车身总布置学科培训教程

1、汽车设计自动化整车布置孙建兵/Jackie. Sun汽车设计顾问PLMCC 亚太区©UGS Corp. 2005. All rights reserved.简介 NX General Packaging 是一整套汽车内部布置的先进设计 软件。它为汽车设计工程师提供了设计向导，加快汽车 内部布置的设计，并能评价此设计是否符合SAE 标准或 地方法规。 2 © UGS Corp. 2005. All rights reserved. 人机工程在车身布置上的应用©UGS Corp. 2005. All rights reserved.车身设计人体工程学f车身设计人机工程

2、学的基本内容，主要表现为：f通过测量、统计、分析人体的尺寸，在进行车身内部布置设计时并以此为依据，确定车内的有效空间以及各部件、总成（座椅、仪表板、方向盘等）的布置位置和尺寸关系;通过对人体生理结构的研究，以使座椅设计以及人体坐姿符合人体乘坐舒适性要求;根据人体操纵范围和操纵力的测定，确定各操纵装置的布置和作用力大小，以使人体操纵时自然、迅速、准确、轻便，并降低操纵疲劳强度;通过对人眼的视觉特性、视野效果的研究、试验，校核驾驶员的信息系统，以保证驾驶员获得正确的驾驶信息;根据人体的运动学，研究汽车碰撞时对人体的合理保护，正确确定安全带的铰接点位置和对人体的约束力;研究振动时对乘坐舒适性的影响;

3、研究人体上下车的方便，以确定车门的开口部位与尺寸;根据人体的生理要求，合理确定并布置空调系统;研究人的心理特性和要求，设计一个舒适、美观、轻松的环境。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.ffffff6车身室内布置设计f车身室内布置设计的基本要求：f空间宽敞、乘坐舒适和视野广阔，即尺寸性、舒适性和视野性的要求f在车身设计中应以人体工程学研究的基础内容人体尺寸、人体生理结构和视觉特性为依据，着手进行布置设计，最终使室内设计达到以人体为中心的三个整车协调：fff操作纵件位置布置协调，以确定驾驶位置;车内空间尺寸的协调，以达到最有效的利用;整车的人车视野

4、协调，使其具有最佳视觉效果。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.人体尺寸f人体尺寸决定了人体所占据的几何空间大小和人体的活动范围，是确定车身室内有效空间和进行内饰布置的主要依据。百分位ff指人体身高分布值的百分位，即对于身高的某一百分位分布值，则表示身高小于此值的人数占的百分率，并将此身高分布值定义为对应于这一百分位的人体标准身高。车身设计中一般采用5女性、90%男性、95%男性三种百分位的人体尺寸，分别代表矮小身材、平均身材和高大身材的人体尺寸，另外也可以使用其他国家人体尺寸。H点设计用人体模型尺寸为95%中国男性人体尺寸（如果有特殊原因，可以

5、使用他国人体尺寸），其他人体尺寸均用于校核使用。ff©UGS Corp. 2005. All rights reserved.人机工程SAE相关标准©UGS Corp. 2005. All rights reserved.乘员布置Occupant Layout©UGS Corp. 2005. All rights reserved.汽车驾驶室乘坐舒适性校核一般流程©UGS Corp. 2005. All rights reserved.H点测量工具fH点人体模型是一种用来确定汽车车身的实际H点位置的人体模型。H点人体模型由背部板、座板部、小腿部及足部等构

6、成。我国H点人体模型各部合计重量为63公斤。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.H点的位置线f对于A类车的驾驶员H点的位置线可以通过H点的水平行程X与H点离踵点的高度Z（H30）之间的关系加以表达：Xi=ki+miZ-niz2其中：ki、mi、ni与第I百分位驾驶员相应的常数。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.人体的布置与“设计的H点”f设计的H点f车身室内的布置就是指利用H点设计工具在车身布置图上进行安放，从而确定出设计的H点的位置，并以此位置代表人体的布置及乘坐的位置。选择适宜的人体样板，包括

