第三章_人机工程布置与车室尺寸设计

1、课件制作：陈子龙2015年3月第三章作业空间设计与车室尺寸设计作业空间范围作业空间设计的原则3作业空间设计3工作座椅的静态舒适性设计原理工作台设计3车辆驾驶室的作业空间31 12 23 34 45 56 6返回总目录返回总目录第第 3章目录章目录 人操纵机器时所需要的活动空间，加上机人操纵机器时所需要的活动空间，加上机器、设备、工具、用具、被加工对象所占有器、设备、工具、用具、被加工对象所占有的空间的总和，称为作业空间。的空间的总和，称为作业空间。 作业空间设计的内容作业空间设计的内容: : 空间布置空间布置 座椅设计座椅设计 工作台设计工作台设计 (1)(1)环境设计环境设计 3.1 3.1

2、 作业空间设计的原则作业空间设计的原则 4作业空间设计的人机工程学原则(1) (1) 作业空间设计必须从人的要求出发，保证人的作业空间设计必须从人的要求出发，保证人的安全、健康、舒适、方便。安全、健康、舒适、方便。 (2) (2) 从客观条件的实际出发，处理好安全、健康、从客观条件的实际出发，处理好安全、健康、舒适、高效、经济诸方面的关系。舒适、高效、经济诸方面的关系。(3) (3) 根据人体生物力学、人体解剖学和生理学的特根据人体生物力学、人体解剖学和生理学的特性性, ,合理布置操纵装置和显示装置。合理布置操纵装置和显示装置。3.1 3.1 作业空间设计的原则作业空间设计的原则 (4) (4

3、) 按照操纵装置和显示装置的重要程度进行布置。按照操纵装置和显示装置的重要程度进行布置。(5) (5) 按操纵装置的使用频率和操作顺序进行恰当布置。按操纵装置的使用频率和操作顺序进行恰当布置。(6) (6) 按操纵装置和显示装置的功能，将功能相同或相互按操纵装置和显示装置的功能，将功能相同或相互联系的装置布置在一起，以利于操作者进行操和观察。联系的装置布置在一起，以利于操作者进行操和观察。(7) (7) 作业面的布置要考虑人的最适宜的作业姿势、操作作业面的布置要考虑人的最适宜的作业姿势、操作动作及动作范围。动作及动作范围。(8) (8) 注意安全及人流、物流的合理组织。注意安全及人流、物流的合

4、理组织。3.1 3.1 作业空间设计的原则作业空间设计的原则 6作业中常用的作业姿势有坐姿、立姿、坐作业中常用的作业姿势有坐姿、立姿、坐- -立姿。立姿。 设计作业空间时，必须考虑人体尺寸的约束条件，设计作业空间时，必须考虑人体尺寸的约束条件，以我国成年男性第以我国成年男性第 95 95 百分位身高为基准，女性约为男百分位身高为基准，女性约为男性的性的 0.9346 0.9346 倍。倍。 作业空间设计时，人体测量的静态数据作业空间设计时，人体测量的静态数据( (结构尺寸结构尺寸) )与动态数据与动态数据( (功能尺寸功能尺寸) )都有用处。都有用处。 对大多数设计而言，因为要考虑身体各部位的

5、关联对大多数设计而言，因为要考虑身体各部位的关联与影响，所以必须基于功能尺寸作出设计。与影响，所以必须基于功能尺寸作出设计。 利用人体测量数据时，数据必须充分反映设计对象利用人体测量数据时，数据必须充分反映设计对象的使用者群体的特征。的使用者群体的特征。 3.1 3.1 作业空间设计的原则作业空间设计的原则 运用人体测量数据的步骤要点(1)(1)确定对于设计至为重要的人体尺度确定对于设计至为重要的人体尺度 ( (如座椅设计如座椅设计中，人的坐高、大腿长等中，人的坐高、大腿长等) )。 (2)(2)确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围。尺度

6、范围。(3)(3)确定数据运用准则：个体设计准则、可调设计准确定数据运用准则：个体设计准则、可调设计准则、平均设计原则则、平均设计原则。3.1 3.1 作业空间设计的原则作业空间设计的原则 近身作业范围 操作者坐姿或立姿进行作业时，手和脚在水平面和垂操作者坐姿或立姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所能触及的运动轨迹范围，称为作业范围。作业范直面内所能触及的运动轨迹范围，称为作业范围。作业范围是构成作业空间的主要部分，它有平面作业范围和空间围是构成作业空间的主要部分，它有平面作业范围和空间作业范围之分。作业范围之分。 当需要连续和较长时间操作、需要精确而细致操作、当需要连续和较长时间操作、需

7、要精确而细致操作、需要手足并用操作时，宜采用坐姿。如车辆、飞机驾驶员需要手足并用操作时，宜采用坐姿。如车辆、飞机驾驶员的操作。的操作。 坐姿近身作业范围是指作业者在坐姿操作时，其四肢坐姿近身作业范围是指作业者在坐姿操作时，其四肢所及范围的静态尺寸和动态尺寸。所及范围的静态尺寸和动态尺寸。回到本章目录3.2 3.2 作业空间范围作业空间范围汽车驾驶员手伸及界面的空间曲面回到本章目录3.1 3.1 作业空间设计的原则作业空间设计的原则 第 5 百分位的人体坐姿抓握尺度范围:男性 650 mm，女性 580 mm。3.2 3.2 作业空间范围作业空间范围手在水平平面内的作业范围3.2 3.2 作业空

