《基于人機(jī)工程學(xué)的轎車車聲設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于人機(jī)工程學(xué)的轎車車聲設(shè)計（12頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、人機(jī)工程學(xué)在車身設(shè)計中的應(yīng)用1 概述人機(jī)工程學(xué)是近40年來發(fā)展的一門新興學(xué)科，在車身設(shè)計中得到了大量的應(yīng)用。一、人機(jī)工程的概念研究對象：人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的整體狀態(tài)和過程。任務(wù)：使機(jī)器的設(shè)計和環(huán)境條件的設(shè)計適應(yīng)于人，以保證人的操作簡便省力、迅速準(zhǔn)確、安全舒適，充分發(fā)揮人、機(jī)效能，使整個系統(tǒng)獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。研究范圍：人的生理、心理特征和能力極限能承受的極限；人機(jī)功能的合理分配充分發(fā)揮各自特長；人機(jī)相互作用及人機(jī)界面設(shè)計；相互作用利用信息顯示器和控制器實(shí)現(xiàn)人機(jī)間信息交換的過程；人機(jī)界面使顯示器與人的感覺器官的特性相匹配，使控制器與人的效應(yīng)器官相匹配，以保證人、機(jī)之間的信息交換迅速、準(zhǔn)確。研究

2、環(huán)境及其改善溫度、濕度、照明、噪聲、振動、塵埃、有害氣體等對人的作業(yè)活動和健康的影響。以及控制、改善不良環(huán)境的措施和手段；研究作業(yè)及其改善人從事體力和腦力作業(yè)時生理、心理變化，由此確定作業(yè)時的合理負(fù)荷及耗能量、合理的作業(yè)和休息制度、合理的操作方法疲勞，保障健康，作業(yè)效率；研究人的可靠性與安全工程系統(tǒng)日益復(fù)雜和精密，操作人員面對大量的顯示器、控制器，容易出現(xiàn)人為差錯而導(dǎo)致事故發(fā)生。研究人的可靠性及影響因素，尋求減少人為差錯，防止事故發(fā)生的途徑和方法。二、人機(jī)工程學(xué)與車身設(shè)計的關(guān)系1、人機(jī)工程學(xué)的研究目的要解決的問題如何減少汽車的各種物理性能對人生理、心理所產(chǎn)生的影響；如何減少駕駛操作的失誤而造成

3、的事故。2、在汽車工程中的應(yīng)用對現(xiàn)有條件下駕駛汽車和乘坐汽車在生理、心理及社會等各方面進(jìn)行大量統(tǒng)計與調(diào)查，引入生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、人體解剖學(xué)、運(yùn)動生物學(xué)、人體測量學(xué)、工程學(xué)、機(jī)械學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息工程、系統(tǒng)工程等學(xué)科的觀點(diǎn)和方法，開展全面研究和分析改善汽車的各種性能。目的：為汽車設(shè)計、改進(jìn)提供各種調(diào)查、改進(jìn)、試驗(yàn)與分析結(jié)果，使汽車更好地、盡善盡美地為人服務(wù)。3、車身內(nèi)部各種物理量的變化和人體的承受范圍人對車內(nèi)各種物理量變化的感受具有一定的限度。車內(nèi)各種物理量的變化超過允許條件感到疲勞、頭暈、惡心、嘔吐等生理上的病態(tài)變化和心理上的煩燥不安。措施：采用各種燈光、音響報警裝置及時提醒注意；應(yīng)用空調(diào)

4、設(shè)備調(diào)節(jié)車室氣候；采用各種絕緣、密封手段振動、噪聲、空氣污染。為乘客創(chuàng)造一個安全、可靠、舒適的乘坐環(huán)境。4、研究內(nèi)容：人體尺度和操縱范圍；人的視覺和光效應(yīng)；聽覺信息的傳遞和噪聲干擾；人體對環(huán)境的適應(yīng)；人車系統(tǒng)的響應(yīng)時間；人車系統(tǒng)的特性和安全駕駛；飲酒對駕駛的干擾。要求：從主觀和客觀兩方面使汽車的各種性能更好地適應(yīng)人們的心理和生理上的要求。5、達(dá)到的目的根據(jù)人類生理、心理的自身規(guī)律來指導(dǎo)設(shè)計；為駕駛員創(chuàng)造一個安全性、操作性好，視野開闊、清晰而又舒適的工作環(huán)境；使乘客感到安全、舒適和方便，不會有過度疲勞與不良的生理反應(yīng)；從主觀和客觀，積極和消極等方面采取措施，使車禍降到最低限度2 人體的尺度和人體

