整车部设计手册H点设计人机布置分析.docx
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整车部设计手册H点设计人机布置分析
H点设计、人机布置分析
汽车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,驾驶员以正常姿势入座后,其体重的大部分通过臀部由座椅和坐垫制成,一部分通过脚作用于汽车地板上。
在汽车的这种特定的约束坐姿下,驾驶员在操作时省去上部的活动必然是绕通过H点的转动。
并且H点是确定眼椭圆的基准点,汽车H点还影响驾驶员的手控界面,并且是许多法规项目的基准,也是汽车部分操作性和舒适性设计的基准,所以正确的确立H点对整车设计十分重要。
1.1H点设计
1.1.1与H点设计相关尺寸:
a.H点
b.H点高度(H30)
c.方向盘直径(W9)
d.加速器跟点(AHP)
e.座椅参考点(SgRP)
1.1.2汽车的分类
A类车辆——H点高度(H30)小于405mm,方向盘直径(W9)小于450mm。
ﻩ此类汽车包括乘用车、多用乘用车和轻型客车。
B类车辆——H点高度(H30)在405mm和530mm之间,方向盘直径(W9)在450mm和560mm之间。
此类车辆包括中型、重型卡车和公共汽车。
1.1.3H点的设定
1.1.3.1初选汽车H点的高度
根据经验初定一个H点的高度。
初定H点方法
⑴ 首先建立整车坐标系,通常情况下,X与车身纵向相同的水平面,0点为前轮中心从车头到车尾方向为X轴正向;Y与X水平垂直,通常选择车身下横梁比较平整的面,Y向O面为车身对称中心面,向右为正,向左为负;Z向垂直于XY面,向上为正,向下为负。
⑵确定前轮心的X值和Z值。
前轮心基本与X方向0点坐标一致,Z向可近似于Z轴0点一致。
⑶确定防火墙的位置。
轮心确定后,需按车型定义选择相应的轮胎型号,得出轮胎半径,通常情况下,前置前驱的车型,防火墙位置在前轮后部相切的位置,前置后驱车型应考虑发动机纵置占用的空间和变速器占用的空间,这样既可估算出防火墙的位置。
此外,车辆的级别和动力总成大小,以及动力总成布置形式位置对防火墙的确定都有一定的影响,这些因素在设计时应充分考虑。
1.1.3.4踵点基准点的确定
防火墙位置确定、轮胎大小确,在这两项基础上基本就可以大概确定踵点和加速踏板的位置。
1.1.3.5 H30的确定
H30为驾驶员踵点到H点的高度,H30需根具车辆种类的不同确定,主要有轿车类、SUV类、跑车类,跑车H30值较小,SUV较大,轿车类在跑车和SUV之间。
1.1.3.6确定踏平面角θ
踏板平面和水平地板面的夹角,是人体模型几何的一个函数——95百分点腿部联结和87
°足部角,H点在95百分点,选择座椅位置曲线在规定H点高度(H30)上。
踏板平面角θ由以下方程确定:
θ=78.96-0.15z-0.0173z2 方程1
足点——在足点与人体模型鞋子底部相切的直线上一点,距离加速器跟点203mm
踏板平面——在侧视方向为一条与加速器踏板相切的直线,并表现了二维人体模型的鞋子的底部。
1.1.4A类车辆的定位程序
A类车辆布置工具参考线——二维侧视曲线,定义水平参考点作为H点高度的函数到哪个驾驶员工作空间布置工具可以在汽车内定位。
线适当的参考工作空间来布置男女比例为1:
1的驾驶员人群。
参考线可以由以下方程确定:
X=793.7+0.903387z-0.00225518z2 方程2
在此:
x是水平参考位置,以mm为单位,在布置球和足部参考之后;z是H点高度,以mm为单位,在布置脚跟参考点(H30)的上方。
百分点选择座椅位置曲线——一条二维的侧视曲线,表示了在足点参考后的驾驶员选择座椅位置作为汽车H点高度的一个函数,适合95百分点布置。
曲线可以由以下方程确定:
x95=913.7+0.672316z-0.0019553z2 方程3
在此:
x是足点后95百分点H点的位置,单位为mm,z是加速器跟点上(H30)上H点的高度,单
位为mm。
1.1.5 H点的设计经验数据供参考
H点位置
轿车 车中心至H点
紧凑型轿车 315
小轿车 335
中型轿车 365
大型轿车 380
1.1.6H点的约束
H点并不是独立存在的一个点,H点与驾驶员踵点、方向盘中心点互相也有联系,这3个点相互联系有相互制约,主要关系到乘员的驾驶舒适性和前方视野。
1.2人机布置分析
人机布置分析包括驾驶员驾驶舒适性,驾驶操作性,后排乘员乘坐舒适性,乘员进出方便性、内部空间分析等等,