8、间范围作业空间范围男子坐姿操作时手和脚在垂直平面内的最优作业范围 正常的脚作业空间范围位于身体前侧、座高以下正常的脚作业空间范围位于身体前侧、座高以下的区域，其舒适的作业范围取决于身体尺寸与动作的的区域，其舒适的作业范围取决于身体尺寸与动作的性质。性质。3.2 3.2 作业空间范围作业空间范围手的空间作业范围（每格代表152 mm） 坐姿操作时手的空间作业范围如图所示，图中圆弧实线表示正常作业范坐姿操作时手的空间作业范围如图所示，图中圆弧实线表示正常作业范围，圆弧虚线表示最大作业范围，阴影线表示右手的最优作业范围。围，圆弧虚线表示最大作业范围，阴影线表示右手的最优作业范围。3.2 3.2 作业

9、空间范围作业空间范围(1)(1)作业空间布置的总则作业空间布置的总则 a. a. 重要性原则重要性原则 b. b. 使用频率原则使用频率原则 c. c. 功能原则功能原则 d. d. 使用顺序原则使用顺序原则 进行系统中各元件布置时，不可能只遵循一个原则进行系统中各元件布置时，不可能只遵循一个原则。通常，重要性原则和使用频率原则主要用于作业场所。通常，重要性原则和使用频率原则主要用于作业场所内元件的区域定位，而使用顺序原则和功能原则侧重于内元件的区域定位，而使用顺序原则和功能原则侧重于某一区城内各元件的布置。某一区城内各元件的布置。 3.3 3.3 作业空间设计作业空间设计 选择何种原则布置，

10、往往是根据理性判断来确定，没有选择何种原则布置，往往是根据理性判断来确定，没有很多经验可供借鉴。在上述四种原则都可以使用的情况下，很多经验可供借鉴。在上述四种原则都可以使用的情况下，按使用顺序原则布置元件，执行时间最短。按使用顺序原则布置元件，执行时间最短。面板布置原则与作业执行时间的关系3.3 3.3 作业空间设计作业空间设计 人体上肢的最舒适作业区间是一个梯形区。人体上肢的最舒适作业区间是一个梯形区。 作业面高度直接影响人体上臂的工作姿势。作业面太低，使得作业面高度直接影响人体上臂的工作姿势。作业面太低，使得背部过分前屈；作业面太高，则须抬高肩部，超过其自然松弛位置，背部过分前屈；作业面太

11、高，则须抬高肩部，超过其自然松弛位置，引起肩部、颈部疲劳。引起肩部、颈部疲劳。 坐姿作业面高度如果能设计成可调的，操作者就可根据自身的坐姿作业面高度如果能设计成可调的，操作者就可根据自身的条件调节至合适的位置。条件调节至合适的位置。 作业面的高度在肘部以下作业面的高度在肘部以下 5050100 mm100 mm，可使肩部自然下垂，小，可使肩部自然下垂，小臂接近水平。臂接近水平。 通常将作业面高度设计成固定的，而将座椅设计成可调的，以通常将作业面高度设计成固定的，而将座椅设计成可调的，以调节人与作业面的相对高度。坐姿作业时调节人与作业面的相对高度。坐姿作业时, , 操作者的腿部和脚操作者的腿部和

12、脚 腿部也应有足够的自由活动空间腿部也应有足够的自由活动空间, , 腿的最小活动空间应为人的腿的最小活动空间应为人的第第 95 95 百分位的臀部宽度值百分位的臀部宽度值, , 最小深度应为人的第最小深度应为人的第 95 95 百分位的膝百分位的膝- -臀间距值。臀间距值。坐姿作业空间设计坐姿作业空间设计3.3 3.3 作业空间设计作业空间设计 坐姿上肢的最舒适作业区3.3 3.3 作业空间设计作业空间设计典型的作业空间设计典型的作业空间设计立姿作业空间设计 一般而言，人站立工作时较舒适的工作高度比站立时肘高低50100mm 我国男性站立时的平均肘高为1020mm，女性为960mm 对男性较合

13、适的站立时的工作高度应为920970mm，女性为860910mm典型的作业空间设计典型的作业空间设计立姿作业空间设计 站立工作时工作台的高度与工作的性质密切相关 精密的工作要求工作面距离眼睛近一些，以改善视力 而重体力劳动则倾向较低的工作面，以便于手部用力工作台是包含操纵装置和显示装置的作业单元工作台是包含操纵装置和显示装置的作业单元, , 主要用于以监控为目的之作业场所。主要用于以监控为目的之作业场所。 工作台设计的关键任务是将操纵装置与显示装置布工作台设计的关键任务是将操纵装置与显示装置布置在操作者的正常作业空间范围内置在操作者的正常作业空间范围内, , 保证操作者方便而保证操作者方便而舒

14、适地观察和操作舒适地观察和操作, , 并为操作者长时间作业提供舒适稳并为操作者长时间作业提供舒适稳定的坐姿。定的坐姿。回到本章目录3.4 3.4 工作台设计工作台设计 有的情况下有的情况下, , 在操作者的前侧上方也有作业区在操作者的前侧上方也有作业区, , 那种那种工作台同样必须保证所有的区域都在操作者可视可及范工作台同样必须保证所有的区域都在操作者可视可及范围之内。围之内。 工作台的整体尺寸按面板上的操纵装置、显示装置工作台的整体尺寸按面板上的操纵装置、显示装置的布置以及人体测量数据而定。的布置以及人体测量数据而定。3.4 3.4 工作台设计工作台设计一种推荐的工作台作业面布置区域（依据第

