汽車總布置設(shè)計(jì)說(shuō)明含外文翻譯論文

1、摘 要隨著汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，以與人機(jī)工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)在汽車上的應(yīng)用，車身總布置也在飛速的變革與發(fā)展。車身總布置設(shè)計(jì)是經(jīng)驗(yàn)和原理方法的結(jié)合，是在考慮整車形式、車身與底盤(pán)的關(guān)系、以與總布置和造型傳遞給車身部布置的一些約束條件下，進(jìn)行車室部布置，是基于功能和約束的方案尋求最優(yōu)的過(guò)程。一個(gè)與眾不同的駕駛空間：開(kāi)闊的視野，舒適的座椅布置，布置緊湊的儀表以與伸手可與的操作元件，能給人充分的心理滿足和安全感。人機(jī)工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和現(xiàn)代化制造方法的發(fā)展促使汽車車身總布置的不斷更新和完善，傳統(tǒng)與創(chuàng)新藝術(shù)風(fēng)格的有機(jī)結(jié)合也影響著車身總布置的美學(xué)實(shí)踐。然而，每一款新車型的問(wèn)世都離不開(kāi)車身總布置和它的設(shè)計(jì)工具，汽

2、車車身總布置是汽車概念設(shè)計(jì)階段的一項(xiàng)相當(dāng)重要的方案設(shè)計(jì)工作。本次設(shè)計(jì)主要容是根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論和在汽車上實(shí)際應(yīng)用的分析，進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)。本文介紹汽車總布置設(shè)計(jì)工具人體模型，眼橢圓。提出了綜合考慮駕駛員舒適性、視野性、腿部操縱空間、方向盤(pán)、頂蓋等因素的H 點(diǎn)區(qū)域法。利用CATIA進(jìn)行總布置設(shè)計(jì),CATIA對(duì)于提高車身總布置的質(zhì)量，以與縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義關(guān)鍵詞：車身總布置設(shè)計(jì)；人機(jī)工程學(xué)； 人體模型；眼橢圓。AbstractWith the vigorous development of auto industry, and ergonomics, air dynamics i

3、n automotive applications, general arrangement in the rapid development and reform. Body: the layout design experience and the principle of method is combined, is considering vehicle body and forms, the chassis layout, and transfer to body shape and some internal layout constraints on car interior m

4、inistry decorate, it is based on the function and constraints for the solution of the optimal process. A special driving space: open vision, comfortable seats arrangement of instrumentation and arrangement, compact and operating components, can give a person to fully satisfy the psychology and secur

5、ity. the modern automobile body is always arranging also in the rapid transformation and the development.The man-machine engineering, the aerodynamics and the modernized manufacture method development urges the unceasing renewal and the consummation which the automobile body always arranges, traditi

6、onal and the innovation artistic style organic synthesis is also affecting esthetics practice which the automobile body always arranges.However, each section new vehicle being published cannot leave the automobile body always to arrange and its design tool, the automobile body total arrangement is a

7、n automobile conceptual design stage quite important project design work.The main content of the theory is based on ergonomics in cars and practical application analysis, the layout design. Introduces the layout design tool car body model, elliptic. Puts forward comprehensive consideration of the pi

8、lot, leg vision comfortableness, manipulation of space, the steering wheel, the above factors zone method H. To improve the CATIA layout of quality, body and shorten the development cycle has very great practical significanceKeywords: body layout design, Ergonomics, Human model, Eye ellipse.目 錄第1章 緒

9、 論11.1 車身總布置設(shè)計(jì)概述11.2本設(shè)計(jì)采用的繪圖軟件介紹21.2.1 CATIA簡(jiǎn)介21.1.2CATIA的功能特點(diǎn)31.1.3 CATIA軟件發(fā)展41.1.4 CATIA人機(jī)工程功能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用41.3研究本課題的意義71.4畢業(yè)設(shè)計(jì)容8第2章 車身設(shè)計(jì)方法92.1傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法92.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法92.3 整車布置的基準(zhǔn)線零線的確定102.4 本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法122.4.1 概念設(shè)計(jì)122.4.2 工程設(shè)計(jì)122.5 車身總布置容與原則122.6車身承載方式的確定132.6.1車身承載方式132.7本車承載方式的確定15第3章 人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)研究163.1 人機(jī)工

10、程學(xué)概況163.2人機(jī)工程學(xué)簡(jiǎn)介183.3人機(jī)系統(tǒng)概述203.4不同人種間的人體模型差異213.5我國(guó)人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)223.5.1人體的主要尺寸233.5.2立姿人體尺寸233.5.3坐姿人體尺寸253.5.4人體水平尺寸273.6 SAE人體模型283.7 結(jié)論29第4章 轎車車身總布置304.1人體功能尺寸304.2人體模板關(guān)節(jié)角度的調(diào)節(jié)圍344.3座椅的布置374.3.1 輸入已知整車控制參數(shù)與邊界條件374.3.2踵點(diǎn)的確定384.3.3確定H點(diǎn)位置394.3.4確定座椅水平和垂直調(diào)節(jié)圍414.3.5 儀表板的布置414.4駕駛員的眼橢圓與視野校核424.4.1眼橢圓的定義424.4.2

11、 眼橢圓的意義434.4.3 眼橢圓的含義434.4.4 眼橢圓的樣板434.4.5眼橢圓制作步驟434.4.6 眼橢圓的定位444.4.7眼橢圓的應(yīng)用464.5頭廓包絡(luò)474.5.1概述474.5.2頭廓包絡(luò)面的尺寸484.5.3頭部包絡(luò)面的定位494.6前方視野校核504.6.1前風(fēng)窗開(kāi)口視野校核50結(jié)束語(yǔ)54參考文獻(xiàn)56致 57附 錄5863 / 68第1章 緒 論1.1 車身總布置設(shè)計(jì)概述汽車誕生一百多年來(lái)，其技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)成為集傳統(tǒng)工業(yè)和高新科技為一身的典型的機(jī)電產(chǎn)品，而圍繞汽車工業(yè)的龐大工業(yè)體系也發(fā)展成為世界上屈指可數(shù)的企業(yè)群體。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，車身作為汽車

