競(jìng)品車人機(jī)工程分析的基本方法

1、    競(jìng)品車人機(jī)工程分析的基本方法    鞠偉男何紹清石攀謝云峰摘 要：競(jìng)品車數(shù)據(jù)能夠有效的指導(dǎo)研發(fā)及新車型的設(shè)計(jì)，主機(jī)廠對(duì)其重視程度越來越高。人機(jī)工程數(shù)據(jù)是競(jìng)品車數(shù)據(jù)的重要組成部分，本文對(duì)其采集及分析方法進(jìn)行研究探討。關(guān)鍵詞：競(jìng)品車；人機(jī)工程；分析doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.213競(jìng)品車是指在進(jìn)行新車開發(fā)時(shí)，市場(chǎng)上同級(jí)別的成熟車型。由于這些車型之前已經(jīng)上市，并且已經(jīng)銷售了一段時(shí)間。目前歐美等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家對(duì)汽車競(jìng)標(biāo)分析都給與了相當(dāng)大的投入，一些專門從事汽車拆分和競(jìng)標(biāo)分析的公司應(yīng)運(yùn)而生，例如a2mac1等。近

2、年來，雖然國內(nèi)一些大公司有類似競(jìng)標(biāo)分析的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)歷，但都沒有形成專業(yè)的、規(guī)范的競(jìng)標(biāo)分析操作流程，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效管理利用和共享。1 人機(jī)工程學(xué)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1 國外人機(jī)工程學(xué)研究現(xiàn)狀美國汽車工程師學(xué)會(huì)（society of automotive engineers，sae）通過大量的抽樣測(cè)量人體結(jié)構(gòu)尺寸和功能尺寸，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后制定了一系列的人體尺寸方面的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，sae在此基礎(chǔ)上還制定了h點(diǎn)（hip point，即跨點(diǎn)）、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸及界面等汽車人機(jī)工程學(xué)工具的標(biāo)準(zhǔn)。到上世紀(jì)中后期，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的產(chǎn)生，特別是ug、catia等cad軟件中的人機(jī)工程學(xué)模塊的推

3、出，極大地促進(jìn)了汽車人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展，在三維軟件中進(jìn)行模擬，節(jié)約了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)時(shí)間。1.2 國內(nèi)人機(jī)工程學(xué)研究現(xiàn)狀中國國際標(biāo)準(zhǔn)化研究院于2009年9月完成了我國成年人人體尺寸的抽樣測(cè)量試點(diǎn)調(diào)查，并在隨后展開了第二次全國成年人人體尺寸的三維掃描測(cè)量。我國汽車制造行業(yè)應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)間還不長(zhǎng)?，F(xiàn)代主流的cad軟件絕大多數(shù)都是國外公司開發(fā)的，其中的人機(jī)工程學(xué)模塊中的數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)也是國外的，中國迫切需要自己人體的數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)。2 競(jìng)品車人機(jī)工程分析前期準(zhǔn)備2.1 整車坐標(biāo)系的設(shè)定說明：整車坐標(biāo)系的設(shè)定是競(jìng)品車數(shù)據(jù)采集最重要的一個(gè)工作之一，通過設(shè)定合適的坐標(biāo)系，為以后的

4、各項(xiàng)工作提供依據(jù)。2.1.1 目的在整車數(shù)據(jù)采集階段，受測(cè)量的誤差和測(cè)量時(shí)儀器操縱局限性的影響，整車測(cè)量坐標(biāo)系不能直接用作后期該車型相關(guān)校核用整車絕對(duì)坐標(biāo)系，需要進(jìn)行分析和修正，最終確定該車型設(shè)計(jì)整車坐標(biāo)系。2.1.2 整車坐標(biāo)系建立準(zhǔn)備（1） 掃描設(shè)備簡(jiǎn)介。atos光學(xué)掃描設(shè)備，該測(cè)量設(shè)備為國內(nèi)外汽車行業(yè)使用最廣泛的專業(yè)三維掃描系統(tǒng)1，用其掃描樣車的外表面、biw底板、biw機(jī)艙及輪心地面線等可以保證足夠的精度。（2） 競(jìng)品車狀態(tài)。整備狀態(tài)，額定胎壓，按維修手冊(cè)調(diào)整四輪定位。2.1.3 整車坐標(biāo)系建立方法（1）z平面（xy平面）建立方法。首先確定z平面。具體確定方法如下：一般汽車下底板車尾部