7、百分位和比例等。画出加速踏板位置，地板线（先以水平线代表），确定出踵点位置。一般是将人体的脚跟置于加速踏板上，脚跟与踏板支点保持接触，即为踵点。但有时脚的前部置于加速踏板上，脚要与踏板支点分享，这时定义脚要的着地点为踵点位置。此外，确定踵点时要考虑地毯的厚度和压缩量。设计中将加速踏板上距离踵点200mm的点定义为踏点。以踵点为人体布置基准，分别将95、50%和5%百分位的人体样板按选定的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。依据布置好的人体样板位置，从样板上的H点确定出人体布置的设计H点位置。这样，就得到了分别对应地95%、50%和5三种百分位人体布

8、置的设计H点位置H95、H50和H5点。确定出这些点是室内布置设计的首要工作。以H95和H5点的水平距离和垂直距离选定座椅的水平及垂直调节量。以95%百分位人体样板和H95%点位置画出人体布置的轮廓形状曲线，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。由于人体的布置设计决定了空间大小，在人体的布置时必须考虑室内的长和高等设计指标，协调空间大小和驾驶姿势的关系。比较三种百分位人体布置和各关节角度变化和坐姿位置变化的情况，确定各H点位置和座椅调节行程是否合适。分析在加速踏板的全程运动中，人体姿势的变化情况。画出三种百分位人体布置的腿部轮廓线，供设计伸腿空间。后排座人体布置方法与上

9、述类似，中是一般布置95%百分位人体即可，着重考虑搁脚位置、姿势和16腿空间。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.f设计步骤fffffffffHip Point Design Tool-步骤©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hip Point Design Tool-步骤Leg Length values (only for Leg Length type Other) input range is250 mm to 550 mm.©UGS Corp. 2005. All rights

10、reserved.Hip Point Design Tool-可以使用电子表格来输入参数©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hip Point Design Tool-创建相关的特征©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.2D Manikin-Hip Point（H点）Class A:H-point heights (H30H70-H8) Less than 405mmClass B:H-Point heights(H3

11、0H70-H8) between 405 and 530mm©UGS Corp. 2005. All rights reserved.2D Manikin-Heel Point（踵点）Class A:H-point heights (H30H70-H8) Less than 405mmClass B:H-Point heights(H30H70-H8) between 405 and 530mm©UGS Corp. 2005. All rights reserved.2D Manikin-Steering wheel center（转向盘中心）©UGS Corp.

12、 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.舒适驾驶姿势下的人体合理角度范围Triangular Methods德国汽车工程协会（VDA）推荐的舒适姿态©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Seat Lines-座位线座位线向导在汽车设计的早期创建水平座位的移动轨迹，作为设计工具，它能很方便根据建议的座位线来确定调节高度，作为校核工具。它执行有关驾驶员可调座位的SAE J1516 和J1517标准；©UGS Corp. 2005. All rig

13、hts reserved.Seat Lines-座位线输入参数：踏板中心点（PRP）;座椅R点（SGRP）;踵点（AHP）。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Seat Belt Anchorage安全带锚点该子模块用来确定安全带限制系统的锚接点安装区域。J383Motor Vehicle seat belt Anchorages-Design RecommendationsJ1369Provisions for Installation of child res

14、traint tether Straps国标对应的标准：GB 1416793安全带安装固定点©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Seat Belt Anchorage安全带锚点©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hand Reach手伸及界面手伸及界面是根据人体模型的确定产生驾驶员左手的可伸及面，用来验证仪表板开关等的布置合理性。SAEJ287Driver Hand reach ControlISO 3958:1996等同于SAEJ287©UGS Corp. 2005. All right