12、三大總成之一，已經(jīng)在汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中越來(lái)越趨于主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，客車、轎車和多數(shù)專用汽車車身的質(zhì)量約占整車質(zhì)量的4060，有些車型的車身占整車制造成本的百分比甚至還要略高一些1。因此，僅從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)汽車車身的經(jīng)濟(jì)效益也要高于其它兩個(gè)總成。在汽車制造過(guò)程中車身設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié)，而車身的總布置又是其中的重要組成部分。車身總布置的任務(wù)是在車身部有限的空間把人員和貨物安排在最恰當(dāng)?shù)奈恢?，既要滿足乘坐舒適性又要保證最大承載質(zhì)量，盡可能的提高車身有效面積利用率，將車空間發(fā)揮到極致，達(dá)到節(jié)能減排降低成本的目的。對(duì)于不同用途的汽車總部置設(shè)計(jì)也是不同的，即使是同一類車，因其用途、性能要求以與所選的各總成的類型尺寸的

13、不同，總布置設(shè)計(jì)也是千差萬(wàn)別的。車身總布置是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。整車的總布置提供了汽車長(zhǎng)、寬、高、各部分總成的相對(duì)位置和乘客室的尺寸、軸距、輪距等控制尺寸、軸荷分配以與水箱、動(dòng)力總成、前橋、后橋、傳動(dòng)軸與車輪等的輪廓尺寸和位置。據(jù)此再參考同類車型的有關(guān)數(shù)據(jù)作為參考，即可以初步確定汽車的基本形狀，前懸和后懸的長(zhǎng)度，前后風(fēng)窗位置和角度，發(fā)動(dòng)機(jī)罩的高度，前圍板位置，座椅位置，部空間控制尺寸，方向盤(pán)位置角度與操縱機(jī)構(gòu)和踏板的相互位置等2。車身總布置設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是“以人為本”。在汽車設(shè)計(jì)中，車身部布置應(yīng)當(dāng)能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達(dá)到以上性能。SAE

14、、ISO、GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點(diǎn)3。當(dāng)駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)入座后，測(cè)取人體特征點(diǎn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點(diǎn)分布圖形。這些圖形稱為車身部布置設(shè)計(jì)工具。它們包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸與界面等。1.2本設(shè)計(jì)采用的繪圖軟件介紹1.2.1 CATIA簡(jiǎn)介CATIA是由法國(guó)著名飛機(jī)制造公司Dassau1t開(kāi)發(fā)并由IBM公司負(fù)責(zé)銷售的CAD/CAM/CAE/PDM應(yīng)用系統(tǒng)。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，可

15、以對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信4。作為世界領(lǐng)先的軟件，CATIA可以幫助用戶完成大到飛機(jī)小到螺絲刀的設(shè)計(jì)與制造，它提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從2D到3D到技術(shù)指標(biāo)化建模，同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析與仿真和加工等功能有機(jī)地結(jié)合，為用戶提供嚴(yán)密的無(wú)紙工作環(huán)境從而達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)間、提高加工質(zhì)量與降低費(fèi)用的效果。目前汽車工業(yè)正在向DMA-電子模型裝配的方向發(fā)展。在建造物理樣機(jī)之前建立電子樣機(jī)并進(jìn)行測(cè)試能節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間。但是要成功實(shí)施DMA需要一個(gè)集成的環(huán)境，以用于取得設(shè)計(jì)目標(biāo)和管理所有相關(guān)的數(shù)據(jù)。C

16、ATIA提供了這樣的環(huán)境。 全球已有1000多個(gè)汽車制造公司陸續(xù)地把CATIA作為他們?cè)O(shè)計(jì)和制造流程的核心系統(tǒng)。 Daimler-Chrysler, BMW, Ferrari, Fiat , Porsche, Renault, 和 Volkswagen已經(jīng)體會(huì)到了CATIA給他們帶來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)5。CATIA為汽車設(shè)計(jì)師和工程師提供了豐富的功能，包括3D實(shí)體造型、曲面造型和線架造型。系統(tǒng)提供的創(chuàng)新技術(shù)可以自動(dòng)進(jìn)行3D設(shè)計(jì)的參數(shù)化。系統(tǒng)還具有靈活的混合建模、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、以流程驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有限元分析等能力。工程師首先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行每個(gè)部件的檢查，并在計(jì)算機(jī)的模擬幫助下進(jìn)行分析

17、，然后才需要物理樣機(jī)。以這種方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各個(gè)階段，從曲面和外形風(fēng)格建模到底盤(pán)和電路系統(tǒng)等等。CATIA不僅僅是用來(lái)看一個(gè)要制造的汽車。它還可以用來(lái)模擬整個(gè)工廠、整個(gè)流程、整個(gè)制造過(guò)程，甚至各個(gè)過(guò)程所涉與到的人的因素。利用CATIA強(qiáng)大的仿真功能，制造商可以看到部件和子裝配是如何裝配在一起的，以與人體在裝配車間的活動(dòng)。通過(guò)分析這些結(jié)果，可以明顯減少不合理的設(shè)計(jì)，顯著減少開(kāi)發(fā)周期和成本。使用ENOVIA，公司不但可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，還降低了開(kāi)發(fā)成本和周期，以便對(duì)市場(chǎng)的變化做出快速的反應(yīng)6。作為汽車制造商，只有通過(guò)持續(xù)的創(chuàng)新，快速推出新的產(chǎn)品，才能在市場(chǎng)上占領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)

18、地位。這也許就是為什么世界上前25位的汽車制造商有18家選擇CATIA的原因。1.1.2CATIA的功能特點(diǎn)1、裝配設(shè)計(jì)(ASS) CATIA裝配設(shè)計(jì)可以使設(shè)計(jì)師建立并管理基于3D零件機(jī)械裝配件。裝配件可以由多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)模型中的零件組成。零件間的接觸自動(dòng)地對(duì)連接進(jìn)行定義，方便了CATIA運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行早期分析。基于先前定義零件的輔助零件定義和依據(jù)其之間接觸進(jìn)行自動(dòng)放置，可加快裝配件的設(shè)計(jì)進(jìn)度，后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、分析、制造等。 2、高級(jí)曲面設(shè)計(jì)(ASU)CATIA高級(jí)曲面設(shè)計(jì)模塊提供了可便于用戶建立、修改和光順零件設(shè)計(jì)所需曲面的一套工具。高級(jí)曲面設(shè)計(jì)產(chǎn)品的強(qiáng)項(xiàng)在于其生成幾

19、何的精確度和其處理理想外形而無(wú)需關(guān)心其復(fù)雜度的能力。無(wú)論是出于美觀的原因還是技術(shù)原因，曲面的質(zhì)量都是很重要的。3、CATIA逆向工程模塊(CGO)CATIA可使設(shè)計(jì)師將物理樣機(jī)轉(zhuǎn)換到CATIA Designs下并轉(zhuǎn)變?yōu)樽謽訖C(jī)，并將測(cè)量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CATIA數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品同時(shí)提供了一套有價(jià)值的工具來(lái)管理大量的點(diǎn)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行過(guò)濾、采樣、偏移、特征線提取、剖截面和體外點(diǎn)剔除等。由點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán)到幾何模型支持由CATIA曲線和曲線生成點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán)7。反過(guò)來(lái)，也可由點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán)到CATIA曲線和曲面。4、自由外形設(shè)計(jì)(FRF)CATIA自由外形設(shè)計(jì)產(chǎn)品提供設(shè)計(jì)師一系列工具，來(lái)實(shí)施風(fēng)格或外形定義或復(fù)雜的曲線和曲

