第5章 車輛人機(jī)學(xué)課件

1、車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)第第5章汽車中的人體特征位置章汽車中的人體特征位置n車身布置設(shè)計(jì)工具曲線車身布置設(shè)計(jì)工具曲線 將影響車內(nèi)空間布置設(shè)計(jì)的人體位置用曲線表示，即為設(shè)計(jì)工具曲線。將影響車內(nèi)空間布置設(shè)計(jì)的人體位置用曲線表示，即為設(shè)計(jì)工具曲線。眼橢圓眼橢圓布置工具參考線布置工具參考線頭廓包絡(luò)線頭廓包絡(luò)線胃部包絡(luò)線胃部包絡(luò)線膝部包絡(luò)線膝部包絡(luò)線車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)5.1 布置工具參考點(diǎn)布置工具參考點(diǎn)n加速踏板踵點(diǎn)加速踏板踵點(diǎn)(AHP)與踏板基準(zhǔn)點(diǎn)與踏板基準(zhǔn)點(diǎn)(PRP )加速踏板踵點(diǎn)加速踏板踵點(diǎn)(AHP)：是當(dāng)鞋具位于適當(dāng)位置（跖球與未壓下的加速是當(dāng)鞋具位于適當(dāng)位置（跖球與未壓下的加速踏板的側(cè)向

2、中心線接觸，鞋底保持在踏板面上）時(shí)，鞋具的踵點(diǎn)與地踏板的側(cè)向中心線接觸，鞋底保持在踏板面上）時(shí)，鞋具的踵點(diǎn)與地板的交點(diǎn)。板的交點(diǎn)。跖球跖球(BOF) 是鞋具上的一個(gè)點(diǎn)，位于側(cè)向中心線上，距鞋具的踵是鞋具上的一個(gè)點(diǎn)，位于側(cè)向中心線上，距鞋具的踵點(diǎn)點(diǎn)200mm200mm。踏板基準(zhǔn)點(diǎn)踏板基準(zhǔn)點(diǎn)(PRP )：是當(dāng)鞋具位于適當(dāng)位置（鞋具的踵點(diǎn)在加速踏板是當(dāng)鞋具位于適當(dāng)位置（鞋具的踵點(diǎn)在加速踏板踵點(diǎn)踵點(diǎn)AHP上，鞋底保持在踏板面上）時(shí)，在加速踏板側(cè)向中心線上上，鞋底保持在踏板面上）時(shí)，在加速踏板側(cè)向中心線上跖球與踏板的接觸點(diǎn)。跖球與踏板的接觸點(diǎn)。 AHP、PRP用作汽車與人體用作汽車與人體( (R點(diǎn)、點(diǎn)、

3、H點(diǎn)點(diǎn)) )相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)n布置工具參考線布置工具參考線舒適坐姿的舒適坐姿的H點(diǎn)位置線點(diǎn)位置線舒適坐姿的舒適坐姿的H 點(diǎn)在該線上。點(diǎn)在該線上。A類車類車B類車類車男女比為男女比為50/50男女比為男女比為75/25男女為男女為90/10或或95/5X97.5=936.60.613879Z0.00186247Z2X95=913.70.672316Z0.00195530Z2X90=885.00.735374Z0.00201650Z2X50=793.70.903387Z0.00225518Z2X10=715.90.968793Z0.00228674Z2X

4、5=692.60.981427Z0.00226230Z2X2.5=687.10.895336Z0.00210494Z2X97.5=916.500.471ZX95=900.230.471ZX90=888.440.487ZX50=798.440.446ZX10=668.970.340ZX5=637.760.317ZX2.5=625.210.327ZX97.5=941.880.514ZX95=928.860.519ZX90=909.790.512ZX50=822.440.460ZX10=699.710.354ZX5=668.860.339ZX2.5=641.350.329ZX97.5=929.130