5、分是相對(duì)而言比較平整的，因此，可以在點(diǎn)云上取一點(diǎn)然后沿測(cè)量坐標(biāo)系y軸方向拉出一條直線，接著沿x軸方向拉出一個(gè)面，這個(gè)面就是z平面。（2） y平面（xz平面）建立方法。在測(cè)量坐標(biāo)系y平面基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)平面，使得左右地板定位孔、主安裝孔及車身外表面按此平面對(duì)稱度偏差滿足設(shè)計(jì)偏差值要求，而且與之前建立好的z平面垂直，將此平面定義為y平面。（3） x平面（yz平面）建立方法。確定x平面，并使得此平面與建立的y平面、z平面垂直。具體確定方法如下：平面定位說明：由于前圍板無完整較大平面，因此選擇與前圍橫梁平行且通過橫梁表面的平面作為x平面。2.1.4 坐標(biāo)系建立結(jié)果將坐標(biāo)系移動(dòng)至前輪整備輪心線上：坐標(biāo)系

6、建立完成之后需要對(duì)其精度進(jìn)行驗(yàn)證，主要是驗(yàn)證biw孔的對(duì)稱性及外表面截面的偏差，在此不作贅述。2.2 人機(jī)工程學(xué)分析的法規(guī)及定義近年來，計(jì)算機(jī)輔助（cad/cae）已經(jīng)被汽車行業(yè)所廣泛采用，在人機(jī)工程學(xué)校核這塊同樣也是如此，通過計(jì)算機(jī)輔助，可以在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)。大大減少了企業(yè)的開發(fā)成本，節(jié)約了開發(fā)周期。人體坐姿的定義。在設(shè)計(jì)過程中，選擇的人體關(guān)節(jié)角度及人體坐姿，與駕駛和乘坐的舒適和疲勞程度直接相關(guān)。由于人體坐姿隨車型的不同而變化較大，所以各自選擇的舒適姿勢(shì)下的關(guān)節(jié)角度也有較大差別。具體來說對(duì)于轎車人體坐姿，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)如表1所示。具體設(shè)計(jì)過程中，一般在尺寸范圍內(nèi)設(shè)計(jì)，才能保證駕駛員操作過

7、程中的坐姿的舒適性。在人機(jī)工程學(xué)布置設(shè)計(jì)時(shí)，采用sae 百分位95的男性和百分位5的女性人體模型尺寸。3 競(jìng)品車人機(jī)工程校核方法人體坐姿校核方法。（1）目的。在整車布置設(shè)計(jì)的過程中，為了能盡量降低駕駛員的疲勞程度，通過對(duì)人體的生理結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究而得到人體的舒適駕駛姿勢(shì)，這是在總布置設(shè)計(jì)中必須遵守的依據(jù)，同時(shí)本著提高車內(nèi)空間利用率、滿足外造型和整車尺寸原則，進(jìn)行人性化的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。該車型通過座椅調(diào)節(jié)來保證駕駛員具有舒適的坐姿、良好的視野和便捷的操作。（2）引用標(biāo)準(zhǔn)。引用標(biāo)準(zhǔn)如表2。副駕及后排人體測(cè)量方法與主駕一致，因此不作贅述。4 競(jìng)品車人機(jī)工程學(xué)校核分析人體坐姿校核分析。該車型駕駛員的人體坐姿基

8、本符合人體舒適性坐姿要求。該車型設(shè)計(jì)使用的是sae百分位95男性人體尺寸，駕駛員座椅的水平調(diào)節(jié)量行程為240mm，在這個(gè)可調(diào)尺寸范圍內(nèi)，可以滿足大部分不同百分位身材人體的需要。5 結(jié) 論通過對(duì)競(jìng)品車數(shù)據(jù)的采集，可以獲得非常寶貴的數(shù)據(jù)，現(xiàn)代汽車跟新?lián)Q代的速度越來越快，能夠讓自己品牌的汽車以優(yōu)秀的設(shè)計(jì)搶占市場(chǎng)，就需要對(duì)整個(gè)市場(chǎng)同級(jí)別車進(jìn)行完善的分析比較，取長(zhǎng)補(bǔ)短。因此，通過對(duì)競(jìng)品車的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，在提高本身產(chǎn)品跟新?lián)Q代速度的同時(shí)，也能保證本身產(chǎn)品的質(zhì)量和性能與同級(jí)別相當(dāng)甚至樹立新的標(biāo)桿。參考文獻(xiàn)：1atos掃描儀在貨車駕駛室覆蓋件測(cè)量中的應(yīng)用j.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，p23.2gb7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件