汽车人机学复习ppt

1、汽车人机工程学中的人体因素2概述3 1目 录汽车人机工程布置设计与车室尺寸设计3汽车视野设计4汽车显示与操作装置设计5乘坐舒适性设计61、人机工程学的发展人机工程学是工程学科中的一个分支，是研究人、机具（包括汽车、飞行器等）及其相关工作环境之间相互作用的一门学科。经验人机工程学经验人机工程学科学人机工程学科学人机工程学现代人机工程学现代人机工程学19世纪后期世纪后期20世纪初期世纪初期二次世界大二次世界大战期间战期间20世纪世纪60年代年代22、汽车人机工程学汽车人机工程学：人机工程学知识、理论和方法在汽车工业及其相关领域中的应用；汽车人机工程学通过揭示人、车、环境之间相互关系的规律，以达到确

2、保人车环境系统总体性能的最优化。 汽车人机工程设计的主要任务：利用人机工程因素解决汽车（车身）设计中的“空间几何”和“人机界面问题”；空间几何是指汽车的车室空间设计尺寸和造型设计尺寸应该满足驾驶员和乘员的主观与客观要求；人机界面的设计目标是优化和减轻驾驶员的工作负荷和疲劳。 3作 业 思 考1.什么是汽车人机工程学？什么是汽车人机工程学？2.汽车人机工程学研究的主要内容？汽车人机工程学研究的主要内容？4l人的特性l人体测量l人体尺寸第2章 汽车人机工程学中的人体因素51.人体运动系统组成 骨骼 关节 肌肉2、人体测量人体测量就是获得包括人体高度、人体各部分长度、厚度及活动位移范围等参数的测量工

3、作。测量姿势立姿坐姿测量基准面矢状面水平面冠状面6人体运动系统的组成人体测量分类静态人体测量：被测者静止地站着或坐着进行；设计工作区域的大小动态人体测量：被测者处于动作状态下进行；测量人在执行某种动作时的形体特征7百分位数人体测量的数据用百分位数表示人体尺寸的等级，常用的是第5、第50、第95三种。其中，第5百分位数表示有5%的人群人体尺寸小于此值。均值方差标准差xP2211()1niixn83、人体尺寸的应用产品尺寸设计分类按照所使用的人体尺寸的设计界限值的不同情况，可将产品尺寸设计任务分为三种基本类型:I型产品尺寸设计需要同时利用需要同时利用两个人体尺寸两个人体尺寸百分位数作为尺寸百分位数

4、作为尺寸上限值上限值和和下限值下限值的依据之设计任务，称为的依据之设计任务，称为型产品尺寸设计，型产品尺寸设计，又称又称双限值设计。双限值设计。II型产品尺寸设计只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值上限值或或下限值下限值的依据之设计任务的依据之设计任务,称为称为型产品尺寸设计，又型产品尺寸设计，又称称单限值设计单限值设计。III型产品尺寸设计只需要人体尺寸的只需要人体尺寸的第第 50 百分位尺寸百分位尺寸数据作为产品尺寸数据作为产品尺寸设计的依据之设计任务，称为设计的依据之设计任务，称为 型产品尺寸设计，也型产品尺寸设计，也称称 折中设计折中设计。

5、9所设计的产品或工程系统，在尺寸上能满足的合适使用者的人数，占特定使用者群体的百分率，称为满足度。满足度I型产品尺寸设计应将满足度取为应将满足度取为98%，应选用，应选用第第99百分位百分位和和第第1百分位百分位的人体尺寸数据作为尺寸设计上、下限值的依据。的人体尺寸数据作为尺寸设计上、下限值的依据。II型产品尺寸设计应将满足度取为应将满足度取为98%或或95%，大尺寸设计大尺寸设计应选用第应选用第98百分位或第百分位或第95百分位的人体尺寸数据作为尺寸百分位的人体尺寸数据作为尺寸设计上设计上限值限值的依据；的依据；小尺寸设计小尺寸设计应选用第应选用第2百分位或第百分位或第5百分百分位的人体尺寸

6、数据作为位的人体尺寸数据作为尺寸设计下限值尺寸设计下限值的依据。的依据。III型产品尺寸设计必须以第必须以第50百分位的人体尺寸数据为依据。百分位的人体尺寸数据为依据。101、百分位有何含义？2、产品尺寸设计的分类有哪些？课后作业百分位是人体测量学中的一个术语，是用以表示人体某项尺寸数据的等级。以95th百分位人体尺寸为例，表示人群中有95%的个体该尺寸小于此值，有5%的个体该尺寸大于此值。 型产品尺寸设计（双限值设计）型产品尺寸设计（单限值设计）IIA-单上限、IIB-单下限 型产品尺寸设计（折中设计） 11第3章 汽车人机工程布置设计与车室尺寸设计l汽车人机工程设计辅助工具l汽车人机工程布

