基于人机工程学的轿车总布置研究

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整车总布置是一项贯穿整个车型开发过程的设计工作,是一个反复协商、调整的过程。整车总布置从技术先进性、生产合理性和使用要求出发,正确选择性能、质量和主要尺寸参数,提出总体设计方案,为各部件设计提供整车参数和设计要求,保证整车性能。人机工程布置设计,不仅会影响车内零部件布置、车内乘坐空间以及乘坐舒适性,还会影响整车的内外饰造型和整车尺寸参数,进一步影响整车的性能和市场竞争力。因而在汽车开发过程中,应根据人机工程学进行合理的布置,确保驾驶员视野、乘坐舒适性以及操纵方便性。随着计算机技术的发展,汽车总布置已经从二维设计过渡到以3D数字化设计为主的计算机辅助设计(CAD)时代,并在总布置设计中应用数字样车分析(DMU)、同步工程、碰撞模拟以及运动仿真等。国外汽车行业人机工程设计有大量的理论和实践的经验。汽车开发过程中人机布置已行成一系列的流程和标准规范,例如美国汽车工程师协会(SAE)标准及欧洲经济委员会(ECE)标准等。国内汽车设计没有合适的人体数据,人机工程工具及标准也不健全,大多数国内汽车开发都采用SAE人体模型、人机工具和标准。德国研发的RAMSIS软件提供了详细的CAD人体模型,用于模拟驾驶员的行为。RAMSIS的人体模型通过大量的测量得到,这些人体数据还可以进行未来人体增长预测。用户通过人体测量编辑器自定义人体模型,根据国家、年龄来创建人体。该软件可以用于人机性能分析及舒适性评价。本文结合企业某轿车新产品开发项目,论述了整车开发流程以及应用人机工程设计的总布置流程,整车总布置的主要内容及设计方法。通过运用人体模型、眼椭圆、头廓包络线和手伸及界面等总布置工具,总结了轿车总布置中整车内部尺寸定义顺序及经验值,内部操纵部件及开关元件的布置方法,驾驶员视野和上下车方便性的分析、评价方法及影响因素等。并将这些方法应用于某新车型开发,介绍了对标车型及竞品车型的整车静态评价,通过静态评价,初步提出人机工程设计目标,确定了与乘坐舒适性相关的总布置尺寸;给出了油门踏板、制动踏板、离合器踏板、换挡手柄以及驻车制动手柄的布置尺寸,分析校核了驾驶员视野的法规项要求以及上下车方便性相关尺寸。论述了利用RAMSIS软件中的3D数字人体模型评价轿车人机工程舒适性的方法,以及搭建人机模型台架进行人机布置的主观评价方法。在某车型开发中对基于人机工程学的汽车总布置方法进行了具体分析和应用,取得了良好的应用效果。通过对基于人机工程的轿车总布置方法进行分析研究,总结出应用人机工程进行轿车总布置的流程以及设计规范,为以后自主品牌轿车产品人机性能开发提供了技术基础。
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