15、s reserved.操纵件及按钮布置流程©UGS Corp. 2005. All rights reserved.标准适用范围©UGS Corp. 2005. All rights reserved.伸及界面创建具体步骤f具体步骤如下：f测量出欲检验汽车驾驶室的以下几项尺寸：HZ，D，WX，WZ，与手伸及界面有关的驾驶室尺寸；根据标准中给出的驾驶室尺寸综合因子G的计算公式算出G值。G=0.0018HZ-0.0197+0.0027D+0.0106-0.0011WX+0.0024WZ+0.0027-3.0853ff按下述公式算出手伸及界面前后方向上基准面HR离踵点的距离d，确

16、定该基准面的位置：d=786-99G（mm）用以下三个正交平面组成坐标系。这三个正交平面是基准面HR、驾驶员坐椅对称平面以及通过最后H点的水平面。根据算出的G值及已确定的男女驾驶员比值，查出相应标准中相应的表格中的数值，做出相应的手伸及界面。ff©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Hand Reach手伸及界面©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse-Eye Ellipse, Head Contour and EEC Vision Points(眼椭圆，头部包络体及EEC视点)眼椭圆向

17、导以图形的形式表示了不同比例驾驶员人群的眼睛位置，它是仪表盘视野校核、挡风玻璃视野区域校核以及汽车视镜检测所必需的。同时可以创建对应的头部包络体及EEC视点适用标准：Eyellipses：SAEJ941 Sep 2002, Jun 1997and Oct1985Head contours: SAEJ1052 Aug02 and Apr 97EEC Vision Points (V,P and E): EEC 77/649参考标准：SAEJ1100 Motor Vehicle DimensionsGB1156294驾驶员前方视野要求及测量方法©UGS Corp. 2005. All r

18、ights reserved.Eyellipse眼椭圆眼椭圆确定程序，CLASS Afff决定座椅参数A19,W20,H30决定H8和L6决定t值根据产品的有无离合器的百分比，如果有50%或更大，有离合器设置t=1，否则t=0确定眼椭圆中心，查表分别构建左右眼椭圆将眼椭圆X轴向下倾斜ff©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse眼椭圆Neck Pivot (P) PointsLocate these points relative to the cyclopean (mid-eye) eyellipse centroid©U

19、GS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse眼椭圆©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Head Contour头部包络体人体头部包络线为不同百分位的驾驶员和成员在乘坐状态下，其头部位置轮廓线的包络线。f头部间隙是通过测量车身室内顶表面或凸起面的标准切点到头部位置包络的切线间的距离而得到的。在设计中应根据头部位置包络线确定最小头部间隙。f©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC Vision PointsEEC视点©UGS Corp. 2005.

20、 All rights reserved.EEC Vision PointsEEC视点©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse-Eye Ellipse, Head Contour and EEC Vision Points(眼椭圆)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Eyellipse-Eye Ellipse, Head Contour and EEC Vision Points(眼椭圆)©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©U

21、GS Corp. 2005. All rights reserved.视野校核 52 © UGS Corp. 2005. All rights reserved. DEFINE CHARACTERISTICOBSTRUCTED AREAfTHE CHARACTERISTIC OBSTRUCTED AREA IS THE BINOCULARLY OBSTRUCTED AREA FOR THE LEFT AND RIGHT EYELLIPSE CENTROIDS. POINT 'C' IS FOUND USING A SIGHT LINE FROM THE MID-EYE

22、LLIPSECENTROID THROUGH THE CENTER TOP OF THE STEERING WHEEL©UGS Corp. 2005. All rights reserved.DEFINE POINT "C“& DEFINE THE CLOSED CURVE ON THE DISPLAY SURFACEfTHE POINTS WHERE LINES TANGENT TO THE MID-EYELLIPSE AND THROUGH THE CENTER TOP OF THE STEERING WHEEL INTERSECT THE DISPLAY SU

23、RFACEDEFINE A CLOSED CURVE ON THE SURFACE©UGS Corp. 2005. All rights reserved.DEFINE BINOCULARLYOBSTRUCTED AREASfTHE BINOCULAR OBSTRUCTION AREA FOR EACH POINT ON THE CURVE IS FOUND BY POSITIONING THE CHARACTERISTICOBSTRUCTED AREA WITH POINT 'C' AT THE POINT ON THE CURVE. ANENVELOPE CAN