20、面定義。對(duì)NURBS的支持使得曲面的建立和修形以與與其它CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換更加輕而易舉。5、創(chuàng)成式外形建模(GSM)創(chuàng)成式外形建模產(chǎn)品是曲面設(shè)計(jì)的一個(gè)工具，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方法和技術(shù)規(guī)的捕捉和重新使用，可以加速設(shè)計(jì)過(guò)程，在曲面技術(shù)規(guī)編輯器中對(duì)設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行捕捉，使用戶在設(shè)計(jì)周期中任何時(shí)候方便快速地實(shí)施重大設(shè)計(jì)更改。1.1.3 CATIA軟件發(fā)展作為世界領(lǐng)先的軟件，CATIA是有法國(guó)著名飛機(jī)制造公司Dassau1t開(kāi)發(fā)的并由IBM公司負(fù)責(zé)銷售的。由于CATIA為成功實(shí)施DMA提供了一個(gè)集成環(huán)境， 以用于取得設(shè)計(jì)目標(biāo)和管理所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以全球已有1000多個(gè)汽車制造公司陸續(xù)地把CATIA作為他們?cè)O(shè)計(jì)

21、和制造流程的核心系統(tǒng)。 Daimler-Chrysler, BMW, Ferrari, Fiat , Porsche, Renault, 和 Volkswagen已經(jīng)體會(huì)到了CATIA給他們帶來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。CATIA為汽車設(shè)計(jì)師和工程師提供了豐富的功能，包括3D實(shí)體造型、曲面造型和線架造型。系統(tǒng)提供的創(chuàng)新技術(shù)可以自動(dòng)進(jìn)行3D設(shè)計(jì)的參數(shù)化。系統(tǒng)還具有靈活的混合建模、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、以流程驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有限元分析等能力。工程師首先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行每個(gè)部件的檢查，并在計(jì)算機(jī)的模擬幫助下進(jìn)行分析，然后才需要物理樣機(jī)。以這種方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各個(gè)階段，從曲

22、面和外形風(fēng)格建模到底盤(pán)和電路系統(tǒng)等等。作為汽車制造商，只有通過(guò)持續(xù)的創(chuàng)新，快速推出新的產(chǎn)品，才能在市場(chǎng)上占領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)地位。這也許就是為什么世界上前25位的汽車制造商有18家選擇CATIA的原因。1.1.4 CATIA人機(jī)工程功能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用CATIA還具有人機(jī)工程功能。為了在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中就很好的解決“人機(jī)環(huán)境”之間的問(wèn)題，CATIA最早提出了人機(jī)設(shè)計(jì)與分析解決方案，在CATIA V5中集成為四個(gè)模塊：人體模型構(gòu)造HBR模塊，人體行為分析HAA模塊，人體模型測(cè)量編輯HME模塊，人體姿態(tài)分析HPA模塊。HBR在虛擬環(huán)境中建立和管理標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化“虛擬”人體模型，以在產(chǎn)品生命周期的早期進(jìn)行人機(jī)

23、工程的交互式分析。HBR提供的工具包括：人體模型生成、性別和身高的百分比定義、人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品生成、人機(jī)工程學(xué)控制技術(shù)、動(dòng)作生成以與高級(jí)視覺(jué)仿真等。一個(gè)友好的用戶接口確保了人體因素分析能夠由非人體分析專家進(jìn)行研究。有效的將HBR、HAA、HME與HPA結(jié)合起來(lái)可以生成更高級(jí)的人體模型，得到更詳盡的分析結(jié)果，使設(shè)計(jì)更符合人機(jī)工程學(xué)對(duì)舒適性、功能性以與安全性的要求。這些產(chǎn)品的結(jié)合可以為設(shè)計(jì)人員提供人機(jī)工程設(shè)計(jì)詳細(xì)的解決方案。HAA作為HBR的輔助模塊，可以對(duì)處于虛擬環(huán)境中的人機(jī)互動(dòng)進(jìn)行特定的分析。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠精確的預(yù)測(cè)人的行為。他提供了多種高效的人機(jī)工程學(xué)分析工具和方法，可以全面分析人機(jī)互動(dòng)過(guò)程中

24、的全部因素。HME允許設(shè)計(jì)人員通過(guò)大量的先進(jìn)人體測(cè)量學(xué)工具生成高級(jí)的用戶自定義的人體模型。該模型依靠它的指定目標(biāo)人群，可以用于評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)與其目標(biāo)的吻合程度。HME能夠滿足專業(yè)人機(jī)工程分析師、技術(shù)支持維護(hù)工程師等不同設(shè)計(jì)人員的需要。HPA可以定性和定量地分析人的各種姿態(tài)。人的整個(gè)身體與各種姿態(tài)可以從各方面被全面系統(tǒng)地反復(fù)檢查和分析并可以與已公布的舒適性數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定相關(guān)人體的舒適度與可操作性。可快速發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的區(qū)域，重新作出分析，并進(jìn)行姿態(tài)優(yōu)化。HPA允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的實(shí)際應(yīng)用，建立起自己的實(shí)際應(yīng)用，建立起自己的舒適度和強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，來(lái)滿足不同的需要。在各種不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，

25、人機(jī)工程學(xué)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義，最終體現(xiàn)在人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，人和機(jī)時(shí)構(gòu)成人機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)組成部分，在掌握人體主要尺寸的基礎(chǔ)上，根據(jù)各種作業(yè)的不同特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品最大程度的滿足操作的舒適性、方便性、安全性。同時(shí)也不能忽略對(duì)操作環(huán)境的考慮，如照明環(huán)境、溫度氣候小環(huán)境、噪聲環(huán)境、振動(dòng)。如此才能創(chuàng)造出人機(jī)環(huán)境互相協(xié)調(diào)而舒適高效的工作環(huán)境，從而提高工作效率。另外，通過(guò)人們已經(jīng)熟悉的形狀、顏色、材料、位置的組合來(lái)表示操作過(guò)程符合人的行動(dòng)特點(diǎn)，減少操作人員的學(xué)習(xí)過(guò)程，使機(jī)器符合操作人員的經(jīng)驗(yàn)、行為特征和操作想象，從而也能夠減少操作出錯(cuò)。作為成熟的CAD/CAM軟件，CATIA把人體測(cè)量學(xué)中的各