15、 2.5 百分位的女性操作者的人体测量数据得出）3.4 3.4 工作台设计工作台设计汽车内部空间布置基础汽车内部空间布置基础23硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸1. 布置硬点 硬点是对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键基准；这些基准在总布置方案确定之后就固定下来，不能够随便改动 经过整车、底盘和人机工程学布置之后，就得到了一些作为造型设计输入的硬点，造型设计中必须严格遵守硬点所限定的尺寸和形状24硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸1. 布置硬点 常用的硬点25硬点名称含义C/LO（Centerline of Occupant）乘员在指定乘坐位置的y向中心线Cowl Point即发动机罩C点，是

16、汽车中心线处，发动机罩的最高点DLO（Daylight Opening）在布置图上，用于定义风窗透光区域边界的线Deck Point即后备箱D点，是汽车中心线处，后备箱的最高点Depressed Floor Covering地板覆盖物（如地毯）上，受到载荷之后的表面位置Undepressed Floor Covering地板覆盖物上表面没有任何载荷作用时的位置Designated Seating Position汽车制造商指定的乘员乘坐位置Front of Dash驾驶员中心线处，前围板最前端的垂直切线位置Normal Top of Frame-Truck货车车架上平面位置Cargo Floo

17、r承载货物的表面位置SgRP乘员乘坐基准点Hp：胯点，也称为H点：躯干与大腿的关节点； Sp：肩点，上臂与肩的关节点； Kp：膝点，大腿与小腿的关节点； Ap：踝点，小腿与脚的关节点； AHp：踵点，脚跟的着地点。2022-1-4硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸汽车实际H点：三维人体模型按规定的步骤安放于汽车座椅中时，人体模型上左右两H点标记连接线的中点。它表示人体在汽车上的实际位置。它是汽车内饰布置人机工程布置设计的基准点R点：座椅调整至正常驾驶位置范围的最后、最下时的胯点。是整车内饰布置设计的开始点。 2022-1-4硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸R点和H点的区别2022-1-4座椅参考点(R)

18、:座椅参考点是指座椅上的一个设计参考点，它是座椅制造厂规定的设计基准点。考虑到座椅的所有调节形式（水平垂直和倾斜），座椅参考点确定了在正常驾驶或乘坐时座椅的最后位置。它表征了当第95 百分位的人体模型按规定摆放在座椅上时，实际H 点应与座椅参考点R相重合. R点是主机厂给的座椅在调节到最后最下时两个胯部之间连线的中点，座椅以此点作为设计参考点，因此它是固定点。而H点是相对于座椅制造商来说的，H点也是两跨之间连线中点，但它是运动的他们实际做好座椅后，H点有一个平行四边形的运动范围，只有在最后和最下位置时才与R点重合。而实际上制作出来的座椅不可能完全重合，所以需要用工具测量一下，允许有一个误差范围

19、。硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸30注意事项：注意事项：1、踏板参考点与踵点的相对关系：踏板参考点（PRP）与踵点（AHP）的连线在Y方向上的投影长度为200mm，且与踏板在踏板参考点处相切。在Y方向上当BOF点与PRP点重合时，若脚模型与地板中通道发生干涉，则将脚模型沿Y方向平移至与地板中通道刚好不发生干涉的位置。2、踝角的定义：踝角是指小腿线与裸脚线的夹角，而不是小腿线与踏板平面的夹角，裸脚线与地板平面成6.5的夹角，为AHP点向上32.7mm的点与AHP向前286.9mm的点的连线。6.2.3 硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸2. 硬点尺寸 硬点尺寸硬点尺寸指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内

20、部空间，以满足使用要求的空间尺寸31硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸3. SAE J1100硬点尺寸 硬点尺寸代号采用前缀+数字+后缀的形式表示 后缀用“-1”、“-2”形式表示该尺寸为第一排、第二排，等等，依此类推32前缀LWHATL、THPL、PW、PHS、V含义长度尺寸宽度尺寸高度尺寸角度尺寸H点位置和行程的长度、高度尺寸踏板布置尺寸面积和容积尺寸编号199100199200299400599含义内部尺寸外部尺寸行李箱尺寸货车、厢式货车和运动车尺寸332022-1-4上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.字母含义W车辆横向宽度，或Y向距离L

21、车辆纵向长度，或X向距离H车辆垂直方向高度，或Z向距离A角度PW与踏板相关联尺寸宽度PL与踏板相关联尺寸长度PH与踏板相关联尺寸高度TL定义H点位置和行程的长度表1-字母前缀含义表Back342022-1-4上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.字母含义TH定义H点位置和行程的高度PD乘客范围S表面尺寸测量SW与座椅相关联的宽度SL与座椅相关联的长度SH与座椅相关联的高度V体积指标表1续-字母前缀含义表Back352022-1-4数字范围尺寸类型199内饰100199外饰200299车厢部分400599卡车、箱体车和SUV等特殊尺寸表2-数字

22、范围含义（通用）362022-1-4后缀指定座椅位置-1（前排）以驾驶员座椅设计位置相关-2（第二排）以第二排外侧的乘客座椅设计位置相关尺寸-3（第三排）以第三排外侧的乘客座椅设计位置相关-4（第四排）以第四排外侧的乘客座椅设计位置相关尺寸-5（第五排）以第五排外侧的乘客座椅位置相关尺寸外饰后缀前后位置-1（前）在车辆前部测量尺寸-2（后）在车辆后部测量尺寸表3-后缀的含义372022-1-43.SAE部分尺寸介绍 长 度 宽 度 高 度 角 度硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸3. SAE J1100硬点尺寸室内尺寸138代号含义代号含义L31SgRP点x坐标H14眼椭圆上缘到内后视镜下缘垂直距离