5、模型一、人體尺度和人體的動作范圍人體尺度人體所占的幾何空間尺寸。人體的動作范圍人四肢所能控制的區(qū)域和在此區(qū)域內(nèi)人能產(chǎn)生的作用力的大小。采用人體測量的方法為人體尺度和動作范圍提供各種數(shù)據(jù)資料，并由此確定了以人體身高為基本尺度的等級系列。1、人體尺度的表示方法百分位按身高分布的百分位表示的人體尺度稱百分位身高。車身設(shè)計中，采用的人體尺度是5%百分位和95%百分位，以保證90%（從5%百分位到95%百分位）的人能在所設(shè)計的汽車座椅調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，獲得最適合于自身尺度的乘坐空間和操作空間舒適性、操作方便性。50%百分位的人體尺度（人體平均尺度）用于檢驗(yàn)中間尺寸。2、人體尺度的應(yīng)用確定人體在座椅中所占的幾何

6、空間和活動范圍。用測量的人體統(tǒng)計數(shù)據(jù)設(shè)計人體模型按比例制作5%、50%、95%百分位的二維人體模型放置于車身總布置圖的駕駛座位上：確定人體在座椅中所占的幾何空間和活動范圍；確定按5%和95%百分位的人體尺度所要求的各種調(diào)節(jié)范圍。（5%和95%百分位的人體差距縱、橫、高度，即調(diào)節(jié)范圍）確定乘客座椅的尺寸和布置參數(shù)。3、中國的人體尺度中國地域遼闊，民族眾多，各地區(qū)成年人的人體尺度存在一定差異。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)知，中國人體身高按自然地理區(qū)域由北向南大致可分為三種身材：大個身材東北、華北和西北地區(qū)的人體；中等個身材華東、華中和西部等地區(qū)的人體；小個身材華南、西南地區(qū)的人體。如：男子身高均值=1688mm，標(biāo)

7、準(zhǔn)差=81.83mm,取5%和95%百分位作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則由：1.645，得中國90%的男子身高在15541823mm之間。二、H點(diǎn)人體模型1、人體模型汽車設(shè)計和試驗(yàn)用人體模型因用途不同，種類不一。假人撞車試驗(yàn)用人體模型，費(fèi)用高，每個25萬美元；三種： 多自由度人體模型振動等試驗(yàn)用；H點(diǎn)人體模型確定車身實(shí)際H點(diǎn)位置。2、H點(diǎn)人體模型三維H點(diǎn)人體模型H點(diǎn)人體身軀與大腿的鉸接點(diǎn)。用途：車身內(nèi)部模型中的布置和測量。國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO6649-1980對H點(diǎn)人體模型的結(jié)構(gòu)、代表人體各部分重量重塊的位置等都作了具體規(guī)定。各部分尺寸、質(zhì)量、質(zhì)心位置以人體測量資料為依據(jù)。臀盤模仿人體臀部和大腿；背盤模仿人體背

8、部；輪廓線形狀真實(shí)人體的統(tǒng)計反映；背盤與臀盤鉸接處相當(dāng)于人體胯點(diǎn)位置設(shè)鉸接副，鉸接中心被定義為H點(diǎn)。H點(diǎn)人體模型按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安放在汽車座椅上時，模型上的H點(diǎn)在車身中的位置汽車實(shí)際H點(diǎn)位置。ISO6649-1980對如何利用H點(diǎn)人體模型在汽車座椅上來確定H點(diǎn)的程序作了具體規(guī)定：用途、定義、對三維H點(diǎn)人體模型的描述、三維H點(diǎn)人體模型的安裝位置順序等。適用于：駕駛員踵點(diǎn)至R點(diǎn)（設(shè)置座椅基準(zhǔn)點(diǎn)人體軀干線和大腿中心線的鉸接點(diǎn)）垂直距離550mm，靠背角5，或由大腿桿所表示的大腿中心線的方位在水平線之上5的任何設(shè)計方案。標(biāo)準(zhǔn)還對5%、95%百分位的H點(diǎn)人體模型的小腿桿長、大腿桿長和兩膝之間的距離作了規(guī)定。