26、種知識(shí)和理論直接嵌入程序部，使的在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，只需報(bào)人體模型直接放入所考慮的機(jī)械設(shè)備或工程設(shè)計(jì)之中，省去了做人體模型的繁復(fù)工作。CATIA的人體模型可根據(jù)選取的百分位數(shù)或具體的人體數(shù)據(jù)做實(shí)時(shí)調(diào)整。CATIA還可以快速、便捷的調(diào)整虛擬人不同的作業(yè)姿態(tài)，以滿足不同作業(yè)姿態(tài)下的空間尺寸測(cè)定。在人機(jī)工程學(xué)中以人為本的設(shè)計(jì)理念思想指導(dǎo)下，滿足人體一般作業(yè)空間概略設(shè)計(jì)需要。但對(duì)于受作業(yè)空間限制的設(shè)計(jì)，則需要滿足各種姿勢(shì)下人體功能尺寸。在奧杰汽車技術(shù)的這段日子中，公司對(duì)我們進(jìn)行了CATIA培訓(xùn)，是我們對(duì)CATIA的知識(shí)有了初步的了解，尤其是對(duì)逆向的部分，有了深刻的了解，了解了何為逆向，逆向的基本步驟，逆

27、向的意義等等知識(shí)。逆向就是在根據(jù)已有的東西和結(jié)果，通過(guò)分析來(lái)推導(dǎo)出具體的實(shí)現(xiàn)方法。CATIA不僅能夠還原實(shí)物原型，而且還能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，制造出新的產(chǎn)品。本次畢設(shè)設(shè)計(jì)的是A00級(jí)轎車，但到底何為A00級(jí)轎車，是按什么劃分等級(jí)的呢。目前，國(guó)的汽車分級(jí)方法多以價(jià)格為主、技術(shù)規(guī)格為輔。我們也常聽(tīng)到諸如A級(jí)、B級(jí)車之例的說(shuō)法，這是參考德國(guó)轎車的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。按德國(guó)汽車分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，等級(jí)劃分主要依據(jù)軸距、排量、重量、性能等參數(shù)，字母順序越靠后，該級(jí)別的車軸距越長(zhǎng)、排量和重量越大，轎車的豪華程度也隨之提高。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的A00級(jí)轎車是小型轎車，參照本公司給東風(fēng)汽車新研發(fā)的電動(dòng)車2010設(shè)計(jì)的，該款電動(dòng)車

28、與今年全球規(guī)模最大的車展亮相。此款電動(dòng)車最高時(shí)速80公里，百公里能耗100kwh（度），按生活用電計(jì)算約為6元。其動(dòng)力能源由磷酸鐵鋰電池提供，續(xù)航里程110公里至180公里，循環(huán)壽命可達(dá)1500次，單車按照最低續(xù)航里程110公里，按每天平均行駛50公里計(jì)算，電池可用八年。隨著城市純電動(dòng)汽車設(shè)施配備逐步完善，EJ02還具備電池快換系統(tǒng)續(xù)電功能。業(yè)人士認(rèn)為，在目前汽柴油價(jià)格逼近8元/升的現(xiàn)狀下，對(duì)于每天上班距離在50公里以的上班族來(lái)說(shuō)，EJ02是他們應(yīng)對(duì)高油價(jià)時(shí)代的最安全經(jīng)濟(jì)的代步利器。同時(shí)，EJ02采用滿足碰撞安全技術(shù)要求的鋁合金骨架，整車重量770-850千克，在保證行駛安全的前提下，可最大限

29、度的降低整車自重，有效節(jié)省動(dòng)力源，延長(zhǎng)單次充電的續(xù)航里程。同時(shí)，后置后驅(qū)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化了車輛坡道性能，長(zhǎng)2695mm，寬1520mm，其最小轉(zhuǎn)彎達(dá)直徑8.6米。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以緩解城市交通擁堵的現(xiàn)狀，還能讓用戶行動(dòng)自如。東風(fēng)股份是東風(fēng)公司新能源汽車事業(yè)的主要擔(dān)當(dāng)者，早在2005年就著手新能源汽車的自主研發(fā)，相繼推出“東風(fēng)天翼”純電動(dòng)客車、物流車，以與“帥客MPV”、“奧丁SUV”、微型客車、物流車、環(huán)衛(wèi)車等12款純電動(dòng)車型，EJ02的正式亮相，不僅豐富了東風(fēng)股份純電動(dòng)家族的產(chǎn)品線，還填補(bǔ)了東風(fēng)公司純電動(dòng)微轎的空白。圖1-1 東風(fēng)電動(dòng)車1.3研究本課題的意義汽車誕生一百多年來(lái)，其技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)

30、展，到現(xiàn)在已經(jīng)成為集傳統(tǒng)工業(yè)和高新科技為一身的典型的機(jī)電產(chǎn)品，而圍繞汽車工業(yè)的龐大工業(yè)體系也發(fā)展成為世界上屈指可數(shù)的企業(yè)群體。盡管在各個(gè)國(guó)家都有許多傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)陷入困境，甚至面臨巨大的危機(jī)，但汽車工業(yè)卻一直保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭，其發(fā)展水平也被公認(rèn)為衡量一個(gè)國(guó)家總體科學(xué)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。汽車車身總布置是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其指導(dǎo)思想是“以人為本”。在汽車設(shè)計(jì)中，車身部布置應(yīng)當(dāng)能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達(dá)到以上性能。SAE、ISO、GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點(diǎn)。當(dāng)駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)入座后，測(cè)取人

31、體特征點(diǎn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點(diǎn)分布圖形。這些圖形稱為車身部布置設(shè)計(jì)工具。它們包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸與界面等(如圖1.1所示)。目前，國(guó)外汽車生產(chǎn)實(shí)踐證明：整車生產(chǎn)能力的發(fā)展取決于車身的生產(chǎn)能力；汽車的更新?lián)Q代在很大程度上也取決于車身；在基本車型達(dá)到飽和的情況下，只有依賴車身改型才能打開(kāi)銷路。所以車身設(shè)計(jì)在整車設(shè)計(jì)中占有重要地位。因此在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選擇了A00級(jí)轎車駕駛員的設(shè)計(jì)與優(yōu)化（車身總布置）這個(gè)課題。1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)容本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為A00級(jí)轎車駕駛員布置設(shè)計(jì)與優(yōu)化，目的是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決A00級(jí)轎車駕駛員布置設(shè)計(jì)與優(yōu)化問(wèn)