23、W20SgRP点y坐标H17转向盘中心到AHP的垂直距离H70SgRP点z坐标H30SgRP到AHP或FRP的垂直距离L8AHP点x坐标H35后视图上，头廓包络线垂直移动到与顶盖零件接触时，头廓包络线中心移动的距离W8AHP点y坐标H41头廓包络线到顶盖的最小距离H8AHP点z坐标H56乘员中心面内，D点到地板的距离L1PRP点x坐标H61SgRP沿后8线到头顶线的距离加上102mmW1PRP点y坐标H74转向盘中心y平面内，转向盘到未受压座垫距离H1PRP点z坐标A18转向盘倾角硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸3. SAE J1100硬点尺寸室内尺寸239代号含义代号含义L98FRP点x坐标A1

24、9H点调节轨迹倾角H98FRP点z坐标A27座垫倾角W7转向盘中心y坐标A40H点装置躯干角，用以表示座椅靠背角L3乘员最小乘坐空间。与座垫相切的水平面内，前后排靠背的水平最小距离A42H点装置躯干线与大腿线的夹角L6PRP到转向盘中心距离A44H点装置大腿线与小腿线的夹角L7转向盘后边缘到躯干线的最小距离A46H点装置小腿线与裸足底线的夹角L11转向盘中心到AHP的水平距离A47踏板平面倾角L18前排入口足部间隙A48地板平面与水平面夹角L22转向盘中心y平面内转向盘下缘到靠背最小距离A57H点装置大腿线与水平面夹角硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸3. SAE J1100硬点尺寸室内尺寸340代

25、号含义代号含义L34加速踏板自由状态时，踝关节点到SgRP的距离加上254mmA60乘员中心面内，95th百分位眼椭圆最高点到风窗开口最高点连线与水平面夹角L38驾驶员头部（头廓包络线）到前风窗及其附件的最小距离A61乘员中心面内，95th百分位眼椭圆最低点到风窗开口最低点连线与水平面夹角L39最后排乘客头部（头廓包络线）到后窗内饰的最小距离PW7PRP到驾驶员中心面y方向距离L48后排膝关节K点到前座椅靠背最小距离PW8PRP到制动踏板中心面y方向距离L50相邻前后SgRP间水平距离PW9PRP到离合器踏板中心面y方向距离L51乘客踵点位于FRP时，其踝关节到SgRP距离加上254mmPH3

26、0 PRP到AHP垂直距离L53SgRP到AHP水平距离TL23 正常驾驶时H点水平调节行程硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸3. SAE J1100硬点尺寸室内尺寸441代号含义代号含义L81腰部支撑量TH17 H点垂直调节行程W3过SgRP的x平面上， SgRP上方254mm到腰线高度范围内左右车门间最小距离H11车门入口高度W5SgRP下方25mm到上方76mm高度范围内，SgRP前后各76mm范围内，左右车门内表面最小距离H13转向盘下边缘到大腿线最小距离W9后视图上转向盘最大直径W31过SgRP的x平面上， 肘靠上方30mm处左右车门间最小距离W27过侧视头廓包络线最高点x平面内，头廓包络

27、线自其对称线和y-y定位线交点斜向上30方向移动到遇到障碍物时的距离W35过侧视头廓包络线最高点的x平面内，头廓包络线后视图的最小水平向外方向移动量硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸3. SAE J1100硬点尺寸 外部尺寸42代号含义代号含义L101轴距L128前轮心x坐标L103车长H114罩点z坐标L104前悬H138后备箱D点z坐标L105后悬H101车高L114前轮中心线到SgRP的水平距离H156最小离地间隙W101 轮距A106接 近 角 （ A 1 0 6 - 1 ） 或 离 去 角（A106-2）W103 车宽A121前、后风窗倾角L125发动机罩C点x坐标A122侧窗倾角L127

28、后轮心x坐标A147纵向通过角硬点和硬点尺寸硬点和硬点尺寸汽车公司设计的车型要用一系列硬点尺寸来体现43TL23TH17L50L53H30W3-1W3-2A18奥迪A6193369408332671427141522奥迪100216368388372891442140621.4捷达223497358332281365134227.5H61-1/mmH61-2/mmL101/mmL103/mmW101-1/mmW101-2/mmW103/mmH101/mm奥迪A6999960285048861540156918101451奥迪100962954268747921476148318141421捷达

29、9679462471438514641446169514242022-1-4452022-1-4尺寸含义L34驾驶员加速右腿腿部空间，未踩加速踏板状态下右腿脚踝转动中心到H点的距离加254mmL38头部空间，在座椅位置中心线截面上，95人体模型头椭圆到水平方向上最低点的距离L50相邻两排座椅H点在X方向上的距离L51后排乘客腿部空间，在脚后跟放置在地板参考点，鞋底贴紧地板的情况下脚踝转动中心到H点的距离加254mm长度12022-1-4尺寸含义H5座椅H点到地面的高度H11车身内前排高度H15进口高度（过座椅H点与竖直方向成15度角方向上的进出性高度）H61头部空间（通过H点与竖直方向成8度角

30、的直线上H点到顶棚的距离+102mm)H69后排出口高度H100整车高度高度 H69 后排出口高度测量方法： 后排座椅H点所在平面向上移动483mm与门密封条框线交点P1，通过P1与YZ平面平行的平面在水平方向向前254mm切门密封条框线得到最低点到座椅H点所在平面的距离即为H69 H61 头部空间测量方法： 在通过座椅H点与竖直方向成8度角的直线上座椅H点到顶棚的距离再加上102mm2022-1-4尺寸含义W3肩部空间（在腰线范围区域内的最小宽度）W5臀部空间（在座椅H点区域内的最小宽度）W20座椅H点的Y轴坐标W27斜头部空间W31肘部空间W101轮距W103车宽后排乘客截面前排乘客截面宽

