004_人机工程作业指导任务书0831
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上海同济同捷科技股份有限公司 文件名称:人机工程作业指导书 文件编号:YJY·P·0031·A1--2004 归口部门:研究院 文件版本号: A1 页码: 1/38
文件编号: YJY·P ·0031·A1-2004 文件名称:人机工程作业指导书
编制: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 发布日期:年 月 日 实施日期:年 月 日 前 言
为使本公司汽车人机设计规范化,参考国内外汽车人机设计的技术要求,结合本公司已经开发车型的经验,编制本汽车人机设计指导书。意在对本公司设计人员在人机设计的过程中起到一种指导操作的作用,让一些不熟悉或者不太熟悉人机工程设计的员工有所依据,在设计的过程中少走些弯路,更好的完成人机工程设计!本作业指导书将在本公司所有牵涉到人机工程的车型开发设计中贯彻,并在实践中进一步提高完善。
本标准于2004年XX月XX日起实施。 本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室提出。 本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室负责归口管理。 本标准主要起草人:人机设计工程所全体人员 一、 概述 1.1 人机工程设计的基本概念 人机工程是描述适于人工作的操作环境的科学,对于乘用车来说,全部的设计工作必须围绕以人为中心的前提下展开。 1.2 汽车人机工程设计的一般方法与过程 汽车人机工程设计内容主要为以下四方面: 1. 汽车驾驶室乘坐舒适性 2. 视野校核 3. 操作舒适性 4. 乘坐安全性 汽车人机工程设计前提是整车尺寸已经确定,设计目标已制定。由整车尺寸能够确定驾驶室的空间,通过对同类车型的调研和制定相应的设计理念及设计目标为人机工程设计明确方向。 汽车人机工程设计分为两个大的阶段。第一阶段为油泥制作时期的人机工程设计,主要目的是从人机工程校核油泥内外模型,校核过程同人机工程设计第二阶段。第二阶段为总体布置时期的人机工程设计,这一阶段相对与第一阶段来说人机工程设计须更为严格仔细。 总体布置及人机工程校核程 阶段 汽 车 人 机 工 程 设 计 第 一 阶 段
汽 车 人 机 工 程 设 计 第 二 阶 段
表1.1、汽车人机工程设计流程 以下为进行汽车人机工程设计的一般步骤: 汽车人机工程设计第一个步骤选定设计用的百分位人体,根据加速踏板及地板及方向盘位置选择合适的人体坐姿以初步确定H点。通过不同百分位的人体来确定前排座椅的前后及上下调节尺寸。根据车
A 项目启动
整车尺寸确定设计理念确定 初步总体布置及初步人机工程校核 油泥模型制作
人体模型及人体坐姿确定
视
野校核
整车安全性校核 操作舒适性校核
硬点及人机工程报告的编写 身空间通过对选定的人体布置及相关校核初步确定后排乘客的坐姿及H点。前后排座椅布置时还应对头部空间、肩部及肘部空间等方面进行校核。 汽车人机工程设计第二个步骤就需要对驾驶员视野进行校核,第 一步要确定眼椭圆的尺寸及位置,然后再校核驾驶员的上下视野、前方视野、风挡玻璃刮刷面积及除霜部位、遮阳板、内外后视镜、仪表板盲区及反光等方面是否符合法规。 汽车人机工程设计第三个步骤是校核乘员操作舒适性,首先要对脚踏板进行校核,以保证驾驶员舒适安全的操作。然后需要确定手伸及面,以校核所有可操作件都能被驾驶员方便的操作。此外还需要对足蹬力及手操舵力、操纵件形状、信号显示进行校核。 汽车人机工程设计第四个步骤主要对整车的安全性进行校核,校核内容包括车内外凸出物的校核、安全带的校核、安全气囊的布置、上下车方便性等方面。
二、 汽车设计用人体模型 2.1百分位概念 百分位表示人体的某项基础数据对于使用对象中有百分之几的人可适用。换句话说就是人体尺寸数据正态分布中的累计概率。 设计中一般使用的百分位人体为中国5%女性、50%男性、95%男性人体尺寸,另外也可以使用其他国家人体尺寸, H点设计用人体模型尺寸为95%中国男性人体尺寸(如果有特殊原因,可以使用他国人体尺寸),其他人体尺寸均用于校核使用。 2.2H点人体模型 汽车实际H点是指当H点三维人体模型按规定步骤安放在汽车座椅中时,人体模型左右两H点标记连线的中点。H点是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内尺寸的基准点;H点是确定眼椭圆在车身中位置的基准点;H点也影响到了驾驶员的手伸及面。总之,H点是人机工程中最关键的硬点之一。 H点人体模型是一种用来确定汽车车身的实际H点位置的人体模型。H点人体模型由背部板、座板部、小腿部及足部等构成。我国H点人体模型各部合计重量为63公斤。 2.3相关标准及法规 GB/T 15759—1995人体模板设计及使用要求 GB 10000—88 中国成年人人体尺寸 GB/T11559-1989 汽车室内尺寸测量用三维H点装置 SAE J826 (R)DEVICES FOR USE IN DEFINING AND MEASURING VEHICLE SEATING ACCOMMODATION