32、題。具體容：1了解人體舒適坐姿要求與舒適操縱力要求；2了解駕駛員相關(guān)車輛尺寸定義；3了解駕駛員布置的空間尺寸要求；4學(xué)習(xí)CATIA軟件繪制駕駛員布置圖；第2章 車身設(shè)計(jì)方法2.1傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法汽車自誕生至今已有112年的歷史, 在這漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，車身設(shè)計(jì)方法不斷改進(jìn)和完善，已形成了一套成熟的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)在于：在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段都要反復(fù)進(jìn)行平面圖形和立體模型的制作過(guò)程。例如，在初步設(shè)計(jì)階段，要繪制彩色效果圖和1：5油泥模型；在技術(shù)設(shè)計(jì)階段要制作1：1油泥外模型和1：1車身部模型；在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段要繪制1：1的主圖板和制作1：1的車身主模型8。傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法的主要

33、問(wèn)題在于：（1）車身開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)準(zhǔn)備的周期長(zhǎng)，大約需要4年左右的時(shí)間。而且對(duì)于汽車這類復(fù)雜的幾何形體初始設(shè)計(jì)的可信度低，為了產(chǎn)品定型，只有依靠樣車逐步修改設(shè)計(jì)，直到滿足各種要求為止，有時(shí)修改設(shè)計(jì)會(huì)持續(xù)到生產(chǎn)準(zhǔn)備后期，迫使生產(chǎn)準(zhǔn)備大量返工，造成浪費(fèi)。（2）費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作強(qiáng)度大。傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)要求美工人員、工程技術(shù)人員與工人通力合作。無(wú)論是繪制車身圖樣還是制作立體模型，都要付出大量艱苦的勞動(dòng)。另外，生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中工藝設(shè)計(jì)、沖模制造、研配以與調(diào)試都將耗費(fèi)大量的手工勞動(dòng)和時(shí)間。（3）設(shè)計(jì)精度低。其主要原因是在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備的各個(gè)環(huán)節(jié)之間信息的傳遞是一種“移形”，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多次移形傳遞，由于各種人

34、為與設(shè)備造成的誤差在所難免，導(dǎo)致加工出的沖模精度無(wú)法保證，只有依靠最后的手工研配來(lái)解決9。2.2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法從七十年代起，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入了汽車外形設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域，今天更是普遍應(yīng)用，并已成為目前國(guó)外車廠進(jìn)行汽車造型設(shè)計(jì)的常規(guī)手段。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)是將計(jì)算機(jī)迅速、準(zhǔn)確處理信息的特點(diǎn)與人類創(chuàng)造性思維能力與推理判斷能力巧妙結(jié)合起來(lái)，用計(jì)算機(jī)繪圖、數(shù)據(jù)庫(kù)、智能模擬技術(shù)，為現(xiàn)代設(shè)計(jì)提供了理想的手段。計(jì)算機(jī)和數(shù)控加工技術(shù)的配合，可用來(lái)精確制造機(jī)械零件和對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行自行檢驗(yàn)和裝配，這就是計(jì)算機(jī)輔助制造。近年來(lái)這一技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)一起得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并在汽車車身設(shè)計(jì)制造中率先應(yīng)用，引起了汽車

35、設(shè)計(jì)制造技術(shù)革命性的大變革10。車身開(kāi)發(fā)中采用CAD或CATIA技術(shù)將會(huì)帶來(lái)傳統(tǒng)方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：1、提高了設(shè)計(jì)精度。造型一旦完成并建立數(shù)學(xué)模型存人數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以實(shí)現(xiàn)多方共享，為生產(chǎn)準(zhǔn)備、模具設(shè)計(jì)制造提供便捷、詳細(xì)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使模具加工精度大為提高。2、縮短了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制造的周期。車身數(shù)模可直接用來(lái)沖模設(shè)計(jì)，以提高沖模設(shè)計(jì)的精度和成功率。取消了兩次油泥模型、主模型以與工藝模型的制作，使人力、物力和時(shí)間大為減少。3、可將造型設(shè)計(jì)直接用于強(qiáng)度、剛度有限元分析以與碰撞安全性分析，也可以對(duì)車型進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)模擬。這樣使初始設(shè)計(jì)可信度大為提高。4、設(shè)計(jì)修改以與在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的改型和換型均

36、比較容易?？傊?，基于CAD和CATIA它能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短產(chǎn)品的研制周期等諸多優(yōu)點(diǎn) ，其正在受到極大的關(guān)注和飛速的發(fā)展。它從根本上改變了過(guò)去用手工繪圖、依靠圖紙組織生產(chǎn)的模式。它對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造、新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起和發(fā)展，以與增強(qiáng)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力等方面，都起著巨大的作用。2.3 整車布置的基準(zhǔn)線零線的確定確定整車的零線(三維坐標(biāo)面的交線)、正負(fù)方向與標(biāo)注方式，均應(yīng)在汽車滿載狀態(tài)下進(jìn)行、繪制時(shí)應(yīng)將汽車車頭向左側(cè)（如圖3-1）。1、汽車中心線：通過(guò)左右前輪中心，并垂直于車架平面線的平面，在側(cè)視和俯視圖上的投影線即為X坐標(biāo)線，前為“-”、后為“+”，該線標(biāo)記為。2、汽車中心線：通過(guò)汽車縱向

37、中心線的鉛垂面，在前視和俯視圖上的投影線，前視圖中右側(cè)為“+”、右側(cè)為“-”，標(biāo)記為。3、車架上平面線：車架縱梁上翼面上較長(zhǎng)的一段平面或承載式車身中部地板或邊梁的上緣面，并與水平面平行時(shí)，在前視和側(cè)視圖上的投影線，即為Z坐標(biāo)線。上為“+”、下為“-”，標(biāo)記為。4、地面線：地平面在側(cè)視圖和前視圖上的投影線，稱為地面線。此線是標(biāo)注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺(tái)高度等尺寸的基準(zhǔn)線。5、前輪垂直線：通過(guò)左、右前輪中心，并垂直于地面的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影線，稱為前輪垂直線。此線用來(lái)作為標(biāo)注汽車軸距和前懸的基準(zhǔn)線。當(dāng)車架與地面平行時(shí)，前輪垂直直線與前輪中心線重合（如乘用車）。6、在新車