5、.480X95=922.490.494ZX90=903.030.485ZX50=855.310.509ZX10=785.360.492ZX5=762.170.485ZX2.5=732.260.461Z踏板平面角踏板平面角=78.96-0.15Z-0.0173Z2車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)布置工具參考線布置工具參考線(ATRL)RATRPRATRP布置工具參考線布置工具參考線(ATRL)l第第50百分位的駕駛員百分位的駕駛員H點(diǎn)位置線點(diǎn)位置線為布置工具參考線。為布置工具參考線。n布置工具參考點(diǎn)布置工具參考點(diǎn)(ATRP)lATRP是布置工具參考線在是布置工具參考線在R點(diǎn)的高度點(diǎn)的高度z處的點(diǎn)。處的點(diǎn)

6、。R點(diǎn)是由制造廠規(guī)定的，而點(diǎn)是由制造廠規(guī)定的，而ATRP則涉及舒適坐姿。則涉及舒適坐姿。l布置工具參考點(diǎn)布置工具參考點(diǎn)(ATRP)用作人體特征位置曲線在車內(nèi)的定位基用作人體特征位置曲線在車內(nèi)的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。準(zhǔn)點(diǎn)。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)5.2乘員與駕駛員的頭部位置線乘員與駕駛員的頭部位置線頭部位置線是表示汽車乘員頭部輪廓位置的統(tǒng)計(jì)曲線。頭部位置線是表示汽車乘員頭部輪廓位置的統(tǒng)計(jì)曲線。n平均頭廓線平均頭廓線頭部特征點(diǎn)：頭部特征點(diǎn)：頭部頂點(diǎn)頭部頂點(diǎn)(含頭發(fā)含頭發(fā))、頭部后點(diǎn)、頭部后點(diǎn)(含頭發(fā)含頭發(fā))、頭部左右側(cè)點(diǎn)。、頭部左右側(cè)點(diǎn)。 平均頭廓線平均頭廓線根據(jù)第根據(jù)第50百分位人體尺寸的男女駕駛員及乘員

7、頭部特征點(diǎn)統(tǒng)計(jì)尺寸百分位人體尺寸的男女駕駛員及乘員頭部特征點(diǎn)統(tǒng)計(jì)尺寸繪制的表示乘坐狀態(tài)下的頭部外廓線。繪制的表示乘坐狀態(tài)下的頭部外廓線。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)n頭部位置線頭部位置線 頭部位置線是指不同百分位身材的駕駛員和乘員在乘坐狀態(tài)下頭頭部位置線是指不同百分位身材的駕駛員和乘員在乘坐狀態(tài)下頭廓線的包絡(luò)線。廓線的包絡(luò)線。 頭部位置線的形成方法是將平均頭廓線樣板上的眼點(diǎn)沿著眼橢圓的頭部位置線的形成方法是將平均頭廓線樣板上的眼點(diǎn)沿著眼橢圓的上半部平行移動(dòng)，描繪出若干條移動(dòng)到各點(diǎn)時(shí)平均頭廓線，這些平上半部平行移動(dòng)，描繪出若干條移動(dòng)到各點(diǎn)時(shí)平均頭廓線，這些平均頭廓線的包絡(luò)線就是頭部位置線。均頭廓線的

8、包絡(luò)線就是頭部位置線。 將頭部位置輪廓簡化為一橢球，其三向投影圖均為橢圓。將頭部位置輪廓簡化為一橢球，其三向投影圖均為橢圓。橢球半軸長如表所示（男橢球半軸長如表所示（男/女性別比為女性別比為50/50）。）。 百分百分位位座椅水平調(diào)節(jié)量座椅水平調(diào)節(jié)量X軸軸Y軸軸Z軸軸95133 mm 211.25 143.75 133.50133 mm 198.76 143.75 133.500 mm (座椅固定座椅固定) 173.31 143.41 147.0799133 mm 246.04 166.79 151.00133 mm 232.40 166.79 151.000 mm (座椅固定座椅固定) 19

9、8.00 165.20 169.66車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)表中所列半軸長適用于前排中座的乘員及其它排座的乘員。表中所列半軸長適用于前排中座的乘員及其它排座的乘員。駕駛員和前排外側(cè)座的乘客，沿縱向駕駛員和前排外側(cè)座的乘客，沿縱向(Y向向) 將頭部位置輪廓（橢球）分成將頭部位置輪廓（橢球）分成左右兩半，外側(cè)部分的輪廓向外左右兩半，外側(cè)部分的輪廓向外(Y向向)延伸延伸23mm，內(nèi)側(cè)部分保持不動(dòng)。，內(nèi)側(cè)部分保持不動(dòng)。對(duì)于前排可調(diào)節(jié)座椅，頭部位置線側(cè)視圖前端向下傾斜對(duì)于前排可調(diào)節(jié)座椅，頭部位置線側(cè)視圖前端向下傾斜12，其它圖的，其它圖的橢圓軸線與汽車坐標(biāo)平行。橢圓軸線與汽車坐標(biāo)平行。對(duì)于固定座椅，所有

