AO681電動車人機工程座椅及踏板布置校核畢業(yè)論文

Tianjin University of Technology and Education畢 業(yè) 設(shè) 計專 業(yè)： 汽車維修工程教育 班級學(xué)號： 汽修 0403 20 學(xué)生姓名： 吳俊杰 指導(dǎo)教師： 王仁廣 副教授二九年 六 月天津工程師范學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計AO681 電動車人機工程座椅及踏板布置校核AO681 electric vehicles with the seat and the pedal layout of the verification專業(yè)班級： 汽修 0403學(xué)生姓名： 吳俊杰指導(dǎo)教師： 王仁廣 副教授系 別： 汽車與交通學(xué)院2009 年 6 月摘 要隨著國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展，人們對其車身的造型有了一定的要求。對座椅及踏板布置，結(jié)合人體坐姿實際情況、汽車駕駛舒適性等方面因素對其進行設(shè)計以及零部件的選配。電動汽車的車身外部造型的設(shè)計要求與傳統(tǒng)汽車的要求是一樣的。本次設(shè)計初步搜集幾款世界上各品牌的座椅及踏板布置的資料。整理了一些轎車座椅及踏板布置的基本技術(shù)參數(shù)，并對作了初步的分析，了解了車身外形設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。在學(xué)習(xí)和分析座椅及踏板布置設(shè)計中的設(shè)計規(guī)則和經(jīng)驗知識的基礎(chǔ)上，主要以大型工程軟件Unigraphics NX(簡稱UG)為設(shè)計平臺，進行座椅及踏板布置設(shè)計，研究了如何利用UG中的三維造型技術(shù)知識熔接，來實現(xiàn)轎車座椅及踏板布置設(shè)計的自動化、智能化的理論和方法，并在此基礎(chǔ)上進行座椅及踏板布置的校核。賦予計算機一定的創(chuàng)意能力更強大可靠的虛擬設(shè)計環(huán)境關(guān)鍵詞：電動汽車；座椅及踏板布置；Unigraphics NX； ABSTRACTWith the development of electric vehicles at home and abroad, people have certain requirements of auto body shapes. In the seat belt and treadle collocation design, the combination of Gods image, production processes, technology and other factors connected to the design and components of the matching. Electric vehicles the body shape has the same requirements of the traditional automotive. The preliminary design includes collection of several brands of the world car engine hood information. Compiled some basic car engine hood of the technical parameters, and a preliminary analysis, to understand the body contour design of the development status and trends. During the study design and analysis of the hood in the design rules and knowledge on the basis of experience, adopt the large-scale engineering software Unigraphics NX (referred to UG) for the design platform. During the hood design, using the