7、置设计内容121、汽车人机工程设计辅助工具H点工具 眼椭圆 头廓包络 膝部包络 胃部包络 手伸及界面 13H点工具 H点测量工具和H点设计工具，H点工具可用于建立车内布置关键基准点和尺寸。H点是人体身躯与大腿的连接点，即胯点。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，人体模型上左、右两 H点标记连接线的中点。表示汽车驾驶员或乘员入座后的胯点关节点在车身中的实际位置。14硬点是对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键关键基准基准；这些基准在总布置方案确定之后就固定下来，不能够随便改动硬点尺寸指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间，以满足使用要求的空间尺寸。15眼椭

8、圆 汽车驾驶员眼椭圆是指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到适意位置，并以正常的驾驶坐姿入座后，眼睛位置在车内坐标系中的统计分布形状。利用眼椭圆可进行视野的设计和校核。视切比：含眼椭圆的含眼椭圆的切线一侧区域内的眼睛数切线一侧区域内的眼睛数与与眼睛总数眼睛总数之比之比包含比：眼椭圆内眼椭圆内包含的眼睛数包含的眼睛数与与眼睛总数眼睛总数之比之比16B类汽车是指H点高度在405530范围内且转向盘直径在450560范围内的汽车，通常包括重型及中型载货车及一些大客车。 A类汽车是指H点高度低于405mm且转向盘直径小于450的汽车，通常包括轿车、旅行车及轿车变型车。 影响眼椭圆尺寸及位置的因素车

9、型男女比例座椅位置百分位数人体尺寸17头廓包络 头廓包络线是指不同百分位身材的驾驶员和乘员在乘坐状态下，他们头廓线的包络线;用于在设计中确定乘员所需的头部空间。头廓包络线的生成原理通过对人的头部尺寸进行测量和统计，SAE制定了平均头廓线，来描述侧视和后视方向头廓的平均尺寸将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆轮廓上半部分运动，平均头廓线随之平动，描绘出的各个位置平均头廓线的包络就是头廓包络线。18膝部包络 膝部包络线是指不同百分位身材的驾驶员在工作状态下，膝部运动的包络线;用于确定驾驶室仪表板下方的膝部空间。膝部包络线生成的三要素膝部特征点膝部椭圆二维人体模板的小腿19膝椭圆两膝部特征点的分布图形

10、均为椭圆膝部包络线二位人体模型小腿绕踝点摆动时，K点的轨迹（或各膝椭圆的包络线）为膝部包络线膝部包络线为圆弧线，膝部包络半径：左：103.25mm，右：113.25mm20胃部包络 胃部包络线是指不同百分位身材的驾驶员在工作状态下，胃部空间的包络线;用于转向盘与驾驶员座之间尺寸、安全气囊及座椅安全带结构方案的设计 。胃部包络线生成要素两个胃部特征点一个辅助点半径为157.45mm21手伸及界面 指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面，用于操纵装置的布置设计和校核。通用布置因子通用布置因子（通用布置因子（General Package

11、 Factor，G因子因子）是）是反映乘坐环境布置的代数式。的代数式。0.00180.01970.00270.0106 0.0010.00240.0027304091813.1174820 53HAWALGHA22HR基准面HR基准面是用于定位驾驶员手伸及界面的平面，它平行于车辆坐标系yz平面，位于AHP后方，到AHP的距离根据下式计算。78699HRG23G因子分成七档手伸及界面的描述驾驶员男女性别比例分为驾驶员男女性别比例分为50 : 50、75 : 25和和90 : 10三种三种将在测量台上测得的数据根据G因子和男女比例进行分类，对于三点式安全带和两点式安全带各列成21张数据表格，用来构