9、各國都根據(jù)本國和主要汽車輸出國家和地區(qū)的人體尺寸規(guī)定了三維H點(diǎn)人體模型產(chǎn)品進(jìn)入國際市場。中國人體模型標(biāo)準(zhǔn)見GB/T11559-89。3 汽車駕駛員的眼橢圓眼橢圓是研究眼睛分布范圍的一種圖形。汽車駕駛員的眼橢圓用于研究駕駛員眼睛位置在車身中的分布范圍，對駕駛員的視野設(shè)計極為重要。一、人眼的視覺范圍單眼視區(qū)人只用左眼或右眼單獨(dú)觀察事物時所能看到的區(qū)域。雙眼視區(qū)人用雙眼觀察事物時所能看到的區(qū)域。1、頭部、眼睛不轉(zhuǎn)動的視野范圍。條件：眼睛保持向前直視，眼球、頭部不轉(zhuǎn)動。水平方向：左單眼觀察：直前視線左邊90，右邊60；右單眼觀察：直前視線左邊60，右邊90；雙眼同時觀察，左、右單眼觀察的重疊區(qū)：120

10、。雙眼視區(qū)。垂直方向: 雙眼視區(qū)直前視線上方5055；下方6070。可見，由此構(gòu)成了人眼視錐，錐頂就是瞳孔距的中心。2、眼睛和頭部轉(zhuǎn)動時的視覺范圍駕駛員觀察周圍事物，往往轉(zhuǎn)動眼睛和頭部擴(kuò)大視野。眼睛和頭部的轉(zhuǎn)動范圍，按舒適與否，分為兩種：自然轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動頭部和眼睛，無勉強(qiáng)感和不舒適感眼睛自然轉(zhuǎn)動范圍：水平方向：左15，右15；垂直方向：上15，下15。頭部自然轉(zhuǎn)動范圍：水平方向：左45，右45；垂直方向：上30，下30。勉強(qiáng)轉(zhuǎn)動在轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)感到不適和疲勞 眼睛勉強(qiáng)轉(zhuǎn)動范圍：水平方向：左30，右30；垂直方向：上45，下65。頭部勉強(qiáng)轉(zhuǎn)動范圍：水平方向：左60，右60；垂直方向：上50，下50。二、

11、駕駛員的眼睛分布范圍眼橢圓1、眼橢圓的意義汽車駕駛員以正常的駕駛姿勢坐在座椅中時，其眼睛位置在車身中的統(tǒng)計分布圖形該圖形呈橢圓形，故稱眼橢圓。眼橢圓是車身設(shè)計中的幾種工具性圖形之一。2、來歷由于駕駛員的身材、坐姿和駕駛習(xí)慣等方面的差異，駕駛員的眼睛位置在車身中是不可能固定不變的，而是呈某種形態(tài)分布的曲線。美國汽車工程師學(xué)會車身工程委員會人體模型分會通過對國內(nèi)各州（包括少數(shù)歐、亞洲及其它國籍）的2300多名男女駕駛員的試驗(yàn)測定及統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)駕駛員的眼睛位置在車身中的分布呈橢圓形。根據(jù)上述結(jié)果，SAE就以眼橢圓來定義上述概念。眼橢圓由此成為汽車駕駛員眼睛位置分布范圍的同義詞 。SAE眼橢圓分第9

12、0、第95、第99等幾種投影圖，分別代表一定百分比的駕駛員的眼睛位置。在決定（確定）駕駛員眼睛位置和視野性方面起著重要作用國際標(biāo)準(zhǔn)采納：ISO4513-1978。3、眼橢圓幾種投影圖的含義第90、第95、第99等幾種投影圖，分別代表一定百分比的駕駛員的眼睛位置。在投影圖上繪出一條相切于第95百分位眼橢圓的切線，說明有95%的駕駛員眼睛位置位于切線的下側(cè)，而僅有5%的駕駛員眼睛位于切線上側(cè)。注意：切線切出的百分比并不等于橢圓本身包圍的駕駛員眼睛位置的百分比。它們有如下關(guān)系：切線剖出的百分比：80 90 95 99平面橢圓內(nèi)的百分比：30 56 74 93空間立體內(nèi)的百分比：13 35 56 86