三、 汽车驾驶室乘坐舒适性 3.1.驾驶员H点及后排乘客的H点位置的确定 不论是A类还是B类车,我们在进行驾驶员H点及后排乘客H点位置的确定中主要考虑以下五个主要的约束条件:舒适性约束,方向盘约束,视野约束,顶盖约束,操纵约束。同时后排乘客H点位置的确定是基于驾驶员H点的确定为前提的。其确定过程可表达如表3.1: 表3.1、汽车驾驶室乘坐舒适性校核流程 下面以A类车的驾驶员H点的确定为例进行简单介绍。 对于A类车的驾驶员H点的位置线可以通过H点的水平行程X与H点离踵点的高度Z之间的关系加以表达:Xi=ki+miZ-niz2 其中:ki、mi、ni与第I百分位驾驶员相应的常数①。 如图3.1,具体可表达为相应的位置线图。
人体模型 加速踏板、地毯 AHP(踵点) 离合踏板全程位置 方向盘位置倾角 Hz Hx
生理角度 头部包络线 图3.1
同时在考虑舒适性约束,方向盘约束,视野约束,顶盖约束,操纵约束的条件下,可以将H点的位置表达为乘坐舒适适宜区域。 3.2.驾驶员及后排乘客的坐姿的确定 为使室内布置减小驾驶和乘坐的疲劳程度,设计中必须满足人体的舒适姿势要求。 ㈠人体的舒适驾驶姿势 图3.2 符号 尺寸名称 舒适参考范围 Hz 胯点到踵点的垂直距离(mm) 250~405 β 靠背角 (°) 20~30 γ 躯干与大腿夹角 (°) 95~115 δ 膝角 (°) 100~145 脚角 (°) 87~130
表3.2轿车驾驶舒适角度推荐值
符号 尺寸名称 舒适参考范围 Hz 胯点到踵点的垂直距离(mm) 127~405 β 靠背角 (°) 20~75 γ 躯干与大腿夹角 (°) 90~115 δ 膝角 (°) 90~145 脚角 (°) 95-130
表3.3轿车乘客舒适角度推荐值 3.3.乘员与驾驶员的头廓包络线 人机工程设计中,确定人体头部位置包络线的位置是正确设计车身室内高度和头部空间的必要条件。 ㈠概念 人体头部包络线为不同百分位的驾驶员和成员在乘坐状态下,其头部位置轮廓线的包络线。 头部间隙是通过测量车身室内顶表面或凸起面的标准切点到头部位置包络的切线间的距离而得到的。在设计中应根据头部位置包络线确定最小头部间隙。
图3.3座椅行程>133mm A类车头部包络线模板 头部包络线模板尺寸见表3.4
表3.4不同座椅行程及人体比例的头部包络线模板尺寸 头部包络线模板定位点为头部包络线模板的几何中心点(Head contour centroid,见图3.3)。 座椅行程>133mm的A类车头部包络线模板定位公式为:
座椅行程大于100mm至133mm的A类车头部包络线模板定位公式为:
装备固定座椅的A类车头部包络线模板定位公式为: 详细尺寸代号见SAEJ1100 3.4.引用标准: SAE J1052 APR97 (R) MOTOR VEHICLE DRIVER AND PASSENGER HEAD POSITION SAEJ1100 Motor Vehicle Dimensions GB/T 11563-1995汽车H点确定程序 四、 视野校核 表4.1、视野校核作业流程 根据SAE及GB确定眼椭圆。 2、汽车驾驶员视野基本要求在车身布置图上,确定了代表驾驶员眼睛分布位置的眼椭圆后,即可作出驾驶员的实际视野范围,进行前视野、后视野、内后视野的校核。 根据相关国家标准,对汽车驾驶员视野的基本要求如下: 1)前视野规定了驾驶员前方180º范围内直接视野的校核。 2)驾驶员一侧外后视镜后视野规定了驾驶员借助后视镜必须看见水平路面上一段宽度至少为2.5m的视野区域。 3)乘客一侧外后视镜后视野规定了驾驶员借助外后视镜必须能在水平面路面上看见一段宽度至少为4m的视野区域。 4)内后视镜的视野规定了驾驶员借助内后视镜必须能在水平路上看见一段宽度至少为20m的视野区域。
R点 眼椭圆(97VER) 靠背角及座椅行程 仪表板盲区 组合仪表、方向盘 内后视野 外后视野 V1、V2 P1、P2 、Pm、E2、E2
前挡风玻璃及A柱
双目障碍角
前方视野校核 A、B区
雨刮系 雨刮校核
内外车身件