38、設(shè)計(jì)時(shí)，整車的坐標(biāo)線確定后，車身(車頭、駕駛室)、車架的坐標(biāo)線也確定了，三者是統(tǒng)一的。7、如果用現(xiàn)有的車身、車架拼裝新車型，則三者的坐標(biāo)線不一定一致。因?yàn)樗x用的車身、車架已有自己的坐標(biāo)線，而布置在新車上時(shí)，其坐標(biāo)線不一定與新車的坐標(biāo)線重合，因布置上的需要會(huì)造成差值，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)記住這一差值，作為設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)。原車身、車架的坐標(biāo)不隨新車的坐標(biāo)而變動(dòng)。8、整車零線的畫(huà)法上述的、三條線，統(tǒng)稱為三個(gè)方向的零線。在繪制總布置圖時(shí)，先確定零線的位置。一般是從側(cè)視圖上開(kāi)始，根據(jù)整車的前懸與車架上表面至地面的高度，確定X和Z坐標(biāo)線的交點(diǎn)，然后通過(guò)該點(diǎn)畫(huà)一水平線和一垂直線，分別代表和。需要時(shí)可畫(huà)出網(wǎng)格線，間距

39、為200mm或400mm，便于繪圖時(shí)坐標(biāo)點(diǎn)的換算或量取。俯視圖和前視圖坐標(biāo)線的畫(huà)法可照此法處理，但須保證X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)線互相垂直。地面線可暫時(shí)不畫(huà)，待前、后輪中心至車架上表面距離確定后，再以前、后輪中心為圓心，以車輪靜力半徑為半徑，分別畫(huà)兩個(gè)圓弧，則兩圓弧的切線即為地干線。圖3-1 整車總布置圖坐標(biāo)系2.4 本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法2.4.1 概念設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)要求和預(yù)期達(dá)到設(shè)計(jì)目的采用的設(shè)計(jì)方法：1、確立本次設(shè)計(jì)主方向；2、市場(chǎng)調(diào)研：通過(guò)國(guó)外暢銷客車車型對(duì)比分析，得出具有競(jìng)爭(zhēng)力車型的相關(guān)數(shù)據(jù)，明確設(shè)計(jì)思路；3、繪制草圖：構(gòu)思可行性方案，并繪制初期草圖；4、確定方案：對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)論證，確定最

40、佳方案2.4.2 工程設(shè)計(jì)1、確定尺寸參數(shù)：通過(guò)查閱資料確定尺寸參數(shù)。2、外形設(shè)計(jì)：在保證美學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的情況下完成造型設(shè)計(jì)2、車身總布置：根據(jù)車身總布置方法與設(shè)計(jì)原則完成車身總布置設(shè)計(jì)；3、坐椅布置：依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理布置座椅等，4、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：利用CATIA設(shè)計(jì)完成車身總布置圖。2.5 車身總布置容與原則車身總布置容車身總布置設(shè)計(jì)是將汽車各個(gè)總成與其所裝載的人員或貨物安排在恰當(dāng)?shù)奈恢?，既要保證各總成運(yùn)動(dòng)無(wú)干涉，又要保證乘坐舒適性和裝卸方便。為了保證汽車各部分合理的位置關(guān)系，需要設(shè)計(jì)人員定出許多重要的控制尺寸。例如，車身部布置應(yīng)當(dāng)能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野

41、性等要求。為了達(dá)到以上性能。SAE、ISO、GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點(diǎn)。當(dāng)駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)入座后，測(cè)取人體特征點(diǎn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點(diǎn)分布圖形。這些圖形稱為車身部布置設(shè)計(jì)工具。它們包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸與界面等。經(jīng)過(guò)車身總布置設(shè)計(jì)，就可確定汽車的主要尺寸和基本形狀11。車身總布置原則車身總布置是其它設(shè)計(jì)階段的基礎(chǔ)，是汽車設(shè)計(jì)的初始步驟，其自身的好壞決定著車身設(shè)計(jì)的成敗。因此車身總布置應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)原則（1）外部尺寸盡量小部空間盡量大 。（2）滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性

42、、視野性等要求；（3）以人為本，滿足人機(jī)工程學(xué)要求。（4）滿足法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)要求。2.6車身承載方式的確定2.6.1車身承載方式就像人的身體一樣，汽車也須有一幅骨架，這就是車架。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時(shí)所受的沖擊、扭曲、慣性力等。車架種類有大梁式、承載式、鋼管式與特殊材料一體成型式等。1）大梁式車架（又稱非承載式車架）大梁車架的原理很簡(jiǎn)單：將堅(jiān)固的鋼梁焊接或鉚接成為一個(gè)鋼架，然后在上面安裝動(dòng)力總成、懸架、車身等部件，這個(gè)鋼架就是名附其實(shí)的“車架”（如圖2-1）。大梁式車架的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供很強(qiáng)的承載能力和抗扭剛度，且結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是鋼制大梁質(zhì)量 沉重體積大

43、，影響整車布局和空間利用率。大梁式車架適用于大載重量的貨車、型客車、越野車。圖 2-1 大梁式車架2）承載式車架承載式車架的意念是用金屬制成堅(jiān)固的車身，再將發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架等機(jī)械零件直接安裝在車身上，車身承受全部載荷，充當(dāng)車架。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡(jiǎn)單，高速行駛穩(wěn)定性較好。承載式車架由鋼或鋁經(jīng)沖壓、焊接而成，對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的要求都很高。成型的車架是個(gè)帶有坐艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和底板的骨架（如圖2-2），我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件（如圖2-3）。圖 2-2 承載式車

44、架 圖 2-3 車身覆蓋件 3）鋼管式車架鋼管式車架就是用鋼管焊接成一個(gè)框架，再將零部件裝在框架上。它的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，且對(duì)鋼管車架進(jìn)行局部加強(qiáng)容易，在質(zhì)量相等的情況下，可以得到比承載式車架更強(qiáng)的剛度（如圖2-4）。圖 2-4 汽車的車架就像人的身體由骨架來(lái)支持一樣，汽車也必須有一幅骨架，這就是車架。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時(shí)所受的沖擊、扭曲、慣性力等14。通常人們只將汽車車身結(jié)構(gòu)劃分為非承載式車身和承載式車身。2.7本車承載方式的確定作為城市電動(dòng)轎車，其自身的安全性和舒適性是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)，其影響因素主要是底盤(pán)和懸架，而底盤(pán)部件和懸架是安裝在車架上的，所以選擇合適

