基于人机工程学原理的汽车车身布置方法研究和应用

摘要

汽车车身布置首先要确保驾驶员和乘员有一个“安全、舒适、健康、高效”的驾驶和乘坐环境，与此同时，还必须符合汽车外形尺寸、内部空间、装配工艺以及各类法规的限制。因此，车身布置实际上是一个以“以人为本”的设计思想，在满足诸多约束条件下，对车室内部件进行布置优化的方案设计过程。针对于此，本文对基于人机工程学的汽车车身布置方法进行了研究开发，提出了一系列新的设计方法和思路，并结合先进的参数化CAD技术和面向对象程序语言，编制了相应的算法程序，并将由此形成整体模块应用于实际的车身开发过程中，取得了很好的效果。本文的研究主要集中在以下几个方面：■ 具有运动学特性的二维参数化中国人体模型的建立■基于上述人体模型的车身布置工具生成■基于上述模型和布置工具的车身布置方法研究■三维参数化中国人体模型的建立及以此为基础的车身布置方法研究■ 系统应用模块的建立和实例应用这些工作为人机工程学在汽车车身布置中的研究和应用提供了全新的手段，具有比较大的现实意义。关键词： 参数化 人体模型 车身布置 人机工程学

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题的提出

1.2 论文的主要任务

1.3 论文的主要思路和方法

1.4 本章小结

第二章 汽车车身布置中的人机工程学设计

2.1 人机工程与车辆设计

2.2 车辆设计中的人体因素

2.3 车身总布置原则

2.4 车身总布置内容

2.5 本文中创建和应用的参数化车身布置工具

2.5.1 参数化的车身布置人体模型

2.5.2 三维空间中的眼椭圆(球)

2.5.3 头廓线和头廓包络线

2.5.4 汽车驾驶员手伸及界面

2.5.5 适意位置H点位置线

2.5.6 驾驶员膝部包络线和腹部包络线

2.5.7 车身布置工具的面向对象表达

2.6 本章小结

第三章 参数化的二维人体模型

3.1 二维人体模型的建立

3.1.1 人体数据的选择

3.1.2 二维人体模板尺寸数据库

3.1.3 二维人体模型的建立

3.1.4 二维人体模型运动学分析

3.2 本章小结

第四章 合理H点范围的确定

4.1 H点基本概念及意义

4.2 传统的H点位置确定方法

4.3 H点位置确定的区域搜索法

4.3.1 满足坐姿舒适性的H点位置区域的求解

4.3.2 考虑方向盘布置的H点范围求解方法

4.3.3 H点范围的进一步限定

4.3.4 硬点约束对H点范围的限制

4.4 应用模块

4.5 结果验证

4.6 本章小结

第五章 基于二维人体模型的车身布置

5.1 不同身材人体H点的选择

5.1.1 最后H点的确定

5.1.2 最前H点的确定

5.1.3 最后H点和最前H点的切换

5.1.4 H点位置和人体模型姿势的手控调节

5.1.5 多参数检验

5.1.6 应用模块流程图

5.2 方向盘布置

5.3 视野分析

5.3.1 眼椭圆

5.3.2 直接视野

5.3.3 间接视野

5.3.4 风挡玻璃各区域的划定

5.3.5 立柱盲区

5.3.6 仪表板盲区

5.4 仪表板及控制开关布置

5.4.1 仪表板工作面的确定

5.4.2 仪表板断面位置

5.4.3 仪表板控制开关及其它操纵器件布置

5.5 后排座椅布置

5.6 本章小结

第六章 基于三维人体模型的车身布置

6.1 参数化的三维人体模型

6.1.1 参数化人体模型的原型

6.1.2 对人体模型原型的修改

6.1.3 三维中国人体模型

6.2 三维人体模型位置和姿势的确定

6.2.1 三维人体模型位置的确定

6.2.2 三维人体模型姿势的确定

6.3 三维人体模型座椅表面确定

6.4 基于三维人体模型的视野分析

6.4.1 驾驶员静视野

6.4.2 考虑眼睛和头部转动时的驾驶员视野

6.4.3 驾驶员三维间接视野的确定

6.4.4 三维视野中的驾驶员盲区求解

6.5 驾驶员手伸及界面分析

6.5.1 驾驶员手伸及界面的数学模型

6.5.2 手伸及界面曲面模型的应用

6.6 车身布置人机关系的模糊综合评价

6.6.1 模糊综合评价概述

6.6.2 车身布置人机关系的模糊评价

6.6.3 模糊综合评价应用

6.7 本章小结

第七章 应用模块的建立和实例应用

7.1 应用模块的建立

7.2 实例应用

7.2.1 设计H点范围的划定和优化

7.2.2 方向盘位置的确定

7.2.3 二维视野分析

7.2.4 三维人体模型的生成、定位和姿势确定

7.2.5 三维视野生成和调节

7.2.6 操纵器件校核

7.2.7 过程总结

7.3 本章小结

第八章 全文总结

8.1 主要结论

8.2 存在的不足

8.3 后序

主要参考文献

致谢