31、度尺寸含义A40靠背角A121挡风玻璃倾角角度2022-1-42022-1-4汽车分类汽车分类美国对汽车的分类 美国汽车工程师学会（SAE）标准根据驾驶员乘坐空间尺寸的差异将汽车分为A、B两大类 A、B类车乘坐空间尺寸范围55汽车类别H30-1 / mmTH17 / mmTL23 / mmW9 / mmA40-1 / （）A类1274050501001004505601118汽车分类汽车分类2. 美国对汽车的分类 A类汽车：类汽车：主要指乘用车，包括 轿车 旅行车 多功能车（MPV） 轻型货车 B类汽车主要是商用车，包括 中、重型货车 大客车562022-1-4 汽车室内空间设计需要考虑哪些人

32、体包络尺寸？头廓包络面头廓包络生成原理将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆轮廓上半部分运动，平均头廓线随之平动，描绘出的各个位置平均头廓线的包络就是头廓包络线3.6.1头廓包络线头廓包络线 通过对人的头部尺寸进行测量和统计，SAE制定了平均头廓线，来描述侧视和后视方向头廓的平均尺寸591. 头廓包络面的尺寸头廓包络面的尺寸 行程可调节座椅的情况603.6.1头廓包络线头廓包络线A类车头廓包络类车头廓包络1. 头廓包络面的尺寸头廓包络面的尺寸 行程不可调节座椅的情况61A类车头廓包络类车头廓包络2. 头廓包络面的定位头廓包络面的定位1）头廓包络面倾角 适合A类车、行程可调节座椅的头廓包络面只在侧视

33、图有向前下方12的倾角，其它视图方向的倾角为零。对于固定座椅，在各个视图方向倾角均为零62A类车头廓包络类车头廓包络2. 头廓包络面的定位头廓包络面的定位 头廓包络面中心位置（行程可调节座椅）63664mm0.587 60.17630 12.520638mm30chcchXLHtXYWZHZTL23Xh / mmZh / mm13390.652.613389.545.9085.442.0和头部相关的几个尺寸要求 1.H61 头部空间 2.W27 斜头部空间 3.L38 前额到遮阳板间隙1. H612. W273. L38头廓包络的应用头廓包络的应用头廓包络的应用头廓包络的应用当作出头廓包络之后

34、，参照对标尺寸H61，并选择合适的L38、H41、L39等尺寸，就能够将头部空间和顶盖不同部位的高度确定下来65H41头廓包络线到顶盖的最小距离L38驾驶员头部（头廓包络线）到前风窗及其附件的最小距离L39最后排乘客头部（头廓包络线）到后窗内饰的最小距离 L38 额头到遮阳板板间隙测量方法： 在座椅位置中心线截面上，95人体模型头椭圆到水平方向上最低点 的距离（最低点的寻找可以用水平直线去切顶棚上的饰板，饰条等）头廓包络的应用头廓包络的应用 在后视图上选择合适的W27、W35和H35等尺寸，就能够将宽度方向顶盖不同部位的高度确定下来 这样就为造型和结构设计提供了依据和要求67H35后视图上，头

35、廓包络线垂直移动到与顶盖零件接触时，头廓包络线中心移动的距离W27过侧视头廓包络线最高点x平面内，头廓包络线自其对称线和y-y定位线交点斜向上30方向移动到遇到障碍物时的距离W35过侧视头廓包络线最高点的x平面内，头廓包络线后视图的最小水平向外方向移动量 W27 斜头部空间 测量方法：95%人体模型头椭圆沿斜向上向外30度方向移动到触碰顶内饰位置所走过的距离驾驶员膝部包络线的生成驾驶员膝部包络线的生成 左右膝部包络线分别为两条圆弧。左膝部包络线（离合器踏板）的圆弧半径为103.25mm。右膝部包络线（加速踏板）的圆弧半径为113.25mm69驾驶员膝部包络线的定位驾驶员膝部包络线的定位 驾驶员

36、膝部包络线定位步骤 确定定位基准线和定位基准点； 确定驾驶员男女比例；1. 利用公式计算出膝部包络线圆心的位置70 L48 膝部空间测量方法：在座椅H两侧127mm范围内，膝关节转动中心到座椅靠背的最小距离减去51mm。如果膝关节转动中心和座椅靠背干涉，则该值为负数。3.6.3 驾驶员胃部包络线的生成驾驶员胃部包络线的生成 驾驶员胃部包络线对于确定转向盘与驾驶员座椅之间的空间尺寸，以及确定座椅安全带结构方案具有重要参考作用。它被拟合为一圆弧，半径为157.45mm72驾驶员胃部包络线的定位驾驶员胃部包络线的定位 定位公式驾驶员男女比例为50:50时 驾驶员男女比例为75:25时 驾驶员男女比例

37、为90:10时73乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计 乘员空间布置最主要的依据是人体尺寸 对于驾驶空间，由于目标驾驶员群体中个体尺寸的差异，要求乘坐和操纵件必须具有一定的调节范围，才能适应群体中的大多数驾驶员驾驶和乘坐要求74乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计 常见有四种调节方式75固定点座椅调节转向盘调节踏板调节踏板水平190120垂直10H点水平70190垂直80转向盘水平70120垂直8095眼点水平2080210垂直12030130踏板/转向盘水平190垂直10乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置1）加速踏板与人体操纵姿