three-dimensional modeling techniques of UG Weld knowledge to achieve the car hood design automation, intelligent theories and methods. and on this basis to cover the two-dimensional graphics engine to map. The computer give the creative capacity of more powerful and reliable virtual design environment.Key Words：Electric Vehicle；Engine Hood；Unigraphics NXI目 錄1 緒 論 .- 1 -1.1 汽車發(fā)展簡介 .- 1 -1.2 本文研究的內(nèi)容及意義 .- 2 -2 汽車座椅及踏板布置的設(shè)計與校核 .- 5 -2.1 布置設(shè)計要求 .- 5 -2.1.1 座椅布置要求 .- 5 -2.1.2 座椅的人機工程學(xué)要求 .- 5 -2.1.3 腳踏板布置要求 .- 5 -2.2 人體統(tǒng)計尺寸在汽車設(shè)計中的應(yīng)用 .- 7 -2.3 模型關(guān)節(jié)點的確定和人體分塊簡化 .- 7 -2.3.1 關(guān)節(jié)的簡化 .- 7 -2.3.2 人體簡化分塊 .- 8 -2.4 車身內(nèi)部布置方法 .- 16 -2.4.1 乘坐姿勢的確定 .- 16 -2.4.2 確定操作區(qū)域 .- 20 -2.5 確定踏板布置區(qū)域 .- 24 -2.6 高度及寬度方向上有關(guān)尺寸的確定 .- 25 -2.7 頭廓包絡(luò)線 腹部包絡(luò)線 膝部包絡(luò)線 .- 26 -2.7.1 頭部包絡(luò)線 .- 26 -2.7.2 載貨汽車的膝部包絡(luò)線 .- 27 -2.7.3 載貨汽車的腹部包絡(luò)線 .- 29 -3 H 點的計算 .- 31 -3.1 H 點的各種定義 .- 31 -3.2 基于人體工程學(xué)的舒適 H 點區(qū)域計算 .- 31 -4 汽車座椅的舒適性 .- 34 -4.1 人體模板在車輛座椅設(shè)計中的應(yīng)用 .- 34 -4.2 座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計 .- 35 -4.3 座椅的動態(tài)舒適性設(shè)計 .- 36 -4.4 對人體坐姿實際情況進行校核 .- 37 -II4.5 汽車駕駛舒適性評價 .- 39 -4.6 檢查結(jié)果 .- 41 -4.7 儀表板以及操縱件和操縱手柄的位置布置 .- 42 -4.8 校核結(jié)論 .- 43 -總 結(jié) .- 44 -參考文獻 .- 45 -致 謝 .- 46 -英文翻譯 .- 47 -天津工程師范學(xué)院 2009 屆本科生畢業(yè)論文- 1 -1 緒 論1.1 汽車發(fā)展簡介隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位越來越重要，將逐漸成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，并對經(jīng)濟和社會進步產(chǎn)生深遠的影響。在我國，盡管汽車業(yè)發(fā)展的勢頭很好，但汽車產(chǎn)品與國際先進水平差距還很大。面對競爭激烈的國市場，我國汽車工業(yè)仍存在諸多問題，如民族品牌缺乏，自主開發(fā)能力不強等。生產(chǎn)廠家為了能在市場競爭中立于不敗之地，就必須提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)率，所有這些迫使設(shè)計者不斷地尋求智能化的設(shè)計工具和先進的設(shè)計方法。在汽車發(fā)展的百余年中，汽車車身結(jié)構(gòu)也經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜、從單方面到多方面的發(fā)展過程。在此過程中，汽車車身的性能不斷增強、安壘性不斷提高、外觀設(shè)計不斷改進，形成了獨具特色的現(xiàn)代汽車車身。