特性分析J重型汽车,2009,0228314马勇基于眼动分析的汽车驾驶员视觉搜索模式研究D长安大学,20065郭应时交通环境及驾驶经验对驾驶员眼动和工作负荷影响的研究D长安大学,20096MICHAELLNELSONASURVEYOFREVERSEENGINEERINGANDPROGRAMCOMPREHENSIONJODUCS511SOFTWAREENGINEERINGSURVER,1996,65697TILLYSRTHECANONICALACTIVITIESOFREVERSEENGINEERINGCANNALSOFSOFTWAREENGINEERING,200092492718袁望洪,陈向葵,谢涛,等总体工程的研究与发展J计算机科学199926571779林秉华,马金学,王士子等最新汽车设计实用手册黑龙江人民出版社,200510周永泰中国汽车覆盖件模具的新发展中国机械与金属，2005，61311郑完富,钟龙平,陈建清等汽车数字仪表盘图形界面显示研究J厦门大学学报（自然科学版）,2009612王鹏峰,许昌仪表用步进电机驱动方式的研究J工业控制计算机,20091013胡立教,陈军,毛恩荣拖拉机驾驶室的人机工程学设计J拖拉机与农用运输车,2009414张明魁,饶锡新,钟春华总体工程与曲面重构技术J现代制造工程,20060415田竹友,简斌总体工程中数据的处理J北京机械工业学院学报,20040216金涛反求工程中三坐标机与CAD/CAM系统的数据交换J机电工程,20000317吴海波,王凤艳,轿车总布置设计中人机工程应用的初步探讨J汽车技术,200402开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）21研究的问题主要是对CAD软件总体设计汽车仪表台进行研究和分析，熟悉总体设计汽车仪表台的设计流程，并具体的总体设计一个汽车仪表台，收集大量的相关资料，熟悉汽车仪表台的成型原理和加工工艺，结合当今的一些主导思想，分析仪表台的发展趋势，作