45、的承載方式對(duì)汽車的性能影響至關(guān)重要。本車采用承載式車身，因?yàn)椴捎眠@種承載方式的轎車車身質(zhì)量小，剛度高，成本相對(duì)低。室可利用的有效空間增大，可降低整車高。上下車更方便。制造工藝性好，生產(chǎn)率高。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用承載式車身是最符合設(shè)計(jì)要求的。第3章 人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)研究3.1 人機(jī)工程學(xué)概況人機(jī)工程學(xué)簡(jiǎn)介一款車型是否會(huì)得到人們的青睞，在很大程度上取決于其是否擁有人性化并貼近用戶的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，而要達(dá)到這一設(shè)計(jì)要求，就必須運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)方法。人機(jī)工程學(xué)是從人的生理和心理特點(diǎn)出發(fā)，研究人、機(jī)、環(huán)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的一門(mén)學(xué)科，其目標(biāo)是讓人在使用機(jī)械的用時(shí)有“安全、健康

46、、舒適、高效”的感覺(jué)。在車身總布置中，人機(jī)工程設(shè)計(jì)占有重要地位，必須根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的布置設(shè)計(jì)。這不僅關(guān)系到有效利用車空間與提高乘用舒適性，而且會(huì)影響整車、外造型和尺寸參數(shù)，進(jìn)而會(huì)影響整車性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力12。人機(jī)工程學(xué)在車身總布置中的應(yīng)用機(jī)動(dòng)車的種類雖然很多，但面臨的人機(jī)工程問(wèn)題卻是一樣的。合理的人機(jī)工程布置設(shè)計(jì)，不僅關(guān)系到車空間利用率和乘坐舒適性，而且還會(huì)影響整車造型與尺寸，進(jìn)一步影響整車性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。車輛工程領(lǐng)域的人機(jī)工程問(wèn)題可大致歸納為以下六個(gè)方面。1、汽車駕駛操縱系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配；機(jī)動(dòng)車輛駕駛操縱系統(tǒng)是一種有駕駛員參與的反饋控制系統(tǒng)，其人機(jī)界面是典型的第一類人機(jī)

47、界面。這類人機(jī)界面的優(yōu)化匹配問(wèn)題，在人機(jī)工程科學(xué)領(lǐng)域最有代表性，是人機(jī)工程學(xué)應(yīng)當(dāng)研究和解決的基本技術(shù)問(wèn)題之一。因?yàn)轳{駛操縱是機(jī)動(dòng)車輛駕駛員最基本、最頻繁、最重要的操作，所以駕駛操縱系統(tǒng)人機(jī)界面匹配的合理程度，對(duì)車輛行駛的安全性、對(duì)駕駛員的身心健康、駕駛操作的舒適性以與在正常工作時(shí)間繼續(xù)駕駛車輛所能保證的工作效率等，都有重大的影響2、汽車行車安全性與車乘員的人體保護(hù)技術(shù)；汽車車輛的撞車、翻車事故嚴(yán)重的威脅乘員的安全性。在進(jìn)行車身總布置時(shí)，一定要考慮到安全技術(shù)性能，利用有效的車乘員人體保護(hù)技術(shù)來(lái)避免或減輕乘員可能遭受到嚴(yán)重的傷害。3、汽車乘員的乘坐舒適性汽車駕駛員和乘員的乘坐舒適性，主要取決于座椅

48、與人體的人機(jī)界面能否為人提供舒適穩(wěn)定的坐姿、駕駛員（或乘員）座椅汽車系統(tǒng)能否有效地隔離或衰減來(lái)自路面不平度的激勵(lì)而產(chǎn)生的振動(dòng)、駕駛員（或乘員）座椅駕駛室系統(tǒng)的幾何位置關(guān)系能否為駕駛員提供良好的視野和相對(duì)于各種操縱機(jī)構(gòu)與顯示裝置的舒適位置13。4、機(jī)動(dòng)車輛的噪聲控制機(jī)動(dòng)車輛噪聲控制的目的是保證車駕駛員和乘員的耳旁噪聲滿足人的聽(tīng)力保護(hù)允許標(biāo)準(zhǔn)，車外噪聲滿足動(dòng)態(tài)環(huán)境噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)。具體的標(biāo)準(zhǔn)限值因車輛類型、使用條件、運(yùn)行環(huán)境的不同而異。5、機(jī)動(dòng)車輛駕駛員的駕駛適宜性駕駛員是引起事故的主要因素。所謂駕駛適應(yīng)性，是指人具備圓滿，不出差錯(cuò)的完成駕駛工作的素質(zhì)。開(kāi)展駕駛適應(yīng)性研究并制定科學(xué)的駕駛適宜性檢查方法

49、，對(duì)于駕駛員的選拔和科學(xué)化管理具有重要的指導(dǎo)意義。6、汽車的道路交通適應(yīng)性我們認(rèn)為，應(yīng)該把人車路作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究，設(shè)計(jì)汽車性能時(shí)既要充分考慮到人的因素，如人體尺寸、人的生理和心理特征、人的習(xí)慣等人車的關(guān)系，又要考慮到道路交通特性。進(jìn)行車身總布置時(shí)，考慮到人車路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化。汽車是一種典型的高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步和汽車應(yīng)用的普與，人們對(duì)汽車的安全性、舒適性和操縱方便性提出了更高的要求。人與機(jī)器共同工作，人有人的特性，機(jī)器有機(jī)器的特性，要設(shè)計(jì)出能最大限度與人協(xié)調(diào)工作的機(jī)器，就要充分研究?jī)烧叩奶匦?，才能設(shè)計(jì)出良好的人機(jī)界面。將人機(jī)工程學(xué)的原理應(yīng)用于車身總布置設(shè)計(jì)中，以解決上述問(wèn)題，成

50、為汽車設(shè)計(jì)中的重中之重。人機(jī)工程學(xué)在車身總布置中的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則人機(jī)工程學(xué)在對(duì)人的特性進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上設(shè)定了一系列的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，用來(lái)指導(dǎo)機(jī)器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，主要是人和機(jī)器之間的界面設(shè)計(jì)。其中與汽車設(shè)計(jì)相關(guān)的主要有：（1）基于人體感官的界面設(shè)計(jì)。例如，人的視覺(jué)有視角、視野、可視光波長(zhǎng)圍、顏色分辨力、視覺(jué)靈敏度、定位錯(cuò)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺(jué)、視覺(jué)疲勞等特性，汽車的擋風(fēng)玻璃、儀表板和儀表的設(shè)計(jì)就要充分考慮這些特性，使駕駛者能夠得到足夠的視區(qū)，能夠迅速辨認(rèn)各種信號(hào)，減少失誤和視覺(jué)疲勞。（2）基于人體形態(tài)的界面設(shè)計(jì) 不同地區(qū)和人種、不同年齡和性別都具有不同的身體尺寸，為不同地區(qū)和群體設(shè)計(jì)的汽車就要參考特定對(duì)象的人體參數(shù)，