10、頭部位置線的軸線都與汽車坐標(biāo)平行。對(duì)于固定座椅，所有頭部位置線的軸線都與汽車坐標(biāo)平行。A類車、固定座椅類車、固定座椅A類車、座椅調(diào)節(jié)量類車、座椅調(diào)節(jié)量133 mm車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)n頭部位置線在汽車內(nèi)的位置頭部位置線在汽車內(nèi)的位置A類車類車l頭部位置中心與眼橢圓的眼中頭部位置中心與眼橢圓的眼中點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)Xh 、 Yh 、 Zh 如如表所示。表所示。l頭部位置中心在汽車坐標(biāo)系中頭部位置中心在汽車坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的坐標(biāo)X 、 Y 、 Z 如表所示。如表所示。座椅水平調(diào)節(jié)量座椅水平調(diào)節(jié)量XhYhZh133 mm90.6052.6133 mm89.5045.90 mm (座椅固定座椅

11、固定)85.4042.0座椅水平調(diào)節(jié)量座椅水平調(diào)節(jié)量頭部位置線中心的位置坐標(biāo)頭部位置線中心的位置坐標(biāo)0 mmX = L1 + 664 + 0.587(L6) 0.176(H30) 12.5t + Xh Y = W20 Z = H8 + 638 + H30 + Z h0 mm (固定座椅固定座椅)X = L31 + 640sin+ X hY = W20 Z = H70 + 640cos+ Zh式中：式中：是固定座椅的眼橢圓側(cè)視圖是固定座椅的眼橢圓側(cè)視圖Z軸上端向后傾斜角，軸上端向后傾斜角，=0.719(A40)9.6； L1是踏板基準(zhǔn)點(diǎn)是踏板基準(zhǔn)點(diǎn)(PRP)的的X坐標(biāo)值；坐標(biāo)值； L6是方向盤中

12、心至踏板基準(zhǔn)點(diǎn)的是方向盤中心至踏板基準(zhǔn)點(diǎn)的X向距離；向距離； H30是座椅基準(zhǔn)點(diǎn)是座椅基準(zhǔn)點(diǎn)( SgRP )至加速踏板踵點(diǎn)至加速踏板踵點(diǎn)( AHP）的垂直的垂直) Z向向(距離；距離； t由變速器型式確定，有離合器踏板時(shí)取由變速器型式確定，有離合器踏板時(shí)取t=1，沒有離合器踏板時(shí)取，沒有離合器踏板時(shí)取t=0； W20是座椅基準(zhǔn)點(diǎn)是座椅基準(zhǔn)點(diǎn)( SgRPs )的的X坐標(biāo)值；坐標(biāo)值； H8是加速踏板踵點(diǎn)是加速踏板踵點(diǎn)（AHP）的的Z坐標(biāo)值；坐標(biāo)值； A40是座椅靠背角的設(shè)計(jì)值，單位為是座椅靠背角的設(shè)計(jì)值，單位為() 。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)B類車類車頭部位置線中心在汽車坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)用下述公

13、式計(jì)算：頭部位置線中心在汽車坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)用下述公式計(jì)算：l乘員男乘員男/女比例為女比例為50/50時(shí)：時(shí)：X= X(ATRP) 82.76 + 12.68 (A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 727.59 3.57(A40)l乘員男乘員男/女比例為女比例為75/25時(shí)：時(shí)： X= X(ATRP) 108.55 + 13.65(A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 736.16 3.82(A40)l乘員男乘員男/女比例為女比例為95/5時(shí)：時(shí)：X= X(ATRP) 91.94 + 12.23(A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 744.02 4.17(A40)頭部位置線側(cè)