38、势 加速踏板布置必须考虑长时间操作的舒适性 加速踏板未踩下时，踝关节角度A46不小于87，踩到底后A46不大于10576乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置1）加速踏板与人体操纵姿势 应该使驾驶员的拇趾点（BOF）踩在踏板中心位置；为此，需要计算踏平面角度和踏板中心高度7724778.960.15(30)0.0173(30)AHH乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置1）加速踏板与人体操纵姿势 踏板表面的倾斜角度参照踏平面角来确定，使驾驶员鞋底脚掌处很好地与踏板表面贴合 必须分析不同百分位驾驶员下肢的舒适性，尤其要考虑女性驾驶员穿高跟鞋

39、驾驶的情况78乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置2）制动和离合踏板布置 制动和离合踏板的位置可参照加速踏板位置进行布置 通常制动踏板和加速踏板表面错开一定距离796.3.1 乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置2）制动和离合踏板布置 确定所有，包括离合踏板与驾驶员中心线的距离、制动踏板与驾驶员中心线的距离、以及制动踏板与加速踏板之间间距806.3.1 乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置2）制动和离合踏板布置 踏板侧向的位置 轿车：应保证踏板中心线之间的距离在100150mm之间 商用车：还应使制动和离

40、合踏板到转向柱外壳之间有足够的间隙，以保证驾驶员的鞋距离转向柱外壳仍有少许空间81乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计1. 踏板布置3）踏板行程和踏板力 踏板行程的确定应该保证在踏板踩下后，踝关节角始终处于78105的舒适范围内 行车过程中由于频繁踩踏，加速踏板要求操纵轻便 在保证操纵轻便的同时，也要保持一定的力反馈，即：保持合适的操纵力梯度82乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置 乘员座椅布置通过确定不同百分位乘员设计H点位置来实现 驾驶员座椅： 确定设计H点的位置和行程 确定合理的设计H点调节方式和调节轨迹83乘员空间布置和人机界面设计乘

41、员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置1）适宜乘坐姿势 人体乘坐的舒适程度与坐姿关节角度有关。舒适关节角度通常因车型而异84乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置1）适宜乘坐姿势 不同类型汽车，驾驶室地板高度和驾驶室高度不同，驾驶员乘坐姿态也要与之相适应85乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置2）驾驶员设计H点布置 座椅调节行程主要包括三种：两向调节行程、四向调节行程和六向调节行程86乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置2）驾驶员设计H点布置 对于具有两向H点调节行程的座椅，正常驾驶

42、时有两个重要的设计H点位置：最前位置和最后位置87乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置2）驾驶员设计H点布置 轿车：为保证驾驶员乘坐区域能容纳95%驾驶员乘坐，应以95th百分位男子设计H点作为正常驾驶时最后H点，以5th百分位女子设计H点作为正常驾驶时最前H点88乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置2）驾驶员设计H点布置 设计H点调节范围（包括水平调节量TL23和垂直调节量TH17）根据5th百分位女子和95th百分位男子设计H点位置确定 座椅调节机构设计需参照设计H点调节轨迹，其调节范围应大于正常驾驶时设计H点调节范围

43、896.3.1 乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计2. 驾驶员H点布置2）驾驶员设计H点布置 对于具有四向H点调节行程的座椅，正常驾驶的设计H点调节行程需要根据四个设计H点位置确定： 最前最高位置 最前最低位置 最后最高位置 最后最低位置 六向调节行程座椅主要用于一些高级轿车上，其调节行程需要根据六个设计H点位置确定90 座椅调节形式91乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置 转向盘布置包括 确定中心位置及调节范围 确定倾角 确定轮缘直径 合理地布置转向盘对于改善驾驶员操纵姿势、减小操舵力，从而降低疲劳程度具有重要意义92乘员空间布置和人机界面设

44、计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置1）转向盘位置 要保证转向盘与仪表板和驾驶员之间的距离合适 转向盘轮缘到驾驶员躯干的最小距离不宜小于250mm；足够的转向盘与躯干间隙是安全的重要保证 转向盘前后位置在保证与驾驶员之间安全距离的情况下，还要保证驾驶员打转向时的伸及性 转向盘高度的确定要考虑驾驶员上肢的舒适性 太高会造成“端胳膊”的感觉，容易加快疲劳 太低则容易与腿干涉（尤其是操作制动或离合踏板时）93乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置1）转向盘位置 由于不同身材驾驶员乘坐位置和肢体尺寸的离散性，上述要求不容易对于大多数人都满足，因此，转向盘位置一般设

45、计成可调节的，使得大多数人都能够通过调节获得舒适的转向盘操作位置94乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置2）转向盘倾角 转向盘倾角（A18）的选定应该使转向盘轮缘所在平面尽量与驾驶员观察仪表时的接近视线垂直，以获得最佳的仪表视野；还要与手部抓握轴线的方向相适应95乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置2）转向盘倾角 为获得较大的操作力，转向盘倾角A18取较大的值，但最大转速减小了。应该根据汽车的使用情况合理选择转向盘倾角96乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置3）转向盘尺寸 轿车转向盘直径通常小于45

46、0mm。太小则操纵不稳定，且影响仪表视野；太大则会浪费布置空间 现代轿车和很多商用车都装有转向助力装置，不必采用加大直径的办法来减小操舵力。 转向盘轮缘截面应尽量采用圆形，直径取1928mm为宜97乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计3. 转向盘布置 最终所确定的转向盘中心位置、倾角和转向盘直径，是通过反复进行驾驶员人体、座椅、转向盘布置和位置校核后得到的98乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计4. 仪表板布置 仪表板是汽车操纵控制与显示的集中部位，是汽车的操纵中心和信息传递中心，随时反映汽车的运行状态和接受驾驶员操控；它还是车室内部最引人注目的装饰部件 仪表板