1.2.1主要内部空间分析
包括:
肩部空间(W3)——通常情况下前排肩部空间由驾驶员坐垫宽度+副驾驶坐垫宽度+副仪表台(乘员部分)宽度+2*(110-130)mm。
坐垫的宽度和副仪表台的宽度按整车定义确定,同时参考整车宽度确定此值。
主要按车型级别确定适合的尺寸,例如A级车此类宽度较小,依次类推B、C、D、E等车型尺寸不同程度增加。
此后排肩部宽度与前排定义基本相同。
臀部空间(W5)——通常情况下前排肩部空间由驾驶员坐垫宽度+副驾驶坐垫宽度+副仪表台(乘员部分)宽度+2*60mm。
坐垫的宽度和副仪表台的宽度按整车定义确定,同时参考整车宽度确定此值。
主要按车型级别确定适合的尺寸,例如A级车此类宽度较小,依次类推B、C、D、E等车型尺寸不同程度增加。
此后排肩部宽度与前排定义基本相同。
一些较特殊的设计,后排乘员布置在两轮中间,则臀部空间为白车身轮罩距离减去内饰厚度。
头部空间(H61)——H点到顶棚内饰距离(与竖直面8deg夹角)+254mm。
轿 车
头部空间
紧凑型轿车
920-1000
小型轿车
950
中型轿车
960
大型轿车
970
进入高度-前:
从前H点X平面至H点位置上方装饰车身开启处的垂直尺寸。
进入高度-后:
从后H点至H点前方330mm的一个截面上部装饰车身开启处的垂直尺寸。
图1进入高度
·进入高度-前:
770-800mm
·进入高度-后:
760-810mm
·出口高度-后:
710-780mm
头部侧向空间(W27、W35)——根据车型不同具体确定,通常情况下W27大于50mm。
前后乘员H点距离(L50)——要考虑座椅靠背空间与后排乘员的乘坐姿态,通常情况下小型车。
此参数较小,尺寸大的车较大,也有个别特苏车型,主要一产品定义为主要设计参考。
1.2.2视野分析
⑴仪表眩目:
仪表发光点不能通过风挡玻璃反射在99%眼椭圆+40mm的区域内。
⑵ 车门玻璃眩目:
车内发光点不能通过车门玻璃反射在99%眼椭圆+40mm的区域内
⑶ 前方视野:
能看到前方12m远处5m高的路示牌;同常情况下可以看到前方8-9米处的地面。
⑷仪表视野舒适性:
仪表位于驾驶员视野舒适区域内
图2 人眼视线舒适区域
1.2.3操作性分析
CD操作、空调面板操作、四门控制操作、仪表台按钮操作、变速器换档杆操作、驻车制动操作、头上部操作区、下部控制操作区、发动机盖操作区、后背箱盖操作区等。
⑴ 其中CD操作、空调面板操作、四门控制操作、仪表台按钮操作根据SAEJ287文件制作手控保络线。
⑵ 变速器换档手柄操作区
图3 变速器换档手柄舒适区
⑶前车门操作区
图4 前门操作舒适区
⑷ 后门操作区
图5后门操作舒适区
⑸ 下部操作区域
图6坐垫下方随座椅移动控制器的手控界线
图7 坐垫下方安装在车门或地板上而且不随座椅移动控制器的手控界线
(6)发动机盖开启操作区域
图8 发动机盖开启
⑺ 后背箱盖开启操作区域
图9后背箱盖开启
⑻ 侧门开启操作区域
图10侧门开启角度
⑼头上部控制区域
图11头部上部手控舒适区
1.2.4舒适性分析
⑴ 座椅舒适性分析,主要包括座椅的坐垫深度(480-550mm),坐垫宽度(350-550mm),座椅靠背角度(设计值20-27deg),坐垫压缩量(20-40mm),靠垫压缩量(10-25mm)
座椅划轨行程:
轿车 座椅调节轨距(mm)
微型轿车 160-180
小轿车 180-200
中型轿车 200
大型轿车 ≥200
⑵ 人体坐姿。
图12人机角度示意图
---95%美国男性
---5%美国女性
舒适角度 最佳角度
H:
胯点 20°<A1<30° 25°
G:
膝关节 95°<A2<110° 95°
CH:
踝关节 95°<A3<135° 125°
E:
肩部点 85°<A4<110° 87°
C:
肘关节 25° P: 腕关节 80°<A6<165° M: 指关节 170°<A7<190° 腿部空间 头部空间 臀部角度 膝关节 紧凑型轿车 1055 970 90°-95° 115°-120° 小型轿车 1065 970 95° 125° 中型轿车 1075 975 95°-100° 125°-130° 大型轿车 1085 975-980 100° 130° ⑵ 俯首舒适区域 图13外俯首舒适区域 图14内扶手舒适区域 通常情况下内扶手高度可低于外扶手高度25mm。 --
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