14、視圖的頭部位置線側(cè)視圖的X軸前端向下傾斜軸前端向下傾斜11.6，其余軸與汽車坐標(biāo)，其余軸與汽車坐標(biāo)軸平行。軸平行。 式中，式中，X(ATRP) 、Z(ATRP)為布置工具參為布置工具參考點(diǎn)的坐標(biāo)；考點(diǎn)的坐標(biāo)；A40為座椅靠背角，單位為為座椅靠背角，單位為( () )；其余參數(shù)的單位為其余參數(shù)的單位為mm。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)5.3 貨車駕駛員的胃部包絡(luò)線貨車駕駛員的胃部包絡(luò)線汽車駕駛員的胃部包絡(luò)線對(duì)決定方向盤與駕駛員座之間的空間汽車駕駛員的胃部包絡(luò)線對(duì)決定方向盤與駕駛員座之間的空間尺寸及座椅安全帶結(jié)構(gòu)方案有重要作用。尺寸及座椅安全帶結(jié)構(gòu)方案有重要作用。n胃部包絡(luò)線胃部包絡(luò)線 胃部特征點(diǎn)胃部

15、特征點(diǎn)l駕駛員胃腹突出點(diǎn)駕駛員胃腹突出點(diǎn)(點(diǎn)點(diǎn)2)l駕駛員腰部前下方與安全帶貼合駕駛員腰部前下方與安全帶貼合處處(點(diǎn)點(diǎn) 3)這兩個(gè)胃部特征點(diǎn)的分布圖形都這兩個(gè)胃部特征點(diǎn)的分布圖形都是橢圓是橢圓(胃橢圓胃橢圓、腰帶橢圓腰帶橢圓)。在胃腹部突出點(diǎn)橢圓上緣作一水平切在胃腹部突出點(diǎn)橢圓上緣作一水平切線，前端點(diǎn)作一垂直切線。這兩條切線，前端點(diǎn)作一垂直切線。這兩條切線相交的點(diǎn)稱為輔助點(diǎn)線相交的點(diǎn)稱為輔助點(diǎn)(點(diǎn)點(diǎn)1)。通過點(diǎn)通過點(diǎn)1、點(diǎn)、點(diǎn)2、點(diǎn)、點(diǎn)3作作胃部包絡(luò)線胃部包絡(luò)線，將兩個(gè)橢圓包絡(luò)在其中。將兩個(gè)橢圓包絡(luò)在其中。將胃部包絡(luò)線擬合為一圓弧，其半徑將胃部包絡(luò)線擬合為一圓弧，其半徑為為157.45mm。車

16、輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)n胃部包絡(luò)線在車身中的位置胃部包絡(luò)線在車身中的位置 胃部包絡(luò)線圓心相對(duì)于胃部包絡(luò)線圓心相對(duì)于布置工具參考點(diǎn)布置工具參考點(diǎn)的水平距離的水平距離x和垂直距離和垂直距離z ：l男女駕駛員比為男女駕駛員比為50/50時(shí)：時(shí)：x=(-752.657+1.0461(H30)-2(-752.657+1.0461(H30)-(-368.243+0.4462(H30)z=249.319-0.1127(H30)l男女駕駛員比為男女駕駛員比為75/25時(shí)：時(shí)： x=(-765.65+1.0149(H30)-2(-765.65+1.0149(H30)-(-391.943+0.4595(H30)

17、z= 240.182-0.0891(H30)l男女駕駛員比為男女駕駛員比為90/10或或95/5時(shí)：時(shí)： x=(-788.548+1.0451(H30)-2(-788.548+1.0451(H30)-(-424.852+0.5087(H30) z= 235.894-0.0793(H30) 式中式中, ,H30為為R點(diǎn)的高度，各值的單位均為點(diǎn)的高度，各值的單位均為mm。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)5.4貨車駕駛員的膝部包絡(luò)線貨車駕駛員的膝部包絡(luò)線駕駛員膝部空間的形狀和尺寸直接影響到操作方便性和駕駛員膝部空間的形狀和尺寸直接影響到操作方便性和撞車時(shí)駕駛員身體的運(yùn)動(dòng)軌跡及傷害程度。膝部空間設(shè)計(jì)應(yīng)撞車時(shí)駕