47、布置必须以驾驶员为中心，满足驾驶员对视野、操纵和空间的要求99乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计4. 仪表板布置1）仪表板主断面设计 仪表板高度 制约因素高个驾驶员腿部空间矮小驾驶员前方下视野 作前方下视野控制线Ld，使仪表板上方最高点和转向盘轮缘都低于下视野线Ld100乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计4. 仪表板布置1）仪表板主断面设计 仪表视野 作辅助线L1、L2、L3 仪表盘应布置在L1 和L2之间，L3 应平分L1、L2 之间的空间101乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计4. 仪表板布置1）仪表板主断面设计 仪表观察距离 L3与水

48、平面的夹角应该在30范围内 仪表盘平面到眼椭圆中心的距离应该在650760mm之间选取，对于普通家庭轿车，建议取为710mm左右102乘员空间布置和人机界面设计乘员空间布置和人机界面设计4. 仪表板布置1）仪表板主断面设计 仪表平面角度 仪表盘平面要有恰当的倾角 仪表盘平面与直线L3 的夹角一般控制在9010范围内103脊柱的构造 坐姿状态下，支撑身体的坐姿状态下，支撑身体的是脊柱、盆骨、腿和脚。脊柱是脊柱、盆骨、腿和脚。脊柱是人体的主要支柱，由是人体的主要支柱，由 24 24 节节椎骨以及椎骨以及 5 5 块骶骨块骶骨( (已连成一已连成一体体) )和和 4 4 块尾骨块尾骨( (已连成一体

49、已连成一体) )连结组成连结组成。3.5 3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理人体在各种不同姿势下的腰椎弯曲形状曲线曲线 B B 表示人体松弛侧卧表示人体松弛侧卧时，脊柱呈自然弯曲状态时，脊柱呈自然弯曲状态；曲线曲线 C C 是最接近人体脊柱是最接近人体脊柱自然弯曲状态的坐姿；自然弯曲状态的坐姿；曲线曲线 F F 是当人体的躯干与是当人体的躯干与大腿的夹角呈大腿的夹角呈 9090时情形时情形，此时脊柱严重变形，椎，此时脊柱严重变形，椎间盘上的压力不能正常分间盘上的压力不能正常分布。布。 3.5 3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 因此，

50、欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然弯曲形态因此，欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然弯曲形态, , 躯干与大腿之间必须有大约躯干与大腿之间必须有大约 135135的夹角的夹角, , 并且座椅的设并且座椅的设计应使坐者的腰部有适当的支撑计应使坐者的腰部有适当的支撑, , 以使腰曲弧形自然弯曲以使腰曲弧形自然弯曲, , 腰背肌肉处于放松状态。腰背肌肉处于放松状态。 人坐着时人坐着时, , 大腿和上身的重量必须由座椅来支承。人大腿和上身的重量必须由座椅来支承。人体结构在骨盆下面有两块圆骨，称为坐骨结节。这两块小体结构在骨盆下面有两块圆骨，称为坐骨结节。这两块小面积能够支持大部分上身的重量。面积能够支持大部

51、分上身的重量。 覆盖在它们外面的皮肤能获得丰富的动脉血液供应，覆盖在它们外面的皮肤能获得丰富的动脉血液供应，就象脚底一样；而在臀部的边缘部分，血液循环则大不一就象脚底一样；而在臀部的边缘部分，血液循环则大不一样，在这部分静脉较多样，在这部分静脉较多( (包含较少的氧包含较少的氧) )；当人坐着的时候，；当人坐着的时候，覆盖着坐骨结节的皮肤能够更好地经受住持久的压力。覆盖着坐骨结节的皮肤能够更好地经受住持久的压力。3.5 3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理使股骨处于正常位置的平坦座面3.5 3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 座面上的臀

52、部压力分布应是：在坐骨结节处最大座面上的臀部压力分布应是：在坐骨结节处最大, , 由由此向外此向外, ,压力逐渐减小压力逐渐减小, ,直至与座面前缘接触的大腿下部直至与座面前缘接触的大腿下部, ,压压力为最小。力为最小。 不同用途的座椅不同用途的座椅, , 两点支承的作用不一样。两点支承的作用不一样。 休息用的座椅休息用的座椅, , 体、腿夹角较大体、腿夹角较大 ( ( 舒适角度约为舒适角度约为 115115), ), 坐着时身体向后倾斜坐着时身体向后倾斜, , 只要肩胛部分支承稳靠只要肩胛部分支承稳靠, , 没有腰靠也能得到舒适的坐姿没有腰靠也能得到舒适的坐姿, , 因此是以肩靠起主要作用。

53、因此是以肩靠起主要作用。 一般操作用座椅一般操作用座椅, , 由于操作的要求由于操作的要求, , 身体需要略向前身体需要略向前倾倾, ,肩胛骨部分几乎接触不到靠背肩胛骨部分几乎接触不到靠背, , 因此因此, ,只有腰靠起支承只有腰靠起支承作用作用, , 一般无需设置肩靠。一般无需设置肩靠。3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 腰靠支承是使背疼和疲劳减到最腰靠支承是使背疼和疲劳减到最轻的主要措施轻的主要措施。 腿的主动脉紧靠着大腿下表面和腿的主动脉紧靠着大腿下表面和膝盖的后面膝盖的后面, , 在这个部位上，任何持在这个部位上，任何持续的压力都会给人造成极端的不舒适续的