13、眼橢圓側(cè)視圖前低后高，俯視圖向右偏斜。三、眼橢圓樣板的繪制為什么要繪眼橢圓樣板便于設(shè)計和校核。常將幾種典型的百分位眼橢圓制成樣板方便使用。制作步驟：1、眼橢圓中心座標(biāo)：由胯點(diǎn)行程與X-X、Y-Y、Z-Z的距離中心位置。2、眼橢圓長、短軸：長軸相等，短軸不等，查表得出。3、方位角在兩視圖上均呈傾斜狀側(cè)視圖：長軸傾斜角-6.4前低后高；俯視圖：長軸傾斜5.4向右偏斜。4、眼橢圓定位線指側(cè)視圖上的基線x-x、z-z相對于垂直工作線X-X和Z-Z的交點(diǎn)的水平和垂直位移，由座椅靠背角根據(jù)表4-4查出。由上述四步，即可確定側(cè)視和俯視平面內(nèi)眼橢圓的形狀和位置。四、眼橢圓樣板在車身側(cè)視和俯視圖上的定位1、在側(cè)

14、視圖上的定位步驟：根據(jù)設(shè)計確定的H點(diǎn)行程（水平調(diào)節(jié)量）及眼橢圓百分位，在樣板組中選取相應(yīng)的樣板；在車身側(cè)視圖上，由最后H點(diǎn)向上作垂直工作線Z-Z；由H點(diǎn)向上在635mm處作一水平工作線；將眼橢圓定位線放在兩工作線的交點(diǎn)上。該交點(diǎn)是座椅靠背角為25時眼橢圓自身座標(biāo)原點(diǎn)所在的位置。若背靠角不是25時，自身座標(biāo)相對于垂直工作線和水平工作線的偏距 由表4-4查得。將眼橢圓樣板置于眼橢圓定位線上的兩基線X-X、Z-Z的交點(diǎn)上，該交點(diǎn)所對應(yīng)的靠背角值應(yīng)是制造廠所規(guī)定的前座椅靠背角的設(shè)計值。注意，在25時，兩基線與兩工作線（參考線）重合；當(dāng)不足25時，兩基線與兩工作線相互平行。2、在車身俯視圖上的位置對于座

15、椅為長條椅的客車，方向盤中心線與眼橢圓樣板的X-X軸的距離為0.15(a-b),其中a為駕駛區(qū)肩部的1/2車寬,b為方向盤中心到汽車中心的距離;對于座椅為單人椅或挖斗椅，則將左右眼橢圓中心連線的中點(diǎn)置于H點(diǎn)上，且保持X-X軸與汽車縱向中心線平行即可。4 視野校核目的：保證所設(shè)計的汽車具有良好的視野，使駕駛員能通過視覺，最大限度地獲取外界信息保障行車安全。確定駕駛員的視野范圍。依據(jù)：駕駛員的眼橢圓。 一、前方視野校核目的：檢查所設(shè)計汽車的前方視野是否符合要求安全法規(guī)，能否保證正常駕駛。內(nèi)容：直前視野、儀表視野校核。1、直前視野前方視野，駕駛員通過前風(fēng)窗玻璃所能看到的范圍。要求：盡量寬闊，受風(fēng)窗玻

16、璃、風(fēng)窗立柱、鼻梁、未刮凈區(qū)和未除霜區(qū)等的影響最小保證處于正常工作位置的駕駛員能清楚無誤地看到前方的交通、道路和環(huán)境狀況。前方盲區(qū)和辨認(rèn)交通信號燈校核a）在側(cè)視圖上作駕駛員第95%百分位眼橢圓；b）從前風(fēng)窗下沿（或儀表臺最高點(diǎn)儀表臺高于前風(fēng)窗下沿）和上沿分別作第95%百分位眼橢圓下緣和上緣的切線（切平面）：下緣切平面和地面交點(diǎn)到客車前端的范圍即為前方盲區(qū)，要求4.5m(GB4992-85)，國外要求3m。近年德國TUV運(yùn)輸安全研究所在完成對現(xiàn)代大客車技術(shù)裝備狀況和人體工程學(xué)指標(biāo)的研究中提出，現(xiàn)代大客車的前方盲區(qū)應(yīng)1.4m，即保證在距車前端0.8m 處坐高為0.5m的小孩可以被駕駛員發(fā)現(xiàn)。達(dá)不到