51、盡量滿足每個(gè)人的個(gè)性化需要。（3）基于力特性的界面設(shè)計(jì) 人體在不同的姿態(tài)下，用力的疲勞程度不同，操縱機(jī)器所需的力量應(yīng)該選擇在對(duì)應(yīng)姿態(tài)下不易引起疲勞的圍。（4）基于人腦特性的界面設(shè)計(jì)車身總布置設(shè)計(jì)應(yīng)該符合人腦對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和反應(yīng)規(guī)律。3.2人機(jī)工程學(xué)簡(jiǎn)介自人類社會(huì)開(kāi)始，就有了最原始的人機(jī)關(guān)系，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人機(jī)工程學(xué)的概念日益走進(jìn)人們的生活中，但是究竟何為人機(jī)工程學(xué)，研究其意義是什么。人機(jī)工程學(xué)是從20世紀(jì)50年代開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的邊緣科學(xué)，研究人在操作過(guò)程中合理地、適度地勞動(dòng)和用力規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。目前，國(guó)際人機(jī)工程學(xué)會(huì)（International Ergonomics Assoc

52、iation,簡(jiǎn)稱IEA）對(duì)人機(jī)工程學(xué)所下的定義為：“人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等各方面的因素；研究人和機(jī)器與環(huán)境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問(wèn)題的學(xué)科”。其研究的對(duì)象是人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱人機(jī)系統(tǒng)）各組成部分的屬性，但重點(diǎn)研究的是人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的總體屬性，以與人、機(jī)、環(huán)境之間的相互關(guān)系的規(guī)律。人機(jī)工程學(xué)研究的容包括：1、人機(jī)工程學(xué)的學(xué)科構(gòu)成；2、人的特性研究；3、機(jī)的特性研究；4、環(huán)境的特性研究；5、人機(jī)關(guān)系的研究；6、人環(huán)境關(guān)系的研究；7、機(jī)環(huán)境關(guān)系的研究；8、人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究。人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，可以

53、分為人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)子系統(tǒng)。對(duì)于這三個(gè)子系統(tǒng)的研究，各自獨(dú)立為一門(mén)科學(xué)，即人的科學(xué)、技術(shù)工程科學(xué)與環(huán)境科學(xué)。這三個(gè)子系統(tǒng)中兩兩互相交叉，又構(gòu)成三個(gè)交叉系統(tǒng)，即人機(jī)系統(tǒng)，人環(huán)境系統(tǒng)，機(jī)環(huán)境系統(tǒng)，這三個(gè)交叉系統(tǒng)的交叉則構(gòu)成人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)。總體上，人機(jī)工程學(xué)有研究和實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用和工程兩個(gè)學(xué)術(shù)研究方向構(gòu)成。人是人機(jī)系統(tǒng)中最重要的，最活躍的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是最難控制的環(huán)節(jié)。對(duì)人的研究可分為九個(gè)方面：1人體尺寸與人體測(cè)量技術(shù)；2人體力學(xué)性能；3人的勞動(dòng)生理功能；4勞動(dòng)中人的心理過(guò)程；5人的信息傳遞能力；6人的可靠性；7人員的選拔和訓(xùn)練；8人的動(dòng)作時(shí)間研究；9人體模型。機(jī)的因素很多，在此主要對(duì)機(jī)械，電器系統(tǒng)進(jìn)行歸納

54、，大致可概括為五方面：1信息傳遞技術(shù)；2操縱控制技術(shù)；3安全保障技術(shù)；4動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)；5宜人化技術(shù)。綜上所述，人機(jī)工程學(xué)研究容可以概括為：1、機(jī)械系統(tǒng)中直接由人操縱或使用的部件，應(yīng)設(shè)計(jì)成便于操作者有效的使用，以保證人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最優(yōu)。2、從保證人的安全，健康，舒適和高工作效率出發(fā)，提出環(huán)境控制和安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求；3、人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。在駕駛員車輛環(huán)境系統(tǒng)中，駕駛員是人機(jī)工程學(xué)研究的核心對(duì)象。隨著機(jī)動(dòng)車輛用途大日益擴(kuò)大，形態(tài)的日益多樣化、功率和工作速度的不斷增加、自動(dòng)化程度的不斷提高、行駛道路和和交通環(huán)境條件的日益復(fù)雜，駕駛員的工作越來(lái)越重，因而對(duì)改善駕駛員勞動(dòng)條件要求越

55、來(lái)越迫切。這就使得應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的原理設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車輛的重要性各位突出。機(jī)動(dòng)車輛駕駛員的主要職能有：1、用手和腳操縱各種機(jī)構(gòu)以使駕駛車輛和控制作業(yè)機(jī)具；2、觀察車輛和作業(yè)機(jī)具的工作情況，監(jiān)控他們的技術(shù)狀態(tài)；3、確定合理而有效的完成作業(yè)任務(wù)的操作順序。目前車輛工程領(lǐng)域的人機(jī)工程問(wèn)題大致可歸納為八方面：1、機(jī)動(dòng)車輛駕駛操縱系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配2、機(jī)動(dòng)車輛的行車安全性和車成員的人體保護(hù)技術(shù)3、機(jī)動(dòng)車輛成員的乘坐舒適性4、機(jī)動(dòng)車輛的噪聲控制5、機(jī)動(dòng)車輛車小環(huán)境氣候的宜人華控制6、機(jī)動(dòng)車輛駕駛員的駕駛適宜性7、機(jī)動(dòng)車輛道路交通適應(yīng)性8、人機(jī)路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化現(xiàn)代轎車設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以人為中心，安全性、舒適性一直是轎車設(shè)計(jì)的主題和追求的目標(biāo)。而舒適性、安全性直接與人相關(guān)，尤其是駕駛員的舒適性與安全性，所以研究對(duì)駕駛員操縱空間的研究是極為重要的。3.3人機(jī)系統(tǒng)概述人機(jī)系統(tǒng)是指生產(chǎn)過(guò)程中人和機(jī)械聯(lián)系起來(lái)而形成的不可分割的整體。人機(jī)系統(tǒng)可大可小，凡是有人控制的系統(tǒng)都屬于人機(jī)系統(tǒng)圍，如人與飛機(jī)、人與汽車、人與工程機(jī)械、人與座椅等等。人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成是三個(gè)人、機(jī)、環(huán)境子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)，它們互相獨(dú)立有互相交叉，構(gòu)成人機(jī)系統(tǒng)、人環(huán)境系統(tǒng)、機(jī)環(huán)境系統(tǒng)我們?cè)谘芯恐兄攸c(diǎn)以人機(jī)