54、压力都会给人造成极端的不舒适和肿胀感觉。借助于适当减短座深、和肿胀感觉。借助于适当减短座深、把座垫前缘修圆和采用较软的泡沫塑把座垫前缘修圆和采用较软的泡沫塑料座垫等措施可防止发生这种情况。料座垫等措施可防止发生这种情况。 正确的坐姿应当是支持脊柱使之正确的坐姿应当是支持脊柱使之逼近这一自然弯曲弧形。逼近这一自然弯曲弧形。 脊柱支持在正常弯曲弧形3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理斗形座面将股骨推向上方，使股骨处于受载状态3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 为了使操作者脚踩着地板，同时上身为了使操作者脚踩着地板，同时上身靠在靠背上舒适地进

55、行操作靠在靠背上舒适地进行操作, , 地板搁脚地板搁脚的部位应当朝前上方倾斜的部位应当朝前上方倾斜, ,与水平面的夹与水平面的夹角约为角约为 2020。 对于某些运输车辆，特别是地板搁脚对于某些运输车辆，特别是地板搁脚部位倾斜度不够的车辆，建议将座面设部位倾斜度不够的车辆，建议将座面设计成稍稍倾斜计成稍稍倾斜, , 沿座深方向前高后低沿座深方向前高后低, , 相差约相差约 25 25 40 mm 40 mm 。 操作者操纵脚踏板时，小腿与大腿间操作者操纵脚踏板时，小腿与大腿间的舒适夹角应为的舒适夹角应为 110110120120，脚与小，脚与小腿的舒适夹角应为腿的舒适夹角应为 8585 909

56、0。操纵脚踏板时大腿、小腿与脚面之间的夹角3.5 3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 概括起来，舒适的坐态生理概括起来，舒适的坐态生理，应保证腰曲弧形处于正常自然状，应保证腰曲弧形处于正常自然状态，腰背肌肉处于松弛状态，从上态，腰背肌肉处于松弛状态，从上体通向大腿的血管不受压迫，保持体通向大腿的血管不受压迫，保持血液正常循环。血液正常循环。 因此，最舒适的坐姿，是臀部因此，最舒适的坐姿，是臀部稍离靠背向前移，使上体略向后倾稍离靠背向前移，使上体略向后倾斜，保持体腿夹角在斜，保持体腿夹角在 9090115115之间，小腿向前伸，大腿与之间，小腿向前伸，大腿与小腿、小

57、腿与脚面之间也有合适的小腿、小腿与脚面之间也有合适的夹角。夹角。舒适坐姿的关节角度3.5 3.5 工作座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 概括起来，概括起来，好的驾驶座椅设计好的驾驶座椅设计必须保证驾驶员在连续必须保证驾驶员在连续几个小时操作的情况下，身体能够得到很好的支持。这就几个小时操作的情况下，身体能够得到很好的支持。这就要求座椅各个部分的位置是可调节的，以适应从第要求座椅各个部分的位置是可调节的，以适应从第 5 5 百百分位的女驾驶员到第分位的女驾驶员到第 95 95 百分位的男驾驶员范围内所有人百分位的男驾驶员范围内所有人的不同需要。的不同需要。3.5 3.5 工作

58、座椅的静态舒适性设计原理工作座椅的静态舒适性设计原理 设计者在确定驾驶座椅在车辆上的安装位置之前，必须设计者在确定驾驶座椅在车辆上的安装位置之前，必须先确定坐着的驾驶员与座椅结构的相对位置。为了提供人体测先确定坐着的驾驶员与座椅结构的相对位置。为了提供人体测量数据，美国汽车工程师协会量数据，美国汽车工程师协会 SAE SAE 已将车辆驾驶座椅设计的参已将车辆驾驶座椅设计的参考点标准化考点标准化( SAE J1163 )( SAE J1163 )，这个参考点称为，这个参考点称为座椅标志点座椅标志点( Seat ( Seat Index PointIndex Point，简称，简称 SIP )SI

59、P )。人体身躯与大腿的转动中心为。人体身躯与大腿的转动中心为 H H 点点, SIP , SIP 点和大个子男人的点和大个子男人的 H H 点重合点重合, , 座椅标志点座椅标志点 SIP SIP 的位的位置由两个基准平面置由两个基准平面, ,即靠背基准平面和座椅基准平面确定，两平即靠背基准平面和座椅基准平面确定，两平面相交在座椅基准点面相交在座椅基准点( Seat Reference Point( Seat Reference Point，简称，简称 SRP ),SRP ),知知道了道了 SRP SRP 点，即可找出点，即可找出 SIP SIP 点。点。人体坐姿校核人体H点与座椅标志点之间

60、的关系人体坐姿校核 为便于实际应用，为便于实际应用，SAE SAE 把把 SIP SIP 点到靠背基准平面的距离点到靠背基准平面的距离 135 mm, SIP 135 mm, SIP 点到座椅基准平面的距离点到座椅基准平面的距离 97 mm 97 mm 定为标准尺寸。定为标准尺寸。这个标准尺寸适合第这个标准尺寸适合第 97.5 97.5 百分位的男子，而对于第百分位的男子，而对于第 2.5 2.5 百百分位的女子，其身躯与大腿的转动中心分位的女子，其身躯与大腿的转动中心 H H 点同点同 SIP SIP 点并不点并不重合，有重合，有 25 mm 25 mm 的差距，这个差距就被忽略了。的差距，