12、造手伸及界面。24 每张表格对应着每张表格对应着一定范围的一定范围的G因子值因子值、以及确定的、以及确定的驾驶员比例驾驶员比例和安全带形式。和安全带形式。三个基准面：Z：过R点的水平面Y：过R点的纵垂面X：HR基准面78699HRG左为外侧；右为内测25驾驶员手伸及界面的定位要建立驾驶员手伸及界面，首先要定位要建立驾驶员手伸及界面，首先要定位HR基准面。之后，根。之后，根据表格中的数据就可以构造出手伸及界面。据表格中的数据就可以构造出手伸及界面。HR基准面的定位方法如下：v确定驾驶室内部设计尺寸和驾驶员男女比例，并根据公式计算G值v计算HR基准面的位置786-99GL53，HR基准面位于SgR

13、P处786-99G133 mmP107.3+7.320.5P226.2+20.620.620.5P3191.011.2+11.2+22.5P4191.0+11.211.2+22.5133 mmP116.37.3+7.320.5P239.2+20.620.620.5P3175.011.2+11.2+22.5P4175.0+11.211.2+22.5注：X的正号向后；Y的正号向右；Z的正号向上。P1、P2 、P3、P4由50/50男女混合的95th眼椭圆得到。P1、P2对应的眼点是在眼椭圆上距对应的眼点是在眼椭圆上距A立柱最近的眼点，用来确定立柱最近的眼点，用来确定A立柱形成的立柱形成的驾驶员双目

14、视野障碍。对于左位制，驾驶员双目视野障碍。对于左位制，P1用于左用于左A立柱，立柱，P2用于右用于右A立柱。立柱。P3、P4对应的眼点是在眼椭圆上距后视镜最远的眼点。用来确定后视镜的驾对应的眼点是在眼椭圆上距后视镜最远的眼点。用来确定后视镜的驾驶员间接视野。对于左位制，驶员间接视野。对于左位制， P3用于右后视镜，用于右后视镜， P4用于左后视镜。用于左后视镜。49v视线从E点、V点到目标点、或按给定角度的，代表驾驶员视线的直线。视线实际代表了在三维空间的视面。v眼睛转动最大转动量：从正前方，向左、向右各30；由E点作视线，向左、右不得大于30。向上45，向下65。舒适转动量：从正前方，向左、

15、向右各15，向上、向下各15。v头部转动最大转动量：从正前方，向左、向右各60。舒适转动量：从正前方，向左、向右各45。50u视切比：含眼椭圆的含眼椭圆的切线一侧切线一侧区域内的眼睛数区域内的眼睛数与与眼睛总数眼睛总数之比。之比。51驾驶员前方视野要求1）风窗玻璃透明区至少应包括风窗玻璃基准点连线所包围的面积。这些基准点是：V1点水平向前偏左17的基准点a；V1点向前沿铅垂面偏上7的基准点b；V2点向前沿铅垂面偏下5的基准点c；在汽车纵向对称平面另一侧，增加3个与a，b，c三个基准点相对称的辅助基准点a，b，c ；V1、V2点在以R点为原点的直角坐标系RXYZ中具有固定坐标值，根据靠背角的不同

16、需进行修正；2）按驾驶员视野测量的规定测量，每根A立柱双目障碍角不得超过6。3）汽车不得有两根以上的A立柱。4）在驾驶员前视野180范围内，在通过V1的水平面下方和通过V2的三个平面上方的范围内，除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其它障碍。52驾驶员后方视野要求u根据布置参数按照前述方法计算后视野区域。u判断当前后视野区域是否与法规区域对齐。u如果后视野区域没有与法规要求区域对齐，则需要在水平和垂直方向调节镜面，以调整后视野方向，直至对齐为止。u计算对齐后的视野参数（后视角和视距），并将它们与法规要求对比。53眼椭圆的应用1）计算头部转动点P。

17、左侧驾驶使用P1反之使用P2；2）按照头部转动角为零时计算两个眼点的坐标；3）在眼点高度上作一水平面，截左A立柱得到A立柱断面；4）计算最小头部水平转角，最小头部水平转角是保持左眼点向左转动30的状态下，再向左转动头部直至左眼完全看见A立柱断面时的头部转角；5）计算A立柱双目障碍角，在眼点高度的水平面内，从左眼点EL向A立柱断面的左侧作切线，再从右眼点ER向A立柱断面做切线，左右切线的夹角就是A立柱得双目障碍角。A立柱盲区的求作54驾驶员在观察仪表等显示装置时，其视线会受到转向盘结构阻挡，在仪表板上会形成盲区。转向盘在仪表板上形成的盲区包括转向盘轮缘形成的盲区和轮毂及轮辐形成的盲区两部分。在计