24、BE DEFINED THAT CONTAINS ALL THE OBSTRUCTIONS.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Defining Areas Obstructed by theSteering Wheel Hub and SpokesfTHE BINOCULAR OBSTRUCTION AREA DUE TO THE STEERING WHEEL HUB AND SPOKES IS FOUND USING AS EYE POINTS, THE POINTS WHERE LINES FROM THE CENTER OF THE HU

25、B ARETANGENT TO THE BOTTOM OF THE LEFT AND RIGHT EYELLIPSES©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Define the Unobstructed AreasAREAS OUTSIDE THOSE WHICH CONTAIN ALL THE BINOCULARLY OBSTRUCTED AREAS ARE SEEN BY EVERYONE WITHIN THESELECTED POPULATION©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©U

26、GS Corp. 2005. All rights reserved.Windshield Vision Zones挡风玻璃视区Parameter（参数）¾Eye ellipse（眼椭圆）¾Windshield profile（风窗外形）¾Wiper system（雨刮器）挡风玻璃视野区域向导能校验挡风玻璃和雨刮器系统是否满足已有的标准, 此功能以图示的形式表示出雨刮器实际刮到的区域，同时可在汽车前挡风玻璃上产生SAE (美国) 和EEC (欧洲) 两个标准所定义的视野区域，其中SAE产生A、B、C三个区域，EEC产生A、B两个区域，并根据SAE和EEC标准作检测

27、。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.SAE眼椭圆法©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC眼点法A区©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC眼点法B区©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Direct Field of View直接视野 直接视野向导可进行早期的驾驶员视野角的研究。用户可 通过定义眼睛和头的转动角度或通

28、过指定视野窗口来限制 视野区域，视野区域依赖于眼点或眼椭圆，它同时考虑了 汽车类型和驾驶员人群百分比。它的检测校核功能确保视 野角在可接受范围内。 65 © UGS Corp. 2005. All rights reserved. 眼睛转动范围f眼睛可以关于E点转动的范围：向左向右最大30°，向上最在45°，向下最大65度眼睛自然转动的范围：直视，向上、向下、向左、向右15°©UGS Corp. 2005. All rights reserved.f66头部转动范围ff视线和眼点可绕着颈部旋转点（NECK PIVOTP 点），最大转角为向左或向

29、右60度头部自然转动范围：向左或右45°©UGS Corp. 2005. All rights reserved.67视野范围（SAE-J985）©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.A Pillar ObstructionA柱障目角根据相关标准对于A柱双目障碍角的规定，在眼椭圆确定的前提下，输入A柱的三维模型或者二维截面形状，进行A柱双目障碍角的计算和校验。©UGS Corp. 2005. All rights reserved.SA

30、EAPPROXIMATING THEOBSTRUCTION ANGLE FROM A-PILLARS©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EECA柱测量©UGS Corp. 2005. All rights reserved.Mirror Certification汽车视镜检测汽车视镜检测向导能分析内外侧视镜及后视镜的视野。模块以数字信息和视野几何的形式描述后视镜是否满足所对应的下列检测标准:美国和加拿大标准FMVSS III 和CMVSS III日本Article 44/TRIAS 29/TRIAS 39欧洲71/127 EEC 和EC

31、E R46.01沙特阿拉伯和海湾国家SSA 770/771 GS421/422澳大利亚ADR 14/02©UGS Corp. 2005. All rights reserved.73测量标准内后视镜外后视镜©UGS Corp. 2005. All rights reserved.EEC汽车视镜检测外后视镜内后视镜©UGS Corp. 2005. All rights reserved.©UGS Corp. 2005. All rights reserved.后视镜的布置设计ff尽量减小后视镜对前方视野的影响;根据人眼和人体头部的自然转动角度，后视镜的布置位置在水平方向上应位于从直前视线起向左、右夹角均为60°的范围