17、則要求安裝下視鏡。 上緣切平面與直前視線的夾角15，并保證車前15m，高5m的交通信號燈能被方便地看見，且視角15。前風(fēng)窗視野角校核要求：在結(jié)構(gòu)允許的情況下，前風(fēng)窗視野角越大越好。方法：過前風(fēng)窗兩立柱的前端向第95百分位眼橢圓作切線，要求兩切線間的夾角越大越好，一般應(yīng)120。為避免影響前方視野，前風(fēng)窗應(yīng)盡可能無鼻梁或鼻梁較小。風(fēng)窗玻璃刮掃面積和刮掃部位校核要求：以駕駛員眼睛位置為基準(zhǔn)。刮掃系統(tǒng)不僅要有足夠的刮掃面積，而且應(yīng)有正確的刮掃部位；在整個刮掃面積內(nèi)的不同區(qū)域，應(yīng)有不同的清晰度要求刮凈率。風(fēng)窗玻璃的刮凈率要求區(qū)域轎車大客車A80%整塊玻璃80%多塊玻璃65%B95%整塊玻璃94%多塊玻璃

18、70%C100%整塊玻璃99%多塊玻璃84%校核方法：在車身側(cè)視圖和俯視圖上作第95百分位眼橢圓；根據(jù)表4-7（轎車表4-5）中規(guī)定的角度分別作眼橢圓上下、左右四個切平面，這四個切平面與風(fēng)窗玻璃的交線構(gòu)成了為視野所要求的刮掃區(qū)域或部位。校核后若達(dá)不到要求的區(qū)域（面積），應(yīng)調(diào)整刮水器的安裝位置，或加大刮片的長度。前風(fēng)窗除霜面積校核要求：在規(guī)定的除霜試驗(yàn)條件下，30min內(nèi)各種不同類型汽車的除霜面積和除凈率達(dá)到中要求的刮掃面積、刮掃部位和刮凈率；面積B中未除凈部分只允許位于面積的周圍邊緣。如達(dá)不到要求，可修改暖風(fēng)機(jī)的除霜噴口位置或設(shè)計形狀，或加大除霜風(fēng)量。2、儀表視野校核目的：檢查儀表的視野可視程

19、度是否滿足要求；檢查儀表視角是否滿足如下推薦值：轎車：=90儀表平面中心與眼橢圓中心的連線和儀表平面的夾角。=10儀表平面與垂直平面夾角。 30儀表視線與直前視線夾角?？蛙嚕?0，65，50。外來光線的反射是否影響駕駛員的視覺；儀表在風(fēng)窗玻璃上的影像是否影響駕駛員視覺。校核內(nèi)容和方法：方向盤和儀表位置在車身側(cè)視圖上作第95百分位眼橢圓；通過前風(fēng)窗下沿和方向盤頂點(diǎn)引一條直線a，該直線應(yīng)與第95百分位眼橢圓下沿相切表示有95%以上的駕駛員可以不受方向盤和風(fēng)窗下沿的影響去觀察前方；通過儀表板上沿和方向盤上端的內(nèi)環(huán)，儀表板下沿和轉(zhuǎn)向柱端作兩條切線b、c，應(yīng)分別與第95%百分位眼橢圓的上下緣相切，其所形

20、成的區(qū)域表示約有90%的駕駛員可以通過方向盤內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)向柱之間的空間去觀察儀表。儀表板對外來光線的反射校核在圖中作儀表板對外來光線的反射線d、e，看是否與眼橢圓區(qū)相交檢查儀表對外來光線的反射是否影響駕駛員的視覺。儀表板上各種零件映照在風(fēng)窗玻璃上的形象在圖中作儀表板零件受外來光線照射后映照在風(fēng)窗玻璃上的影象（如圖中f線），其反射后是否與眼橢圓區(qū)相交。通過上述校核，如發(fā)現(xiàn)儀表板、方向盤的形狀或位置設(shè)計布置不合理，不能滿足視野要求，就應(yīng)采取措施加以改進(jìn)。措施：10、采用一字形方向盤使駕駛員清楚、不受影響地觀察儀表； 20、在儀表板上部做出較長的遮檐避免儀表影像的影響;30、采用帶亮度調(diào)整的全面透過式儀表不反射光線;40、將儀表或遮檐表面做成深暗色、無光澤的凹凸紋樣（布紋或皮質(zhì)處理）吸收強(qiáng)烈的光線和造成漫反射等，消除刺目反光，改善儀表視野。