18、算盲区之前先要建立仪表板工作面，它应该位于仪表显示面处，且与之平行。仪表板盲区的校核55u计算特征盲区计算特征盲区特征盲区是选取左右眼椭圆中心点为左右眼点时计算出来的双眼盲区，它是左右眼点单眼盲区的公共部分。1）转向盘轮缘盲区求作）转向盘轮缘盲区求作56u计算最严重障碍点计算最严重障碍点最严重障碍点（C点），是由左右眼点连线中点出发向转向盘轮缘上中心点所作射线与仪表板工作平面的交点。57u确定确定C点运动轨迹椭圆点运动轨迹椭圆过转向盘轮缘上中心点作一系列中央眼椭圆的切线，与仪表板工作平面相交得一系列交点，交点围成的椭圆就是C点运动轨迹。58u计算转向盘轮缘总盲区计算转向盘轮缘总盲区将C点沿其运

19、动轨迹椭圆移动一周，特征盲区随之平动，在仪表板工作平面上扫过的区域便是双眼总盲区。592）转向盘轮毂、轮辐盲区求作）转向盘轮毂、轮辐盲区求作u确定眼点确定眼点自转向盘轮毂中心点分别作左右眼椭圆最下端的切线，分别取左右切点作为左右眼点。u计算盲区计算盲区过左眼点作一系列转向盘轮毂和轮辐上切线，与仪表板工作平面相交得一系列交点，交点连线下方区域就是左单眼盲区。60作业：1、什么是双眼视区和双眼盲区？ 2、什么是直接视区和间接视区?3、绘图并说明头部转动点P和眼点EL和ER的关系？及其在视野设计中的作用？4、绘图并说明左侧A立柱盲区障碍角的求法？5、仪表板盲区由哪几部分组成？如何求解？613、绘图并

20、说明头部转动点P和眼点EL和ER的关系？及其在视野设计中的作用？1）如图所示，头部转动点P和左右眼点位于同一水平面内；2）头部转动点到左右眼点的距离为98mm3)左右眼点之间的距离为65mm进行视野设计时，左右眼点是视线的出发点，当视线不满足要求时，可以使两眼点绕头部转动点转动一定角度（60）来满足视线最低要求，转动过程中眼点和头部转动点的相互位置关系保持不变。621）转向盘轮缘盲区的求解u建立仪表板工作面：它应该位于仪表显示面处，且与之平行，约向前17mm处；u计算特征盲区：选取左右眼椭圆中心点为左右眼点时计算出来的双眼盲区，它是左右眼点单眼盲区的公共部分。u计算最严重障碍点：选取左右眼椭圆

21、中心点为左右眼点时计算出来的双眼盲区，它是左右眼点单眼盲区的公共部分。u确定C点运动轨迹椭圆：过转向盘轮缘上中心点作一系列中央眼椭圆的切线，与仪表板工作平面相交得一系列交点，交点围成的椭圆就是C点运动轨迹。u计算转向盘轮缘总盲区：将C点沿其运动轨迹椭圆移动一周，特征盲区随之平动，在仪表板工作平面上扫过的区域便是双眼总盲区。2）转向盘轮毂、轮辐盲区求作u确定眼点：自转向盘轮毂中心点分别作左右眼椭圆最下端的切线，分别取左右切点作为左右眼点。u计算盲区：过左、右眼点作一系列转向盘轮毂和轮辐上切线，与仪表板工作平面相交得一系列交点，交点连线下方区域就是左、右单眼盲区，左、右单眼盲区的重叠部分为轮毂、轮

22、辐形成的双眼总盲区。5、仪表板盲区由哪几部分组成？如何求解？63第5章 汽车显示与操纵装置设计l汽车显示装置设计l汽车操纵装置设计布置原则舒适性基本类型64 汽车人机系统是一个相互作用和相互依赖的、由“驾驶员”和“汽车”结合而成、具有特定的乘客或载物功能的运动体。环境环境机器机器工具工具用品用品.人人三要素模型中，人和车之间存在一个相互作用的“面”，称为汽车人机界面。汽车人机界面65显示与装置的一般设计原则1）最少显示界面布局原则，以减少驾驶员信息传递和分析时间，同时避免产生仪表间的视觉混乱；2）最精确的显示原则，以减少误读，提高驾驶员反应能力和降低视觉疲劳;3）最自然的显示格式，以便驾驶员用自然、习惯性的理解和辨识方式去分析和处理信息，减少误读率;4）最有效的布置技术，以便驾驶员有一个好的识读环境（照明）和识读位置等;5）优化显