1）、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展簡史在汽車工業(yè)發(fā)展的幼年時期，汽車車身實際上就是從馬車結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化而來，所謂的“車身工程”在當時還是木匠的事情，只是為了使車身的各組件能大批量生產(chǎn)，將木匠的工藝加以改進而已。在整個20年代，汽車車身在全金屬結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上只發(fā)生了一些小的變化，它們都是為了滿足顧客的舒適需要而變化的。30年代后期，世界汽車工業(yè)進入一個新的時期，出現(xiàn)了所謂的“概念車”。概念車的設(shè)計和生產(chǎn)向車身生產(chǎn)商提出了新的要求：車身的設(shè)計和制造必須與汽車的整體設(shè)計融為一體。80年代，當世界車工業(yè)的競爭進入全球化的時候。汽車市場進入又一輪外觀設(shè)計的競爭，這給汽車車身的設(shè)計在新材料、一體化等基礎(chǔ)上又增添了新的焦點。20世紀90年代初，轎車車身外部造型設(shè)計的主流主要是柔性與剛性的特點相呼應(yīng)，構(gòu)成棱角分明的外形。車身造型顯得樸實含蓄、線條明晰優(yōu)美。這種外形與現(xiàn)代發(fā)展起來的車身制造工藝很適應(yīng)。由于空氣動力學(xué)是影響車身造型的最重要因素，根據(jù)節(jié)約能源、減小風(fēng)阻系數(shù)和提高空氣動力性能等原理而推出的楔形造型，后來也一度十分盛行，亦即：長頭短尾，車頭前端低矮，線條前低后高，尾部保持豐滿并向上翹起的造型風(fēng)格。近年來，因為棱角分明的外形很難大幅度地降低風(fēng)阻系數(shù)，故汽車外部造型逐步突破棱角分明而趨向圓滑，尤其重視完美的局部造型以及加裝各種導(dǎo)流板。事實上，這種圓滑、飄逸型的造型風(fēng)格已博得廣大消費者的理解和喜愛，并成為今天的車身造型天津工程師范學(xué)院 2009 屆本科生畢業(yè)論文- 2 -主流?？偟膩碚f車身結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了如下個不同特點：輕型化：由于節(jié)油是當代汽車發(fā)展的主要課題之。作為汽車主要總成之一的汽車車身的輕型化是大勢所趨。為此，世界汽車工業(yè)的主要供應(yīng)商們都“挖空心思”地開發(fā)出了各種輕型化汽車車身。聯(lián)合化：當今大的汽車生產(chǎn)商的設(shè)計與生產(chǎn)已經(jīng)出現(xiàn)了上下一條龍的聯(lián)合化趨勢。這種聯(lián)合化趨勢給汽車車身生產(chǎn)商以更多的設(shè)計創(chuàng)造、生產(chǎn)革新等方面的自主權(quán)。優(yōu)質(zhì)化：汽車車身的設(shè)計和制造的優(yōu)質(zhì)化體現(xiàn)在三個方面：首先，汽車車身的實際使用中的結(jié)構(gòu)強度必須完全符合有關(guān)方面的安全標準，以徹底消除汽車受到撞擊后車身變形、車內(nèi)人員受到直接的撞擊力；其次，汽車車身的生產(chǎn)工藝的發(fā)展不再獨立化，它必須能夠不斷適應(yīng)汽車外形設(shè)計發(fā)展的需要：最后，汽車車身在設(shè)計變得復(fù)雜的同時其結(jié)構(gòu)卻變得簡單了。2）、未來汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展方向汽車當今的市場競爭和技術(shù)發(fā)展推動了設(shè)計思想和設(shè)計手段的革新，這無疑在不遠的將來會得到進一步的發(fā)展。汽車產(chǎn)業(yè)內(nèi)部、汽車整車制造商與其上下零部件供應(yīng)商之間、汽車企業(yè)之間的聯(lián)合化發(fā)展的前提條件就是設(shè)計工具、生產(chǎn)手段的自動化。隨著計算機軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展出現(xiàn)了專門的二維/ 三維輔助設(shè)計/ 工程軟件汽車設(shè)計邁入了數(shù)字化時代其核心是在設(shè)計過程中使用計算機輔助設(shè)計軟件CATIA、PRO/E、UG 等建立車身的數(shù)學(xué)模型。