車身內部布置的人機工程學分析

隨著國家關于汽車在農村地區的優惠政策的頒布，輕卡產品的產量迅速增加，國內汽車制造商也加強了輕卡新產品的開發。在新產品的設計理念上，越來越多地重視了輕卡的駕乘舒適、操縱方便以及行駛安全等性能，這些無不體現出了車身內部布置的重要性。ISOGBSAE等相關標準都規范車身布置的性能要求，標準定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身內部布置有關的人體特征點。通過對特征點的統計、處理、分析，可得到人體特征點的分布圖形，這些圖形是進行車身內部布置設計的工具，包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡線、手伸及界面等，見圖1。本文所述車身是基于某型輕卡車身平臺擴展的輕卡車身。我們對此款車身進行了新的布置設計。我們通過運用三坐標測量儀、CAD、CAE、UG等先進設計手段，對車身的外觀造型、車身結構、內部布置進行了前期的概念設計。對車身結構、車身附件及車身內外飾件等進行設計改進，增加了車身的剛度和強度及密封效果。對車身注入了新的設計元素，節約了開發成本，縮短了開發周期。按照國家汽車的相關標準和人機工程學的理論和方法重新設計，使之成為一款符合市場需求的新車型。在車身內部布置設計時，依據車輛人機工程學原理，通過應用數學人體模型對人體駕乘坐姿舒適姿勢進行分析，完成了駕乘人員座椅、駕駛員操縱件伸及性、制動離合油門踏板、駕駛員的視野范圍、上下車方便性、后視鏡視野、車門運動軌跡及開啟角度等模塊的布置分析。（見圖2、3）最大程度地滿足駕乘舒適性、操縱方便性和行駛安全性，使之能滿足市場的需要。運用人機工程學的理論和方法設計的輕卡車身布置中的主要問題，主要體現歸納為以下4個方面：(1)輕卡駕乘操縱系統及人機界面的優化匹配；輕卡駕乘操縱系統是駕駛員參與反饋-控制系統。駕駛操縱是駕駛員最基本、最頻繁、最重要的操作。在滿足整車布置的框架下，對車身確定內部的布置設計方案時，將駕駛員座椅的位置處于滑軌中間位置，方向盤的前后下上位置調至中間位置。通過提取95th的百分位人體尺寸模型，進行測量、掃描、分析，因為人體關節角度及人體坐姿與駕駛和乘坐的舒適和疲勞程度是直接相關的，在確定的方案基礎上，調整了車身內部不能滿足系統人機界面要求的零部件，對坐姿舒適姿勢、座椅位置布置、駕駛員視野校核、方向盤布置位置按照方案重新布置。使車身布置符合車輛駕乘的人機工程學，見圖2、圖3。為優化駕乘操縱系統人機界面的匹配，在確定駕駛員操作位置尺寸、操縱件伸及性設計、腳踏板布置校核、儀表板位置及儀表視野校核、手剎器、變速桿等布置設計，根據ISO3958的規定，結合車身的人體坐姿集合參數（見表1），進行計算分析得出基準面HR的相對位置。計算出車身尺寸因子G，確定手伸及界面前后方向上基準面HR離踵點的距離d，見圖4。計算（d-HX）=（984.6-813）>0，則該基準面HR縱向地位于最后H點處。根據所確定的車身尺寸因子G，用95th的百分位人體尺寸模型比例，優化了駕駛員手伸及界面，駕乘操縱系統人機界面的優化匹配符合人機工程學。2駕駛和駕駛：駕駛或乘車-座椅近年來，輕卡內飾的轎車化設計是發展的一個趨勢，更多的輕卡設計在內外飾、操縱的舒適性、方便性方面進行改和提升，改善了輕卡的駕乘的舒適性和適宜性。駕乘的舒適性和適宜性，主要取決于駕乘室座椅與人體的人機界面能否為駕乘人員提供舒適穩定的坐姿；1）駕駛員（或乘員）-座椅-駕駛室系統的幾何位置關系能否為駕駛員提供良好的視野、操縱和顯示的舒適位置，這些幾何關系的數據是否能夠滿足95th的人體模型尺寸范圍要求。2）駕駛員（或乘員）-座椅-汽車系統能否有效地隔離或衰減來自路面不平度的激勵而產生的振動和噪音。在車身內部布置設計中，采取95th的人體模型尺寸范圍進行設計，通過對人體模型坐姿及工作的范圍的分析總結，在車身內部布置要求的尺寸框架下，重新調整了座椅、儀表板、離合制動油門踏板、方向盤、擋位手球、前地板結構的位置尺寸，加大了車門的開啟角度，方便了上下車，最大范圍地滿足駕乘人員提供舒適穩定的坐姿，對車身懸置材料及剛度驚醒分析和優化，對發動機艙的隔音裝置進行優化設計，以改善駕乘的適宜性。3增強保護性能輕型載貨汽車在使用中，交通事故嚴重地威脅駕乘員的安全。在進行汽車車身總布置時，充分考慮到安全技術性能，利用有效的車內乘員人體保護技術來避免或減輕乘員可能遭受到嚴重的傷害。在A車身設計時，優化了車身結構的剛度與強度，加強前地板和車門內防撞梁的強度，增加了其抗變形的能力。采用新型的可卷收預緊三點式的安全帶；重新設計校核了后視鏡的位置和視野，最大限度地提高了駕駛員的被動安全性。4習慣等人—輕卡使用環境的適應性把人—車—使用環境作為一個系統來研究，設計汽車性能時既要充分考慮到人的因素，如人體尺寸、人的生理和心理特征、人的習慣等人—車—使用環境的關系；又要考慮到道路交通路況及使用環境等等，如輕卡的使用環境及路況、輕卡的使用區域及用途等。在車身設計時，把新農村市場和城鄉結合部的物流運輸作為車型的定義消費范圍，考慮輕型載貨汽車的路況及使用環境，重新對車身承載的結構斷面進行分析優化，對車架懸置及車身懸置進行優化，增加了駕乘的穩定性和舒適性，以便適應更多的使用環境。5以人為本，提升品質輕型載貨汽車的車身布置設計是概念設計的重要內容，是整車開發周期中至關重要的階段。基于人機工程學的原理，把人看成系統中的一個元素，以人為本的設計理念分析人與車身內部環境之間的協調關系，使