18、駛員身體的運(yùn)動(dòng)軌跡及傷害程度。膝部空間設(shè)計(jì)應(yīng)以駕駛員的膝部包絡(luò)線為依據(jù)。以駕駛員的膝部包絡(luò)線為依據(jù)。n膝部包絡(luò)線膝部包絡(luò)線 膝部特征點(diǎn)膝部特征點(diǎn)KlK點(diǎn)定義在通過膝關(guān)節(jié)、且垂直于膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)連線點(diǎn)定義在通過膝關(guān)節(jié)、且垂直于膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)連線的線上，的線上，K點(diǎn)至膝關(guān)節(jié)中心的距離為點(diǎn)至膝關(guān)節(jié)中心的距離為50.8mm 。l左右膝部特征點(diǎn)分別表示操作離合器左右膝部特征點(diǎn)分別表示操作離合器踏板和操作加速踏板的膝部特征點(diǎn)。踏板和操作加速踏板的膝部特征點(diǎn)。膝橢圓膝橢圓l兩膝部特征點(diǎn)的分布圖形均為橢圓。兩膝部特征點(diǎn)的分布圖形均為橢圓。膝部包絡(luò)線膝部包絡(luò)線l二維人體模型小腿繞二維人體模型小腿繞踝踝點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，

19、點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，K點(diǎn)的軌跡（或各膝橢圓的包絡(luò)線）為點(diǎn)的軌跡（或各膝橢圓的包絡(luò)線）為膝部包絡(luò)線。膝部包絡(luò)線。l膝部包絡(luò)線為圓弧線。膝部包絡(luò)線半膝部包絡(luò)線為圓弧線。膝部包絡(luò)線半徑：左徑：左103.25mm，右，右113.25mm 。車輛 人 機(jī) 工 程 學(xué)n膝部包絡(luò)線在車內(nèi)的位置膝部包絡(luò)線在車內(nèi)的位置 踩踩離合器踏板離合器踏板的的(左左)膝部包絡(luò)線圓心與膝部包絡(luò)線圓心與R點(diǎn)的水平距離點(diǎn)的水平距離x和垂直距離和垂直距離z ：l男女駕駛員比為男女駕駛員比為50/50時(shí)時(shí)：x=12049.4057(CHX)(-15.7837-0.0222(CX)+(CZ)(0.0483-(6.510-9)(H30)(CX)+

20、(H30)(-6.7718-0.0105(CX)+0.0201(CZ)+(CX)(17.9401-0.0001(CX)+0.0030(CZ)+(CZ)(-37.9352+0.0010(CZ)z=-2210.6823+(CHX)(3.3278+0.0370(CX)+(CZ)(-0.0403+(2.7X10-9)(H30)(CX) +(H30)(0.4561+0.0155(CX)-O.0167(CZ)+(CX)(-28.7615-0.0009(CX)-.0003(CZ) +(CZ)(32.7120-0.0007(CZ)l男女駕駛員比為男女駕駛員比為75/25時(shí)：時(shí)：x=4229.4784+(CHX

21、)(-5.8753+0.0789(CX+(CZ)(-0.0473-(3.910-9)(H30)(CX)+(H30)(-2.3832+O.0351(CX)-0.0232(CZ)+(CX)(-64.3385-0.0002(CX)+0.0024(CZ)+(CZ)(39.678+0.0007(CZ)z=12254.3381+(CHX)(-14.3121-0.0450(CX)+(CZ)(O.0692十十(6.610-9)(H30)(CX)+(H30)(-7.6863-O.0219(CX)+0.0326(CZ)+(CX)(37.9286-0.0009(CX)-0.0016(CZ)+(CZ)(-56.1338-0.0006(CZ) l男女駕駛員比為男女駕駛員比為90/10至至95/5時(shí)時(shí):x=14601.7633+(CHX)(-17.7652+0.0081(CX)+(CZ)(0.0506-(8.610-9)(H30)(CX)+(H30)(-8.7461+0.0034(CX)+0.0243(CZ)+(CX)(-6.6220+(5.710-6)(CX)+O.0035(CZ)+(CZ)(-42.6080+0.0010(CZ)z=