1.2 本文研究的內(nèi)容及意義汽車是人的代行工具，與人在日常生活中息息相關(guān)，己形成獨特的汽車文化?！耙欢驯涞匿撹F”是無法滿足現(xiàn)代人精神和文明需要的。車身造型設(shè)計必須以人為本，體現(xiàn)人機協(xié)調(diào)，使用操作方便、舒適，使汽車適應(yīng)人的各種生理和心理要求，從而提高工作效率、保障安全、維護健康。未來的車身造型設(shè)計將在車身外觀設(shè)計、人機工程以及室內(nèi)環(huán)境等方面更加注意人性化的發(fā)展。人機工程學(xué)在對人的特性進行詳細研究的基礎(chǔ)上設(shè)定了一系列的設(shè)計準則，用來指導(dǎo)汽車產(chǎn)品的設(shè)計，主要是人和汽車之間的界面設(shè)計。其中與 汽車設(shè)計相關(guān)的主要有1）基于人體感官的界面設(shè)計例如，人的視覺有視角、視野、可視光波長范圍、顏色分辨力、視覺靈敏度、定位錯覺、運動錯覺、視覺疲勞等特性，汽車的擋風(fēng)玻璃、儀表板和儀表的設(shè)計就要充分考慮這些特性，使駕駛者能夠得到足夠的視區(qū)，能夠迅速辨認各種信號，減天津工程師范學(xué)院 2009 屆本科生畢業(yè)論文- 3 -少失誤和視覺疲勞。交通標志的設(shè)計也應(yīng)該采用大多數(shù)人能明辯的顏色和不易產(chǎn)生錯覺的形狀。2）基于人體形態(tài)的界面設(shè)計不同地區(qū)和人種、不同年齡和性別都具有不同的身體尺寸，為不同地區(qū)和群體設(shè)計的汽車就要參考特定對象的人體參數(shù)，在現(xiàn)代社會條件下，以一種產(chǎn)品規(guī)格想占有不同地區(qū)的市場是很難的。人在生活和勞動中又具有各種不同的形態(tài)，人體在不同的姿態(tài)下工作，全身的骨頭和關(guān)節(jié)處于不同的相對位置，全身的肌肉處于不同的緊張狀態(tài)，心臟負擔不同，疲勞程度也不同。設(shè)計一臺機器首先要考慮采用什么身體形態(tài)來操縱，選定姿態(tài)后，還要考慮以最舒適的方式對人體進行支撐，并適當?shù)夭贾帽徊僮鲗ο蟮奈恢?，從而減少疲勞和誤操作。例如司機在駕駛汽車的時候采用坐姿，坐椅的設(shè)計要符合人體骨骼的最佳輪廓，儀表的布置應(yīng)在易于看到的地方，操縱桿/板的位置要在人體四肢靈活運動的范圍內(nèi)。3）基于力特性的界面設(shè)計人體在不同的姿態(tài)下，用力的疲勞程度不同，操縱機器所需的力量應(yīng)該選擇在對應(yīng)姿態(tài)下不易引起疲勞的范圍內(nèi)。例如轉(zhuǎn)向助力器就是為了減輕操縱力而設(shè)計的。人體在不同的姿態(tài)下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的蹬力在過臀部水平線下方 20 度左右較大，操縱性也較好，所以剎車踏板就安裝在這個位置上。人體在不同的姿態(tài)使用不同的肌肉群進行工作，動作的靈活性、速度和最高頻率都不相同，例如腿的反復(fù)伸縮具有較低的頻率，而手指則可以用較高的頻率進行敲擊。因此，對應(yīng)不同的操縱頻率應(yīng)采用不同的動作方式來完成。4）基于人腦特性的界面設(shè)計 人腦對事物的認識和反應(yīng)有自己的特點，體現(xiàn)在他的行為和對外界的反應(yīng)中。人喜歡用直覺處理事情，不善于煩瑣過程和精確的計算。對于協(xié)助人腦進行工作的計算機，如何進行人機界面的設(shè)計一直是熱門的論題。無論是從低級語言到高級語言，到面向?qū)ο蟆⒚嫦蛉蝿?wù)的編程方式的發(fā)展，還是圖形終端、鼠標定位、窗口系統(tǒng)、多媒體、可視化、虛擬現(xiàn)實等方面的進展，都體現(xiàn)了這個主題。近年來，人工智能已經(jīng)在汽車上應(yīng)用，車載電腦可以協(xié)助駕駛者認路、換檔、避碰。可以毫不夸張地說，現(xiàn)代社會中，凡成功的機器產(chǎn)品，不能缺少人機工程學(xué)的理念。也正因為如此，越來越多的汽車公司在設(shè)計產(chǎn)品的時候都將人機工程作為設(shè)計考慮一大要素。近年來，純電動汽車無論在國外，還是在國內(nèi)，均得到了較大的發(fā)展。從當前中國經(jīng)濟發(fā)展水平和國民收入的情況來看，純電動汽車不僅適合國情，而且是能夠快速進入中國家庭的車型。天津工程師范學(xué)院 20